DE1911024A1

DE1911024A1 - Verfahren zur Herstellung eines Gusseisens mit Vermicular-Graphit

Info

Publication number: DE1911024A1
Application number: DE19691911024
Authority: DE
Inventors: Roland Dr-Ing Hummer; Erich Dipl-Ing Nechtelberger; Wolfgang Dr-Ing Thury
Original assignee: BREMANGER SMELTEVERK
Current assignee: Elkem ASA
Priority date: 1968-05-03
Filing date: 1969-03-04
Publication date: 1972-03-02
Also published as: FR2007780A1; AT290592B; CH527906A; DE1911024C3; FR2007780B1; DE1911024B2; GB1268706A; SE357002B

Description

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Patentanwälte Dipl. - Ing. F. Weickmann, <

Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

8 MÜNCHEN 27, DEN 191 1 O 2 L\

HZW - MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 3921/22

Bremanger Smelteverk, Svelgen/liorwegen Verfahren zur Herstellung eines Gußeisens mit Vermicular-Graphit

Pie Erfindung betrifft die Erzeugung eines Gußeisens mit einer besonderen Graphitform, dem sogenannten Vermicular- oder Wurmgraphit. Der Begriff "Vermicular-Graphit" wird hier in gleichem Sinn gebraucht wie von CK. Donoho, Modern Castings 40 (Juli 1961) S. 65 bis 71.

Unter Grauguß versteht man ein Gußeisen mit regellos verteiltem, lamellarem Graphit oder Blattgraphit. Grauguß hat manche Vorteile. Er ist vor allem gut gießbar, da er ein gutes Fließvermögen besitzt und kau« sur Bildung von Sohwindungehohlräumen neigt· Nachteilig ist die geringe Zähigkeit» was seine Ursache in der unregelmäßigen, sun Seil versweigtea for» des lamellaren Graphite hat. Wesentlich bessere mechanische Eigenschaften, besonders bessere Zähigkeit, besitst ein Gußeisen mit Kugelgraphit. Allerdings sind die Glefielgenschaften schlechter als bei GrauguS. Bas flieflvermügen 1st geringer und die Neigung «ur Bildung von Sohwlnäungshohlrftumen macht eine besondere Gießtechnik erforderlich. Außerdem hat GuBeI»en mit Kugelgsaphit ein schlechteres Däapfungsveraögen als Grauguß, Bekanntlich gelingt es duroh Zugabe beispielsweise von Magnesium, aus Gußeisen, das frei von bestii ten Störelementen ist, Gußeisen mit Kugelgraphit su erseugmn.

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Es ist seit langem bekannt, daß es außer lamellarem Graphit und Kugelgraphit auch andere Ausbildungeformen des Graphits im Gußeisen gibt» Richtreihen nach ASSIl sowie nach Empfehlungen des Vereins Beutscher Gießereifachleute erlauben eine Charakterisierung der Graphitform.

Man hat beobachtet, daß bei fehlerhafter Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit unter anderem eine Graphitsorte auftreten kann, die CK. Donoho als "Vermicular-Graphit" oder "Wurm-Graphit" bezeichnet. In den Richtlinien des Vereins Deutsche Gießereifachleute wird diese Ausbildungsform als P-Graphit bezeichnet, während ihr Donoho in genannter Veröffentlichung die Ziffer III zuordnet. Dieser Vermicular-Graphit besteht aus abgerundeten, gedrungenen und meistens unverzweigten, sehr kurzen Graphitlamellen, die zueinander größeren Abstand haben ale man es von Laraellengraphit gewohnt 1st·

Lange Zeit empfand nan das Auftreten dieser Graphitsorte nur als störend, weil ei« immer dann «sitet^M, wem bei &©r Erzeugung Ton Gußeisen alt Kugelgraphit mit su w@mig Magnesium behandelt wurde oder wenn Elemente %ug«g«n waifan® die die Ausbildung von Graphitkugeln «tor·!!· Erst seit taira®» öegiiüit man zu erkennen, dad dl· gemielte Herstellung sines Guß «i ssma* alt diesem Yermieular-Graphit Vorteile haben kam· V«^sc:JBilen* gl@3t®ohaisGli· Nachteil·, wie si· Gußeisen »it Kugelgraphit bssitst, tallen fast gans weg. Si· swohftnischen Featißfeaitiswert« llag^a ssw±B®h@n denen Ton Grauguß und Gußeisen alt Kugelgraphit. Dies wl^nn m&ufa die Beinpiele.

