DE2135026A1 - Verfahren zur Zugabe eines magnesiumhaltigen Zusatzstoffes in Roheisen und Roheisenpfanne zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents

Description

Verfahren zur Zugabe eines magnesiumhalt igen Zusatzstoffes in Roheisen und Roheisenpfanne zur Durchführung dienes Verfahrens

{ Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Zugabe eines magi nesiumhaltigen. Zusatzstoffes in Roheisen, wobei der Zusatz i metallisches Magnesium und/oder Legierungen oder Mischungen j von Magnesium mit mindestens einem Metall der seltenen Erden, ι mit Calcium, Aluminium, Vanadin, Zirkonium, Niob, Titan, \ Kupfer, Nickel, Chrom, Molybdän und/oder Kobalt enthält. Weiteri hin betrifft die Erfindung eine Roheisenpfanne zur Durchfüh-{ rung dieses Verfahrens.

j Zur Qualitätsverbesserung von Gußstücken aus Gußeisen fügt man I dem Gußeisen normal erweise Magnesium oder eine Kombination ! von Magnesium und einem anderen Element wie einen seltenen Erdmetall (RE), Calcium, Aluminium, Vanadin, Zirkonium, Niob, Titan, Kupfer, Nickel, Chrom, Molybdän und/oder Kobalt zu. D^e unmittelbare Zugabe dieser Elemente in freiem metallischem Zustand in die Roheisenschmelze ist jedoch schwierig; infolgedesfjen legiert man die Zusatzelemente normalerweise mit Eiseii oder Ferrosi^icium, was mit Roheisen verträglich ist, und gibt; j die ,jeweiligen Elemente in Leg.iurungsform zu. Aus Verfahrensinäßipjen Gründen und zur Anhebung der Ausbeute der in dem Roheisen verbleibenden Elemente werden die Legierungen so aube-

BAD ORJQMAL

reitet, daß spezifisches Gewicht und Schmelzpunkt mit den Werten: des Roheisens vergleichbar sind und daß die jeweiligen Temperaturen näherungsweiso de:,;· 'Temperatur des Roheisens gleich c.ind,

Einzelne Elemente wie Mg haben seh:·? niedere Siedepunkte und Schmelzpunkte im Vergleich rm Gußeisen, so daß die Zugabe auch in Legierungsf ora schwierig ist. Zur Meisterung die π ei' Schwierigkeit legiert man üblicherweise fcg nit Ni, Cu oder Fe - Si und führt die entsprechende Legierung mittels einer Druckpfanne oder eines Plungers in die Gußeisenschmelze ein. ;

Nach einer anderen Arbeitsweise bringt man die Legierungen auf j

den Boden der Roheisenpfanne und gießt das Roheisen über die ;

Legierungen. Als Verbesserung dieser Arbeitsweise kennt man j

das Sandwich-Verfahren, wonach die auf den Boden der Roheisen- j

pfanne aufgebrachten Legierungen zunächst mit otahlschrott ;

oder dgl. abgedeckt werden, bevor das Roheisen zugegeben wird. _:

Auch bei diesen Arbeitsweisen erzielt man nur eine geringe Ausbeute der Zusatzstoffe, die in dem Roheisen verbleiben. Der Reaktionsverlauf ist heftig; es tritt ein steiler Tempe- , raturabfall in dem Roheisen auf» ^l

I Der Zusatz bestimmter Elemente zu Roheisen erfolgt nach dem j

obigen in Legierungsform. Auch für diese Arbeitsv/eise gibt es I zahlreiche Ausführungsformen. Die Verfahrensformen bringen j jedoch einen erheblichen Anstieg der Herstellungskosten der !

Gußstücke. ■

Es liegt jedoch ein Bedürfnis für ein Verfahren zur Zugabe der Zusatzstoffe in der Roheisenpfanne vor, das in besonderer Weise auf die Gießtechnik mit kleinen Chargen abgestimmt ist;, j wo unterschiedliche Gußstücke in kleinen Mengen hergestellt weid.u sollen. Vom wirtschaftlichen Standpunkt ist eine Arbeitsweise erwünscht, die ohne besondere Zusatzelemente oder Sonderein- ! richtungen auskommt.

