DE2022077B2 - Deoxidising calcium-manganese-aluminium alloy - for iron ,steel and nonferrous metals - Google Patents
Deoxidising calcium-manganese-aluminium alloy - for iron ,steel and nonferrous metalsInfo
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Abstract
Description
Die Tatsache, daß bekannte Desoxydationsmittel in Form von Kalziumlegierungen nur zu geringen Ausbeuten an Kalzium führen, unter anderem wohl The fact that known deoxidizers are in the form of calcium alloys only lead to low yields of calcium, among other things probably
wegen ihres geringen spezifischen Gewichtes, und daß derartige Desoxydationsmittel zu einer Verschlechterung der Bearbeitbarkeit des dexoxydierten Metalls neigen, insbesondere wohl wegen der Bildung nicht metallischer und in dem Metall verbleibender Einschlüsse aus Kieselsäure oder Silikaten, beinhaltet wesentliche technische Nachteile. Bei diesseitigen Arbeiten wurden eine Reihe von Untersuchungen über Desoxydationsmittel in Form neuartiger Kalziumlegierungen mit einem größeren spezifischen Gewicht als dem bekannter Kalziumlegierungen und einem Gehalt von nicht mehr als 5% Silizium, um die mögliche Ursache einer Verschlechterung der Bearbeitbarkeit zu beseitigen, durchgeführt. Es wurde gefunden, daß das eine hohe Affinität sowohl zu Mangan als auch zu Kalzium aufweisende Aluminium mit gutem Erfolg zur Bildung von Al-Mn-Ca-Legierungen benutzt werden kann, obwohl Mangan und Kalzium selbst nicht irgendwelche Legierungen bilden. Es wurde gefunden, daß Legierungen aus 15 bis 75% Aluminium, 5 bis 25% Kalzium und 5 bis 80% Mangan ausgezeichnete technische Brauchbarkeit aufweisen und nicht die vorgenannten Mängel und Schwierigkeiten bekannter Desoxydationsmittel zeigen.because of their low specific weight, and that such deoxidizing agents tend to deteriorate the machinability of the deoxidized metal, in particular probably because of the formation of non-metallic ones and of those that remain in the metal Inclusions from silica or silicates have significant technical disadvantages. A number of investigations into deoxidizing agents were carried out during this work in the form of new calcium alloys with a specific weight greater than the well-known calcium alloys and a content of not more than 5% silicon, to eliminate the possible cause of deterioration in machinability, carried out. It has been found that this has a high affinity for both manganese and also to calcium-containing aluminum with good success for the formation of Al-Mn-Ca alloys can be used, although manganese and calcium themselves are not any alloys form. It has been found that alloys of 15 to 75% aluminum, 5 to 25% calcium and 5 to 80% manganese may and may not have excellent technical utility show the aforementioned shortcomings and difficulties of known deoxidizers.
Wenn Nickel-Aluminium-Legierungen mittels der Legierung gemäß der Erfindung desoxydiert werden, wird suspendiertes Al203 in dem Schmelzbad derartiger Ni-Al-Legierungen reduziert, was zu einer Verbesserung der Bearbeitbarkeit führt. Wenn das Desoxydationsmittel gemäß der Erfindung zum Desoxydieren von Kupferlegierungen benutzt wird, haben die so erzeugten Kupferlegierungen einen sehr geringen Sauerstoffgehalt und verbesserte Bearbeitbarkeit sowie Form- oder Gießbarkeit. Bei Verwendung des Desoxydationsmittels gemäß der Erfindung für die Desoxydation von Stahl werden ausgezeichnete Reinheitsgrade und hervorragende Ergebnisse hinsichtlich der Stufendrehprüfung erzielt, darüber hinaus wird auch die Bearbeitbarkeit des Stahls verbessert. If nickel-aluminum alloys by means of the alloy according to Invention are deoxidized, suspended Al 2 O 3 in the molten bath becomes such Ni-Al alloys are reduced, which leads to an improvement in machinability. When the deoxidizer according to the invention for deoxidizing copper alloys is used, the copper alloys produced in this way have a very low oxygen content and improved machinability as well as formability or castability. When using the Deoxidizers according to the invention for deoxidizing steel are excellent Degree of purity and excellent results in terms of the stepped rotation test achieved, In addition, the machinability of the steel is also improved.