AuBerde» ist dm· DÄapfungeTemögea t@se QvtM®±m®m. alt Graphit Khalich«r de» von Grauguß al· ä«e von graphit. Si· Wareeleitfiiiiiglceit llmgt ebtsfmlls beiden Öußeie*Beorten.

Aus Λ·χ britieohen Vickel Ltd.) ist dl· H«r*t«Uung t@m $wM<$ls%m mit Graphit durch gleichseitig· Svgabe kl«im«r

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Titan und Seltenerdmetallen bekannt* Man. geht dabei bewußt so vor wie bei der Herstellung iron Gußeisen mit Kugelgraphit, gibt jedoch, ungenügend große Hangen an Magnesium und Seltenerdmetallen und obendrein als Störelement Titan au.

Das erfindungsgeraäöe Verfahren sur Herstellung eines Gußeisens mit Veirmicular-Graphit besteht darin, daß einem desoxydlerten und entschwefeltem Gußeisen 0,03 bis 0,10 Gew.-^ Seltenerdmetalle zugegeben werden. Vorsugsweise werden etwa 0,05 Gew.-56 Seltenerdmetalle zugeaetst.

Calcium 1st für die Entschwefelung besonders gut geeignet. Das Calciumsulfid verschlackt sehr leicht, so daß der Schwefel tatsächlich aus dem Elsen entfernt wird. Man kann »u Schwefelgehalten kleiner ab 0,002 % gelangen. Biese Art der Entschwefelung ist in der österreichischen Patentschrift Nr. 263 833 beschrieben. Auch F.Kraemer, J.Motz und K.Röhrig beschreiben in der Zeltschrift "Gießerei" 55 (1968) 7» B. 145 bis 149 ein bewährtes technisches Verfahren su einer weitgehenden Entschwefelung von Gußeisen mit Calciumcarbid. Demgegenüber Terbleiben bei der Entschwefelung mit anderen Mitteln, beispielsweise mit Magnesium, die Sulfide au einem beträchtlichen Teil la Eisen. Bein Abstehen der Schmelae oder beim Uaschmelsen des Gußeisens Ysxm. der SuIfIdschwefel durch Reaktion von Sauerstoff In Freiheit gesetzt werden und «in« Rückruf Schwefelung des Gußeisens 1st die Polge. Der gleiche Nachteil kann sich durch Reaktion der Sulfide mit der Ofeiusustellung einstellen.

Die Entschwefelung Alt Magnesium ist auflerdee nachteilig, wenn ■an Gußeisen alt Yeraicular-Graphit erzeugen will, wil Hagne- «l*ia die Kugelgraphitbildung fördert. Man wäre dann gezwungen, E/uttjäteilch ein Störelenent susufügen, das diese Wirkung de· Magnesiums aufhebt. Diesen Weg lehrt dl« erwähnte Britisch· Patent-* sehrlft Hr. 1 069 058, dersufolge für dl· Erzeugung von Gußeisen mit Veraicular-Graphlt die drei Elemente Ks,&iml®m_P Si tan vaaA Seltenerden gemeinsam erforderlich sind« I;ag®gsfat ist se 4 ach auglich, dan Schwefel und den Sauerstoff an F^ltenerdaetall· su bla-