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BAD ORiGtJN^-

Die Aufgabe der Erfindung liegt in der Bereitstellung eines Verfalirens zur Zugabe eines magnesrumhaltigen Zusatzstoffes in Roheisen oder eine andere Metallschmelze hoher Temperatur, welches in der Roheisenpfanne ohne besondere Einrichtungen ausgeführt v/erden kann. Zusatzlegierunp⁶^ sollen sich ohne ' Schwierigkeit und ohne Sondereinrichttmgen zugeben lassen. Die Zusatzstoffe sollen dabei p.ls freie Lictalle vorwendet werden kennen, so daß die vorherige Herstellung von Legierungen entfällt. Das Verfahren nach der Erfindung soll eine hohe Sicherheit bieten und leicht ausgeführt werden können; ein steiler Temperaturabfall des Roheisen soll unterbleiben, damit die Ausbeute der Zusatzstoffe, die in den Roheisen verbleiben ansteigt.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Zusatzstoff in mindestens eine Kammer am Boden einer Roheisenpfanne eingegeben wird, daß der Zusatzstoff rait einer körnigen oder pulverigen Deckschicht abgedeckt v/ird, die Kohlenstoff, Siliciumkarbid und/oder Silicium enthält und die einen Schmelzpunkt zwischen 1 100⁰G und 1 600⁰G auf v/eist, und daß schließlich das Roheisen in die Roheisenpfanne eingegossen und auf die Deckschicht aufgegeben wird, damit die Berührung zwischen dem Roheisen und dem Zusatzstoff bis zum Aufsch/melzen mindestens eines Teils der Deckschicht verzögert wird.

Im Rahmen dieses Verfahrens können die Zusatzmetalle als freie Metalle, als Metallgemische und/oder als Legierungen mit C, Fe, Fe-Si, Si und/oder SiC verwendet werden.

Die Erfindung wird anhand der zugehörigen Zeichnung erläutert, in der darstellen:

Fig. 1 (A) und (B)

Fig. 2 (A) bis 4- (B)

jeweils einen Querschnitt und einen Grund riß für eine Roheisenpfanne nach der Erfindung und

jeweils Querschnitt und Grundriß durch andere Ausführungsformen von Roheisenpfannen.

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BAD ORIGINAL

\ Nach den Fig. 1 (A) und (B) mitzt die Erfindung eine Kämmen?, j bspw. inform einer Tasche 3? sxxf der Bodoin/andung 2 einer RoIij eisenpfanne 1 aus. Diese Tasche 3 hat einen halbkreisförnigon

Querschnitt, indem ein Teil der Bodenwandung 2 der Rchoinejvpfanne 1 mit einer Taschenwand 3¹ aus fe-uorfestern Stoff abgetrennt ist. In die Tasche 3 wird Mg oder eine Legierung von Mg zusammen mit einem seltenen Erdmotall, -Calcium, Alu^iniura j und/oder Vanadin oder eine Mischung dieser Stoffe gefüllt« Diese Füllung wird im folgenden al π Legicrimgnziisatz 5 bosoichnet. Der Legierungszusatz 5 ist vorr.ugsv/oir.e körnig, er knrm auch inform von Spännen entsprechender Größe vorliegen. Dor Legierungszusatz 5 wird mit einem pulverigen odor körnigen Abdeckstoff 6 überdeckt, der aus C, SiG und/oder metallischem Si besteht. Erforderlichenfalls können auch Einstellfitoffο wie C und Fe-Si dem Abdeckstoff 6 beigegeben sein, damit dor Schmelzpunkt desselben zwischen 1 10O⁰C und 1 600⁰C liegt. Die Schichtdicke des Abdeckstoffes 6 sowie Art und Mischungsverhältnis der Bestandteile bestimmen die Zeitdauer zwischen dem Eingießen des Roheisens in die Roheisenpfanne und dom Reoktions- ! beginn zwischen dem Legierungszusatz und dem Roheisen. Vor- ! zugsweise besteht der Legierungszusatz 6 entweder aus SiG oder metallischem Silicium allein oder aus SiC oder Si in Verbindung mit C oder Fe-Si. Der Schmelzpunkt des Abdeckstoffes .noil in einem Bereich zwischen 1 100 C und 1 600 C liegen, i/erm SiC benutzt wird, sieht man einen Anteil von 61 bis 62 Gewichten % SiC und 26 bis 28 Gewichts-% C vor, wobei der restliche Gewichtsanteil von 8 bis 10 % aus Verunreinigungen wie Fe, Al und/oder freiem C bestehen kann. Der Schmelzpunkt des SiC liegt zwischen 1 35O⁰C und 1 ^-50⁰C. Handelsübliches SiC besteht aus 60 bis 65 Gewichts-% Si sowie 25 bis 30 Gewichts-% C mit einem Schmelzpunkt von etwa 2 500⁰C; deshalb ist dieser Stoff allein für die Arbeitsweise nach der Erfindung nicht geeignet. Er kann Jedoch durch Zusatz von 10 Gewichts-% Fe eingestellt werden, damit der Schmelzpunkt auf etwa 1 4-00⁰C herabgesetzt wird. Wenn metallisches Si benutzt v/ird, ist eine Reinheit von etwa 97 Gewichts-%, vorzugsweise von etwa 98 Gewichts-% erwünscht. Der Schmelzpunkt soll dann zwischen