In dem Dreistoffdiagramm von Al-Mn-Ca-Legierungen gemäß F i g. 1, mit anhängenden Zweistoffdiagrammen auf der jeweiligen Seite des dreieckigen Dreistoffdiagramms, veranschaulicht der Mn-Ca-Bereich eine monotektische Reaktion, und diese Reaktion endet bei einem Aluminiumgehalt von mehr als 32,5%. In dem Diagramm gibt das Fünfeck ABCDE den Zusammensetzungsbereich des Desoxydationsmittels gemäß der Erfindung wieder. In the three-component diagram of Al-Mn-Ca alloys according to FIG. 1, with attached two-component diagrams on the respective side of the triangular three-component diagram, the Mn-Ca region illustrates a monotectic reaction, and this reaction ends with an aluminum content of more than 32.5%. In the diagram there is the pentagon ABCDE indicates the composition range of the deoxidizer according to the invention.
Wenn das Desoxydationsmittel gemäß der Erfindung mit bis zu 5% eines oder mehrerer anderer desoxydierender Elemente aus der Gruppe der Seltenen Erdmetalle, Silizium, Zirkonium, Bor, Vanadium, Titan, Niob und Erdalkalimetalle, neben Kalzium, z. B. Magnesium, Barium, Strontium und Lithium, versetzt wird, kann die Desoxydationswirkung noch weiter verbessert werden. When the deoxidizer according to the invention with up to 5% of one or several other deoxidizing elements from the group of rare earth metals, Silicon, zirconium, boron, vanadium, titanium, niobium and alkaline earth metals, in addition to calcium, z. B. magnesium, barium, strontium and lithium is added, the deoxidation effect can be further improved.
Die Begrenzung der Legierungszusammensetzung des Desoxydationsmittels der Erfindung auf die vorgenannten Bereiche hat folgende Gründe: 1. Aluminium: 15 bis 75% Wie aus dem Dreistoffdiagramm der Al-Mn-Ca-Legierung gemäß F i g. 1 hervorgeht, ist es, wenn der Aluminiumgehalt weniger als 15% beträgt, schwierig, eine ternäre Legierung zu bilden. Wenn andererseits der Aluminiumgehalt 75% übersteigt, werden der Gehalt an Kalzium und an Mangan gegenüber den für gute Wirksamkeit anzustrebenden Mengen entsprechend verringert, und es wird somit schwierig, das spezifische Gewicht der Legierung größer als das von bekannten Desoxydationsmitteln zu halten, so daß insgesamt die für die Dreistofflegierungen gemäß der Erfindung kennzeichnenden technischen Vorteile verlorengehen. The limitation of the alloy composition of the deoxidizer of the invention to the aforementioned areas has the following reasons: 1. Aluminum: 15 up to 75% As from the three-component diagram of the Al-Mn-Ca alloy according to FIG. 1 shows when the aluminum content is less than 15%, it is difficult to obtain a ternary one To form alloy. On the other hand, if the aluminum content exceeds 75%, will the content of calcium and manganese compared to the to be striven for for good effectiveness Amounts are decreased accordingly, and it becomes difficult to obtain specific gravity to keep the alloy larger than that of known deoxidizers, so that all in all the technical characteristics characteristic of the ternary alloys according to the invention Advantages are lost.