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den oder mit diesen zu vermindern· In diesem Fall «sh&ht sich die zugesetzte Menge an Seltenerdmetall um äi@ zw .§@tiw@£@l- und Sauerstoff entfernung nötige" Menge» Sie Sulfide der Selt@nerdmetalle verschlacken aber aufgrund ifer®s &oli©a s]p>@sl£.£eek@xi Gewichtes besonders schwer, 2)1® im Ele@a v©rbl£sBb@®.@m Baifli®. veranlassen, wie erwähnt, beim Abstehen Rücksmfsetefefüliamgß da die Affinität der Seltenerdmetall %u Sauerstoff g^fSieg¹ let als S5U Schwefel. Wird beispielsweise von einem Roheisen ausgegangene das 0,016 $ Schwefel und 0_a01 % Sauerstoff enthalten aat₉ gentigt erfindungsgemäß (Beispiel 3) für die Herstellung von eiset* mit Vermicular-Graphit ein Zusatz van O₉ 15 ™ erdmetalle, also ura 0,10 f· mehr, als wenn das Gußeisen vorher weitgehend entschwefelt worden wäre« illerdings muß il©s©s Gußeisen, wenn die gewünschte Graphitform erhalten ble£b©m ©©11 ₀ sofort nach der Behandlung vergossen werden«, Ein ssolehes ©Mg=» eisen 1st nicht umechmelzbeständig.

SetEt man hingegen erfindungsgemäß ©iaem jsait Calcl^soarfeiä d©s=· oxydierten und entschwefeltem G-ußelsen mit ©inem Sokwsfelgehalt kleiner als 0,003 9^ etwa 0,05 $> S<
in Form von Ceraischaetall zu, &mm kann micular-Graphit erhalten bleiben, wenn sorgfältig wird, ohne daß au viel Sauerstoff smtreten k Sieses GuSeisen mit Vermlcialar-Crrapiiit ist Salier ständig, d.h. es kann beim Uiaschmelzen ohne j ed® wieder erhalten werden. Lediglich wenn beim UmseiiEsisos zutritt größerer Mengen von Sauerstoff nicht wezhlM&ert kann, dann 1st der ergänzend® Zns&tm kleiner •aetalle von 0,01 bis 0,05 ^ esipfehlenswert, weil sicher geht, daß freie Seltenerdmetalle im GuSeieea sind.

Zu große Mengen an Seltenerdmetallen sollen nicht mugßB®tzt w©^·= den. Sie haben nachteilige Einflüsse auf das G-rundg©fügs₉ die Perlit- und Zeaentitlildung fördern» Die Entstehmag gelgraphit anstelle von Termicular-Graphit brsseM tet su werden. Es sind swar Veröffentlichungen

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ein Gußeisen mit Kugelgraphit allein durch Zusatz iron Seltenerdmetallen ohne Magnesium entstehen kann. Eigene Versuche haben aber gezeigt» daß das nur unter bestimmten Bedingungen der Fall lot. Celtenerdmetalle dienen bei Gußeisen mit Kugelgraphit
hauptsächlich dem Zweck, die nachteiligen Einflüsse sogenannter Storelemente zu kompensieren·

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Hierbei wurden nachstehende Materialien verwendets

f₃ Si f» Ma fcJP gj3

OB-Roheisen 4,09 0,45 0,01 <0,025 0,016
Vantitroheiaea 3*83 2,55 0,56 0,025 0,007 0,60 0,40

Blasstahl-

schrott 0,09 0,02 0,35 0,025 0,019

Graphitgrieß ~ 100

jrebi iffi

Impf-PeSi⁵' 76,4

Cer-Mischmetall⁴* 99,6

1) 100 ^ Ze s 48,7 $ Ge, Rest andere Seltenerdmetalle

2) stückig

3) Körnung 0,6 - 3 ssa

4) auf Monas!tbasis

Beispiel 1

Schmelzofens 90 kg-H^.-ljiduktionso.feii, 9&&βχ auge stellt

Einsata: 39,50 "P 03-Eoh®isen

7,97 i

Behandlung« Gümieoh Ton 2 % CsC₉ + O₉ 2 # C·?« in vier Partien bei 1420*0 eingerahmt. 0,0§ f Oel-Miaoiixwt«Il «u~ tt Mit 0,7 Jf Impf-feSi ^«iapft «nÄ