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BAD ORIGINAL.

1 40O⁰C und 1 450⁰C liegen, Die Schmelzpunkte von SiC und Si ! lasson sich durch Zusatz von nieder^schinelzenden Stoffen wie

Fa-Si herabsetzen.

] Da C einen Schmelzpunkt zwischen 3 600⁰C und 3 700°G hat, ist ! eine Verwendung von C zusammen nit SiC und/oder metallischem ' Si als Zusatz zur Einstellung des Schmelzpunktes vorzuziehen. I Erforderlichenfalls kann auch C allein benutzt werden. In j diesem Fall ist G als Zusatzstoff zur Zugabe von C in dan I Roheisen und als Abdeckstoff wirksam. Der Kohlenstoff wirkt

i ι

j auch im Sinne einer Beruhigung sowie als Impfstoff für das

i Roheisen. · (

I Zii den Zv/ecken der Erfindung läßt sich SiC inform eines handelsj üblichen Earborundumpulvers verwenden. Handelsübliches Karbo-I rundumpulver für metallurgische Zwecke enthält 80 Gewichts-% j SiC, Rest hauptsächlich Fe. Der Schmelzpunkt von SiC liegt ! normalerweise bei etwa 1 ^00⁰G, was geringfügig höher als der im Rahmen der Erfindung erforderliche Wert ist.

j V/enn der Abdeckstoff 6, bspw. das Karborundumpulver, in einem ■ Anteil von 0,2 bis 0,3 Gewichts-% bezogen auf das Gewicht des '. Roheisens und in einer Dicke von 1 bis 2 mm aufgetragen wird, j schmilzt derselbe nicht sogleich mit der Zugabe des Roheisens, sondern wandelt sich zunächst in einen halbgeschmolzenen Zustand unter Bildung eines Films für eine Dauer von 30 see bis

2 min um, in Abhängigkeit von dem Volumen der Roheisenpfanns und der Temperatur des Roheisens. Dieser Film verhindert eine Berührung zwischen dem Roheisen und dem Legierungszusatz 5, bis die Roheisenpfanne mit dem Roheisen gefüllt ist. Der Legierungszusatz 5 schmilzt dann allmählich unter der Wirkung des Roheisens und reagiert mit demselben. Dies ist darin begründet, daß der Abdeckstoff 6 einen Schmelzpunkt zwischen 1 35O°C und 1 45O⁰G hat, der der Temperatur des Roheisens· zwischen 1 3!>0°C und 1 55O⁰C entspricht, so daß ein schnelles Schmelzen verhindert ist. Es verstreicht also eine gewisse Zeitdauer, bevor der Legierungszusatz 5 mit dem Roheisen in

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Berührung kommt. Die Zeitverzögerung vor dem Reaktionsbeginn zwischen dem Legierungszusatz 5 und dem .Roheisen läßt sich durch Änderung der Dicke der Abdeckschicht leicht einstellen. Eine solche Einstellung erhält man durch Auswahl entsprechender Abdeckstoffe-

Anstelle der Tasche 3 kann man nach den Fig. 2 (A) und (B) auch eine Höhlung 4 in der Bodenwandung 2 zur Aufnahme den Legierungsausataes 5 vorsehen. Die Oberfläche des Legierungs-zusatzes 5 wird dann mit einem Abdeekstoff 6 überdeckt. In diesem Fall läßt sich die Zeitverzögerung entsprechend dor obigen Erläuterung einstellen,