2. Kalzium: 5 bis 25% Die charakteristischen Wirkungen des Kalziums in dem Desoxydationsmittel gemäß der Erfindung werden bei Kalziumgehalten von weniger als 5% nicht oder nicht in hinreichendem Maße erzielt, während bei einem Kalziumgehalt von mehr als 25% die Ausbeute an Kalzium zurückgeht, andererseits aber die Kosten der Legierung ansteigen. Demgemäß ist die obere Grenze des Kalziumgehaltes auf 25% festgelegt. 3. Mangan: 5 bis 80% Wenn der Mangangehalt weniger als 5% beträgt, wird der Zweck der Manganzugabe nicht erreicht, während bei einem Mangangehalt von mehr als 80% keine wirksame ternäre Legierung gebildet werden kann, wie aus dem Dreistoffdiagramm hervorgeht. 2. Calcium: 5 to 25% The characteristic effects of calcium in the deoxidizer according to the invention, calcium levels of less than 5% is not achieved or is not achieved to a sufficient extent, while with a calcium content of more than 25% the yield of calcium decreases, but on the other hand the costs the alloy increase. Accordingly, the upper limit of the calcium content is 25% set. 3. Manganese: 5 to 80% If the manganese content is less than 5%, will the purpose of adding manganese is not achieved, while with a manganese content of more as 80%, no effective ternary alloy can be formed, as from the three-component diagram emerges.
Beispiel 1 Es wurde eine Al-Ni-Legierung aus 4,5% Aluminium und 94% Nickel erschmolzen, die Legierungszusammensetzung wurde bei bestimmten vorher festgelegten Bedingungen unter Verwendung von 200 kg Elektrolytnickel und einer Al-Ni-Legierung eingestellt. Example 1 An Al-Ni alloy of 4.5% aluminum and 94% Nickel melted, the alloy composition was predetermined at certain Conditions using 200 kg of electrolyte nickel and an Al-Ni alloy set.
Dann wurde die geschmolzene Legierung in zwei Teile aufgeteilt. Der eine Teil der geschmolzenen Legierung wurde direkt vergossen und zu Weichplatten gewalzt, während der andere Teil der Legierung mit 0,3% einer Al-Mn-Ca-Legierung versetzt wurde, die aus 35,5% Aluminium, 45% Mangan, 19,1% Kalzium und 0,4% anderen Bestandteilen, wie Seltenen Erdmetallen, Silizium, Zirkonium, Titan, Niob, Bor, Vanadium und Erdalkalimetallen, ausgenommen Kalzium, bestand; dieser Anteil wurde dann in der gleichen Weise zu Weichplatten gewalzt.Then the molten alloy was divided into two parts. Of the part of the molten alloy was cast directly and made into soft plates rolled, while the other part of the alloy with 0.3% of an Al-Mn-Ca alloy which was made up of 35.5% aluminum, 45% manganese, 19.1% calcium and 0.4% other Components such as rare earth metals, silicon, zirconium, titanium, niobium, boron, Vanadium and alkaline earth metals, excluding calcium, consisted of; this share was then rolled into soft sheets in the same way.
Die mechanischen Eigenschaften der gewalzten Platten wurden untersucht,
die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle zusammengestellt: Tabelle 1
Beispiel 3 Es wurden 5 kg Kohlenstoffstahl mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,42% in einem Hochfrequenzofen geschmolzen, dem Schmelzbad waren 0,3% einer Eisen-Mangan-Legierung und 0,2% Silizium zugesetzt worden. Dann wurde das Schmelzbad in zwei Teile aufgeteilt. Dem einen Teil wurden 0,1% Aluminium zugegeben, dem anderen Teil wurden 0,22% einer Dreistofflegierung gemäß der Erfindung aus 45,2% Aluminium, 35,5% Mangan und 19,3% Kalzium zugesetzt. Beide Anteile der Schmelze wurden etwa 10 Sekunden nach der Zugabe des Aluminiums bzw. des Desoxydationsmittels in Metallformen gegossen. Der Sauerstoffgehalt des Kohlenstoffstahls vor der Zugabe des Aluminiums bzw. der Al-Mn-Ca-Legierung betrug 0,035%. Dieser Sauerstoffgehalt wurde in dem mit Aluminium versetzten Anteil auf 0,028% und in dem mit der Al-Mn-Ca-Legierung versetzten Anteil auf 0,015% verringert. Dies ist in den Kurven A und B der F i g. 2 dargestellt. Example 3 There were 5 kg of carbon steel with a carbon content of 0.42% melted in a high frequency furnace, the melt pool was 0.3% one Iron-manganese alloy and 0.2% silicon have been added. Then the weld pool divided into two parts. 0.1% aluminum was added to one part and to the other Part were 0.22% of a ternary alloy according to the invention from 45.2% aluminum, 35.5% manganese and 19.3% calcium added. Both portions of the melt were about 10 seconds after adding the aluminum or the deoxidizer in metal molds poured. The oxygen content of the carbon steel before the aluminum was added and the Al-Mn-Ca alloy, respectively, was 0.035%. This oxygen content was in the with aluminum added to 0.028% and that with the Al-Mn-Ca alloy offset proportion reduced to 0.015%. This is F i in curves A and B G. 2 shown.