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Ergebnisses

Y2-Probe mit 25 mm Wanddick© Zusammensetzung '

56c % Si # Mn ^P 3·4Ο 2,99 0,08 0,015

Gefüge

Graphitform 45 f K₉ 20 fi It₉ I drundgafUges >95 fi fez±it, 5 Mechanische Eigensehaftems 0,002

M₉ 30

gg 4₉p/

Stitckgrense 30,1 Icp/iaa Deimimg 10_s1 $

Beispiel 2

Schmelaofens 90

Einsatzr Behandlung;

Ergebnisses

OD-Hohslsen feSl

CaC« + O₉2

97ρ54

2.46

Gemisch Ton 2
bei 1420»C g

geoetst· In Masselkokillen ausg

Massel in GrapMttiegel ©ines

Hit 0,7 ^ Impf-Ia-Si g®iap£t

Bit 25

soliiaetall sia°=

^C ^ Si
3₉64 2,81

Gefüge

^ ? Jt S
"0₅02 0,013 0,003

10 % K, +^-M₉ 90 95 % Perlit, 5 $

Zugfestigkeit 35,0

Streükgreasö 17₁4 Dehnung 4»3

Einerntei

90 kg-M.f „-»

11 »Of
2,41

?#81

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Behandlung! Bei H2O^eC 0*15 % Cer-Miso!ssetall 0,7 # Ispf»^«S£ geiaipft rand

· Mit

55 C % Si Jt Mb Jt P 3,23 2*6S 0,05 0*014

Geaügeaußbilchsag

foaphitfesms 5 # K, 10 # L₉ 10 Jt M₈ 15 $ N, 60 Jt P

Stgf@si^®it 56 φ 4 φ/ Streckgrenz® 27»7 25φ/ aus Dehnung 4*4 ^

Eineatss

Behandlung

92,25 ^
7»61 λ·
0,14 5» SraphltgrleS

Gemisch, von 2 ^ CaC₅ + 0,2 ^ CaF_D la vier Partien, bei 1420*C eineerOhrt· 0,05 Jt C©^-MisolM*t*ll isugeaeteto Mt 0_e7 /S Iispf-P@SI geimpft und gegossen.

Y2«-Prob® mit 25 mn Wanddiok®

^ C
3,58

ft Si 2,90

0,50 0₉015 0,002

Jt V 0,58

5t Ii 0,17

Sraphitfosass 10 # K, 5^i, 85 ^ P Grundgefügei 65 Jt' Ferrit, 35 # Perlit MeohaniBohe Bigesiecliaftens

Zugfestigkeit Stk

48,0 p/ 36,0 lcp/

4,3 ^

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren aur Here teilung eines Gußeisens rait Vermicular* Graphit, dadurch gekennzeichnet, daß einem de sondierten und entschwefelten Gußeisen 0,03 bis 0,10 Gew. -j£ Seltenerdraetalle zugegeben werden·

2» Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorherige !Desoxydation und Entschwefelung mit Calciumcarbidgrieß vorgenommen wird, dem sur Erhöhung der Wirksamkeit 10 $< Flußspat zugegeben werden können.

3. Verfahren nach lnepruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Sauerstoff und Schwefel durch Seltenerdmetalle abgebunden bsw· entfernt werden»

4· Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Seltenerdiaetalle in Form von Cer-Miechmetall zugesetst werden«

5. Verfahren nach eine» $ms Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennaeichnet, dad zur Heretellung eine« Gußeisens alt Vermicular-Gr*phit, das ein oder aehraale umechmelzb β ständig i et, ein solcher überechuß an freien Seitenerdiaeteilen angewendet wird, dafl der während des Uaecheeleena hineutretende Sauerstoff abgebunden wird und auflerdea noch etwas freie Seltenerdeetalle rorhanden sind.

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