Die Höhlung 4 oder die Tasche 3 kann zahlreiche Qiierschnittsformen haben, bspw. Kreisform, Halbkreisform oder Quadrat form. Die Größe der Kammer hängt von dem Inhalt der Roheisenpfanne ab, von der Menge des zu behandelnden Roheisens, von den ,'jeweils benutzten Legierungszusatz und von anderen Umstanden, Z.B. sieht man für eine Roheisenpfanne mit einer Aufnahnoiohigkeit von 100 kg Roheisen eine Höhlung 4 oder eine Tasche 3 mit 100 mm Durchmesser und etwa 50 mm Tiefe in Kreisform oder in Halbkreisforn im Umfangsbereich der Bodenwandung 2 der Eoheisenpfanne 1 vor. Erforderlichenfalls kann man mehr als eine Höhlung 4 oder Tasche 3 anbringen. Bei Anwendung mehrerer Taschen oder Höhlungen kann man unterschiedliche Legierung; zusätze 5 und Abdeckstoffe 6 in jede Tasche oder jede Höhlung einbringen, damit mehr als eine Art von Legierungszusatz zugegeben werden oder damit die verschiedenen Legierungss\isät-ze in mehreren Stufen zugegeben werden. Die Arbeitsweise nach der E_rfindung kann nach der Darstellung der Fig. 3 (A) und (B) abgewandelt werden. Dort sind zwei Höhlungen 7 und 8 in der Bodenwandung 2 dex' Roheisenpfanne 1 vorhanden. In eine Höhlung 7 wird ein. erster Zusatzstoff, bspw. eine preiswerte Mc- Legierung 5A eingegeben, die mit einem Abdeckstoff 6 abgedeckt wird. Die andere Höhlung 8 nimmt eine teure Mg-Legierung f>B auf, die mit Stahlschrott 9 nach der Sandwich-Technik abgedeckt ist. Mach der Arbeitsweise der Fig. 3 reagiert der

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BAD ORIGINAL

Legierungszusatz 5B in der Höhlung 8 zuerst mit dem Roheisen; erst denn beginnt die Rektion des Legierungsausatzes 5A in der Höhlung 7» so daß die Zugabe in zwei Stufen erfolgt. Dadurch wird die Zugabe wirkungsvoll und wirtschaftlich.

Fig. 4 zeigt eine Abwandlung der Arbeitsweise der Fig. 3» wo die hochwertige Mg-Legierung 5A in den Unterteil der Höhlung 10 eingefüllt wird. Der Legierungszusatz 5A wird mit SiC-Pulver 6 abgedeckt. Darauf kommt zusätzlich eine preiswerte Mg-Legierung 5B. ■

Arbeitsweise und Wirkung dieser Zugabebehandlung entsprechen j der Arbeitsweise der Fig. 3·

Der Legierungszusatz 5 ist im Bahnen der Erfindung ein freies Metall oder liegt als Legierung von Mg und/oder einem anderen Metall oder inform einer Mischlegierung oder eines Gemischs von Legierungen vor. Andere Metalle können zugemischt oder zulegiert werden. Die Mg-Legierung kann auch besondere Elemente enthalten, wie EtE, Ca, V, Zr, Al, ITb, Ni, Cr, Lo, Co und/oder Cu. Ls können auch Mischungen dieser Stoffe oder von Legierunger mit C, Fe, Fe-Si, metallischem Si und/oder SiC benutzt v/erden.

Der Legierungszusatz 5 kommt nach der Erfindung erst dann mit dem Roheisen in Berührung, wenn der Abdeckstoff 6 aufgeschmolzen ist. Dadurch vermeidet man nachteilige Zustände, wenn Mg oder eine Legierung mit hohem Mg-Gehalt unmittelbar mit dem Roheisen in Berührung kommt. Eei Anwendung des Verfahrens nach der Erfindung kann man Legierungszusätze mit höherem Schmelzpunkt als das Roheisen ohne Schwierigkeit in der Roheisenpfanne zugeben, indem die Legierungen mit hohem Schmelzpunkt mit niedrig schmelzendem Mg oder niedrig schmelzenden Legierungen kombiniert werden. Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Zusatzstoffe als freie Metalle benutzt werden können und daß mehrere unterschiedliche Metalle in gewünschtem Mischungsverhältnis zur Anwendung kommen können.

