DE2005667A1

DE2005667A1 - Cast iron prod from scrap etc

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Publication number: DE2005667A1
Application number: DE19702005667
Authority: DE
Inventors: Werner Prof Dr Ing Rao Chatty Dipl Ing 5100 Aachen Hinds Geoffrey M A 5130 Geilenkirchen Wenzel
Original assignee: HINDS G
Current assignee: HINDS G
Priority date: 1970-02-07
Filing date: 1970-02-07
Publication date: 1971-08-12

Abstract

Cast iron with spheroidal graphite is produced using a spheroid forming metal such as Mg, Ce, K. The metal is blown into the smelt in the form of powder using a carbonaceous agent such as petroleum, methane or other hydrocarbons or fine grained coke, coal with gaseous or fluid carrier esp. 5% Mg powder, 95% petroleum.

Description

"Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit" Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit unter Verwendung von Einsatzstoffen, deren Kohlenstofigehalt niedriger liegt, als der des zu vergießenden Gießereieisens. Solche Rohstoffe sind z.B. Schrott, Eisenschwamm und dergleichen. "Process for making spheroidal graphite cast iron" The invention relates to a method for producing spheroidal graphite cast iron using of input materials, the carbon content of which is lower than that of the to be cast Foundry iron. Such raw materials are e.g. scrap, sponge iron and the like.

Die bekannten Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit aus derartigen Einsatzstoffen gliedern sich in zwei Verfahrensschritte, von denen der erste die Aufkohlung betrifft und der zweite das Einbringen metallischer Komponenten, die beim Erstarren des Gußeisens zur Herausbildung von Graphitsphäroiden führen. Nach dem bekannten Verfahren erfolgt die Aufkohlung mittels fester oder fluider Kohlenstoffträger, wie beispielsweise flüssiger Kohlenwasserstoffe. Solche fluiden Kohlenstoffträger werden in die flüssige Schmelze eingeblasen, wobei der Kohlenstoffinhalt derselben mehr oder minder vollständig im flüssigen Eisen gelöst wird.The known processes for the production of spheroidal graphite cast iron from such input materials are divided into two process steps, of which the first relates to carburization and the second to the introduction of metallic components, which lead to the formation of graphite spheroids when the cast iron solidifies. According to the known method, the carburization takes place by means of solid or fluid Carbon carriers, such as liquid hydrocarbons. Such fluid Carbon carriers are blown into the liquid melt, with the carbon content the same is more or less completely dissolved in the liquid iron.

Das Einbringen Sphäroide bildender Metalle wie Magnesium, Cer, Kalzium und dergl. erfolgt nach bekannten Methoden entweder derart, daß reines Magnesium zum flüssigen Eisen gegeben wird, um dieses darin aufzulösen. Diese Maßnahme führt zu heftigen Reaktionen, und hat einen verhältnismäßig schlechten Wirkungsgrad, in dem nur ein Teil des Magnesiums in der Schmelze gelöst wird, während ein größerer Teil verlorengegeben werden muß. Eine verbesserte Maßnahme besteht darin, daß das Magnesium in Form von Legierungen, beispielsweise mit Nickel, Kupfer, Eisen oder auch als ternäre Legierungen mit solchen Metallen im flüssigen Eisen gelöst wird, wobei eine bessere Lösungsausbeute erzielt wird.The introduction of spheroid-forming metals such as magnesium, cerium, calcium and the like. takes place according to known methods either in such a way that pure magnesium is added to liquid iron to dissolve it in it. This measure leads too violent reactions, and has a relatively poor efficiency in only part of the magnesium is dissolved in the melt, while a larger part Part must be lost. An improved measure is that the Magnesium in the form of alloys, for example with nickel, copper, iron or is also dissolved in liquid iron as ternary alloys with such metals, a better solution yield is achieved.

Eine weitere wichtige Methode für das Einbringen des Magnesiums besteht darin, daß dieses in feinpulverisierter Form mit einem neutralen Gas als Trägergas in die Eisenschmelze eingeblasen wird.Another important method for introducing the magnesium is there in that this is in finely powdered form with a neutral gas as the carrier gas is blown into the molten iron.