Die in dieser Weise hergestellten Gußblöcke wurden geschmiedet und gewalzt. Es wurden Prüfstände zur Bestimmung des Reinheitsgrades entnommen. Dabei zeigte sich, daß der Reinheitsgrad der nur mit Aluminium versetzten Probe einem Kennwert (prozentualer Flächenanteil) von 0,10% entsprach, während der Kennwert der mit dem Desoxydationsmittel gemäß der Erfindung versetzten Probe 0,05% betrug. Mit anderen Worten wurde also der Kennwert des Reinheitsgrades durch Zugabe des Desoxydationsmittels gemäß der Erfindung auf die Hälfte verringert. The ingots produced in this way were forged and rolled. Test stands were taken to determine the degree of purity. Included It was found that the degree of purity of the sample treated only with aluminum The characteristic value (percentage of the area) corresponded to 0.10%, while the characteristic value the sample added with the deoxidizer according to the invention was 0.05%. In other words, the characteristic value of the degree of purity was obtained by adding the Deoxidizer according to the invention reduced by half.
Beispiel 4 Ein Stahl der nachstehend angegebenen Zusammensetzung
wurde nur aus Elektrolyteisen bereitet und durch Erhitzen in einem mit Magnesiumoxyd
ausgekleideten Hochfrequenz-Induktionsofen von 3,5 kg Aufnahmevermögen geschmolzen.
Stahlzusammensetzung:
Zusammensetzung der Desoxydationslegierung
In der F i g. 2 zeigt die Kurve A das Ergebnis des Beispiels 3 im Falle der Zugabe von 0,1% Aluminium zu dem Grundmaterial, und die Kurve B das Ergebnis des Beispiels 3 im Falle der Zugabe von 0,22% der Al-Ca-Mn-Legierung. In FIG. 2, curve A shows the result of Example 3 in Case of adding 0.1% aluminum to the base material, and curve B the result of Example 3 in the case of adding 0.22% of the Al-Ca-Mn alloy.
Die Kurve C zeigt die Ergebnisse des Beispiels 4 im Falle der Zugabe von 0,1% Aluminium zu dem Grundmaterial, die Kurve D zeigt die Ergebnisse des Beispiels 4 im Falle der Zugabe von 0,1% in Form der Al-Ca-Mn-Legierung. Curve C shows the results of Example 4 in the case of addition from 0.1% aluminum to the base material, curve D shows the results of the Example 4 in the case of the addition of 0.1% in the form of the Al-Ca-Mn alloy.
Es ist ohne weiteres ersichtlich, daß der Sauerstoffgehalt des durch Zugabe der erfindungsgemäßen Al-Ca-Mn-Legierung behandelten Stahls in den Beispielen 3 und 4 stark verringert wurde und wesentlich unterhalb der bei Zugabe von Aluminium erzielten Werte lag. It is readily apparent that the oxygen content of the by Addition of the Al-Ca-Mn alloy of the treated steel according to the invention in the examples 3 and 4 was greatly reduced and significantly below that when aluminum was added achieved values.
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