Als solche Trägergase sind bisher Stickstoff und Argon bekanntgeworden. Hierbei zeigte es sich, daß der Stickstoff den Nachteil hat daß mit Wärmeverlusten des flüssigen Eisens für die Aufheizung des Trägergases gerechnet werden muß, da dieses zum größten Teil aus der Schmelze entweicht und Wärme entführt. Der gleiche Nachteil gilt beim Argon als Trägergas, wobei hier noch die Wirtschaftlichkeit einer solchen Maßnahme dadurch gefährdet ist, daß Argon ein verhältnismäßig teurer Stoff ist.Hitherto, nitrogen and argon have become known as such carrier gases. It was found that the nitrogen had the disadvantage Has that heat losses of the liquid iron for the heating of the carrier gas must be expected, since this largely escapes from the melt and removes heat. The same disadvantage applies to argon as a carrier gas, the economic viability of such a measure being jeopardized by the fact that argon is a relatively expensive substance.

Die vorliegende Erfindung besteht darin, daß die MaBnahme der Aufkohlung und die Maßnahme der Auflösung Sphäroide bildender Metalle im flüssigen Eisen miteinander kombiniert d.h. zu einem einzigen Verfahrensschritt zusammengelegt werden. Dabei ergibt sich überraschenderweise, daß die ursprünglich getrennt voneinander durchgeführten Verfahrensschritte bei einer solchen kombinierten Ausführungsform Vorteile erbringen, die bei der Aneinanderreihung derselben nicht zu erzielen sind.The present invention consists in the measure of carburizing and the measure of dissolving spheroid-forming metals in liquid iron with one another combined, i.e. merged into a single process step. Included It surprisingly emerges that the originally carried out separately from one another Process steps in such a combined embodiment bring advantages, which cannot be achieved by stringing them together.

Die Erfindung wird so ausgeführt, daß das Sphäroide bildende Metall wie Magnesium in feinkörniger Form mit einem fluiden Kohlenstoffträger gemischt und gemeinsam mit diesem in das flüssige Eisen eingeblasen wird. Als fluide Kohlenstoffträger kommen vor allem flüssige Kohlenvasserstoffe infrage, daneben aber auch gasförmige Kohlenwasserstoffe und feinkörnige feste Kohlenstoffträger, wie Koks und Kohle.The invention is carried out so that the metal forming the spheroids like magnesium in fine-grained form mixed with a fluid carbon carrier and is blown together with this into the liquid iron. As a fluid carbon carrier Liquid hydrocarbons are particularly suitable, but also gaseous ones Hydrocarbons and fine grain solid carbon carriers such as coke and coal.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch Mischungen solcher Kohlenstoffträger miteinander zur Anwendung bringen.The method according to the invention can also use mixtures of such carbon carriers apply to each other.

Die Wirkung des in die Eisenschmelze eingeblasenen Gemisches beispielsweise aus einem flüssigen Kohlenwasserstoff und feinkörnigem Magnesiumpulver ist die folgende: Bei Berührung des Kohlenwasserstoffes mit der flüssigen Eisenschmelze erfolgt eine Zerlegung desselben in Kohlenstoff und Wasserstoff. Der Kohlenstoff wird in dem Eisen gelöst, während der Wasserstoff unter starkem Umrühren der Schmelze nach oben steigt.The effect of the mixture blown into the molten iron, for example from a liquid hydrocarbon and fine-grain magnesium powder is the following: When the hydrocarbon comes into contact with the molten iron, a It is decomposed into carbon and hydrogen. The carbon is in that Iron dissolved, while the hydrogen, stirring vigorously, the melt upwards increases.

Hierbei kommt auch das in dem Kohlenwasserstoff feinverteilte Magnesium in innige Berührung mit der flüssigen Eisenschmelze und wird von dieser aufgel8st. Die der Auflösung des Kohlenstoffs vorangehende Zerlegung des Kohlenvasserstoffes wird durch die Anwesenheit des Magnesiummetalls günstig beeinflußt, in dem einmal eine katalytische Wirkung vorliegt und zum anderen die Wärmeleitfähigkeit in dem fluiden Medium, die eine V6raussetzung zur Erreichung der Cracktemperatur des Kohlenwasserstoffes ist, vergrößert wird.The magnesium, which is finely divided in the hydrocarbon, also comes into play here in intimate contact with the liquid iron melt and is dissolved by it. The decomposition of the hydrocarbon that precedes the dissolution of the carbon is favorably influenced by the presence of the magnesium metal in which once there is a catalytic effect and on the other hand the thermal conductivity in the fluid medium that is required to reach the cracking temperature of the hydrocarbon is enlarged.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren gegenüber dem Stand der Technik erzielten Vorteile sind die folgenden: Es wird eine gleichmäßigere Verteilung des Magnesiums in der Eisenschmelze erreicht. Wenn nämlich Magnesium allein eingeblasen wird, so muß die Trägergasmenge aus Kostengründen und um gegfs. schädliche Einflüsse zu vermeiden möglichst gering gehalten werden. d.h. das Gewicht an Trägergas gegenüber dem Gewicht an Magnesium muß etwa bei l:lo, höchstens bei 1:5 liegen. Im Falle der Erfindung werden relativ kleine Magnesiummengen in einer größeren Menge an stoffen vermischt, da die für die Aufkohlung erforderliche Menge an Kohlenstoff beträchtlich größer ist als die im Eisen zu lösende Menge an Magnesium, wobei auch zu berücksichtigen ist, daß ein Teil des fluiden Kohlungsrittels die Schmelze ungenutzt verläßt. Es sind Gewichtsverhältnisse von Magnesium zu fluidem Kohlungsmittel von 1:1o bis l:20 zweckmäßig. Die relativ großen Mengen an fluiden Medien verursachen eine starke Umrührwirkung in der flüssigen Eisenschmelze mit einer entsprechend guten Verteilung des im Eisen aufgelösten Magnesiums.With the method according to the invention compared to the prior art The advantages achieved are the following: There will be a more even distribution of the Magnesium reached in the iron melt. When magnesium is blown in on its own is, the amount of carrier gas must for cost reasons and to gfs. harmful influences should be kept as low as possible to avoid. i.e. the weight of carrier gas versus the weight of magnesium must be about 1: lo, at most 1: 5. In case of Invention are relatively small amounts of magnesium in a larger amount of substances mixed because the amount of carbon required for carburization is considerable is greater than the amount of magnesium to be dissolved in the iron, which must also be taken into account is that part of the fluid Kohlungsrittel leaves the melt unused. It are weight ratios of magnesium to fluid carbonant of 1: 10 to 1:20 expedient. The relatively large amounts of fluid media cause a strong Stirring effect in the molten iron with a correspondingly good distribution of the magnesium dissolved in iron.

Die Ausnutzung des Magnesiums, das beispielsweise mit Verwendung eines flüssigen Kohlenvasserstoffes als Trägermedium in das Eisenbad eingeführt wird, ist besser als bei einem gasförmigen Medium, wie es bisher bekannt var. Durch die explosionsartige Zersetzung und Verdampfung des Kohlenwasserstoffes beim Eintritt in das flüssige Metall ttitt eine starke Verwirbelung des Magnesiums in einem großen Badvolumen ein, die sonst nur mit einer erheblich größeren Gas-Menge erreicht werden könnte, die mit beträchtlich größerem Uberdruck eingeblasen werden müßte. Die längeren Einblasezeiten, die bei der Vermischung des Magnesiums mit dem Aufkohlungsmittel aus Gründen der erforderlichen Kohlungszeit sich ergeben, führen dazu, daß die Magnesiummenge pro Zeiteinheit, die dem Bad zugeführt wird, relativ klein sein kann, so daß geringere Verluste im ausgebrachten Gasstrom enthalten sind.The exploitation of the magnesium, for example with the use of a liquid hydrocarbon is introduced into the iron bath as a carrier medium, is better than with a gaseous medium, as it was previously known. By the explosive decomposition and evaporation of the hydrocarbon on entry in the liquid metal there is a strong swirling of the magnesium in a large one Bath volume that can otherwise only be achieved with a considerably larger amount of gas could that with considerably greater excess pressure be blown in would have to. The longer injection times that occur when the magnesium is mixed with the Carburizing agents for reasons of the required carburizing time result, lead to the fact that the amount of magnesium per unit of time that is fed to the bath, relative can be small, so that lower losses are contained in the discharged gas stream.

Ein weiterer beträchtlicher Vorteil des neuen Verfahrens besteht darin, daß man nur eine Apparatur für die Aufkohlung, Desoxydation, Entschwefelung und die Auflösung des Magnesiums benötigt, wobei die Desoxydation und Entschwefelung als Vorstufen der Magnesiumauft lösung zu bezeichnen sind. Nach dem bekannten Verfahren der getrennten Aufkohlung und Magnesiumauflösung benötigt man zwei verschiedene Apparaturen mit dem entsprechend vergrößerten Aufwand für die Anschaffung, für die Wartung, für Reparaturen und für die betriebliche Handhabung. Schließlich fällt es auch ins Gewicht, daß man die Ofenbetriebszeit für die Einbringung des Magnesiums in die Schmelze völlig einspart, da diese mit der Betriebszeit für die Aufkohlung identisch ist.Another significant advantage of the new process is that that you only have one apparatus for carburizing, deoxidation, and desulfurization the dissolution of the magnesium needed, with the deoxidation and desulfurization are to be described as precursors of magnesium dissolution. According to the known method the separate carburization and magnesium dissolution one needs two different ones Apparatus with the correspondingly increased expense for the acquisition, for the Maintenance, repairs and operational handling. Eventually falls It is also important that the furnace operating time for the introduction of the magnesium is not taken into account completely saves in the melt, since this increases with the operating time for the carburization is identical.

Die Erfindung wird anhand des folgenden Beispieles weiter erläutert: Zur Aufkohlung von 1 t flüssigen Stahles mit einem Anfangskohlenstoffs gehalt von o,o2 Z auf einen Entkohlenstoffgehalt von 3,5 2, wurden in einem elektrischen Induktionsofen bei einer Temperatur von C 58 kg Leichtöl EL, das sind 59 1, durch eine Lanze eingeblasen. In dem Leichtöl waren 2 kg Magnesiumpulver suspendiert; es ergab sich ein Magnesiumgehalt in der Schmelze von o,l 2.The invention is further illustrated by the following example: For the carburization of 1 t of liquid steel with an initial carbon content of o, o2 Z to a decarbon content of 3.5 2, were in an electric induction furnace at a temperature of C 58 kg light oil EL, that is 59 1, blown in through a lance. 2 kg of magnesium powder were suspended in the light oil; it resulted in a magnesium content in the melt of o, l 2.

An die Stelle von Leichtöl können auch schwerere Öle treten, hierbei ist zu berücksichtigen, daß solche Öle gewöhnlich Schwefel enthalten und es muß die Magnesiummenge soweit vergrößert werden, daß eine praktisch vollständige Entschweffelung der Schmelze durch das Magnesium erfolgt, ehe metallisches Magnesium vom Eisen gelöst wird.Heavy oils can also be used instead of light oil it should be noted that such oils usually contain sulfur and must the amount of magnesium can be increased to such an extent that practically complete desulfurization the melt through the magnesium takes place before metallic magnesium is dissolved from the iron will.

Claims

"Process for the production of

Nodular cast iron "PATENT CLAIMS 1. Method of manufacture of spheroidal graphite cast iron in the case of the pourable cast iron Magnesium, spheroid-forming metals such as cerium, calcium and the like.

are added in the form of powdered metal, which together is blown into the melt with a fluid auxiliary, characterized in that that carbon carriers are used as a fluid auxiliary, if necessary. Together with other fluid media.

2. The method according to claim 1) characterized in that liquid Hydrocarbons such as petroleum and its liquid derivatives are used.

3. The method according to claim 1) and optionally. 2) characterized in that that methane and / or other gaseous hydrocarbons are used, if necessary. together with liquid raw hydrocarbons.

4. The method according to claims 1) to 3j, characterized in that that fine-grained solid carbon carriers such as coke, coal and the like. be used together with a liquid or gaseous carrier medium.

@,.

5. The method according to claims 1) to 4), characterized in that that the amount of Mg required for the necessary enrichment of the foundry iron is distributed in a relatively large amount of the fluid adjuvant, such as 5 Wt% Mg in 95 wt% oil A - ~