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. tf^i-Si

Die Legierungszusätze 5 können auch, als Gemisch mit einem oder j mehreren anderen Zusatzstoffen ;*/ie C, Fe, Fe-Si, niet alls ichoia ! lsi und/oder SiC benutzt werden. Demnach kann man in einem weiten Bereich besondere Zusatzelemente inform von Metallen leicht | anwenden. Die Legierungszusätze 5 reagieren mit dem Roheisen : langsam, auch nachdem der Abdeckstoff geschmolzen ist. >

I ■ !

I Die Zugabe der Zusatzstoffe in Stufen erfolgt lediglich durch ; entsprechende Auswahl der Mischungsverhältnisse der verschie- ;

j denen Zusatzstoffe und Legierungssusätze. ι

I !

i :

Im Rahmen der Erfindung wird der Legierungszusatz 5 von dem j Roheisen aufgeheizt, bevor der Abdeckstoff geschmolzen ist, · so daß sich eine Legierung im Sinne der Pulvermetallurgie aus- I

bildet. Im Laufe der Zeit und entsprechend dem Schmelzen des '■

j Abdeckstoffes 6 schmilzt der Legierungszusatz 5 allmählich von j.

oben nach unten innerhalb des Roheisens. Infolgedessen ist der J

Reaktionsablauf des Legierungszusatzes 5 nut dem Roheisen all- j

j mählich. Es ergibt sich kein plötzlicher Reaktionsstoß wie bei ^!

bekannten Verfahrensablaufen.

Die Erfindung ermöglicht eine genaixere Dosierung der erwünschten Zusatzelemente, als dies beim Zusatz dieser Elemente in
Legierungsform möglich ist. Dabei lassen sich außerdem die
Kosten der Legierungsherstellung einsparen.

Im folgenden sind beispielsweise Kombinationen von Elementen
angegeben, die als Gemische oder inform von Legierungen zugegeben werden können:

Mg; Ca-Si-Mg; Fe-Si-Mg; Fe-Si-Mg-RE; RE-Mischmetall; Fe-Si-RE; Re-Ca-Si; Fe-B; Fe-Ni, Si-Ni; Ni in pulveriger oder körniger Form; Fe-Cr; Si-Cr; Cr-Si-Mn-Zr; IiCr; Ca-Si-Cr; Fe-Mn; Si-Mn; Si-Mn-Zr; Ca-Si-Mn;

Fe-Si; metallisches Si; .

Fe-V; Fe-Nb; Fe-Zr; Si-Zr; Ca-Si-Ti;

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Ca-Mg-RE-Si; Fe-Ti; Si-Ti; Fe-Co; Fe-Uo; andere nichtmetallische Kugelgraphitbildner

:1m folgenden sind die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens 'nochmals zusammengefaßt:

j1) Die Zeitverzögerung zwischen der Einleitung des Roheisens und dem Kontakt mit den Ilg-Motall oder der Mg-Legierung und 'auch die Reaktionsgeschwindigkeit zwischen dem Gußeisen und idem Zusatzstoff lassen sich durch unterschiedliche Abdeck-Isbüffe und durch Wahl der Dicke der Abdeckschicht leicht ändern.

Dadurch wird die Intensität der Reaktion soweit herabgesetzt,.

daß ohne Schwierigkeiten Legierungen mit hohem Mg-Gehalt und

selbst Mg-Metall benutzt werden können.

.J2) Zusätzlich zu der Benutzung der verschiedenen Abdeckstoffe kann die Reaktion zwischen dem Roheisen und dem Zusatzstoff durch Mischung dee Zusatzstoffes mit C, Fe, Fo-Si, metallischem Si und/oder SiC oder mit entsprechenden Stoffen verzögert werden. Die Anwendung solcher sekundärer Zusatzstoffe bietet die Möglichkeit, den eigentlichen Zusatzstoff stufenweise oder in kleinen Schritten mit dom Roheisen in Kontakt zu bringen. Man erkennt also, daß die Anwendung des Mg-Metalls gesteigert j v/ird. Es lassen sich bestimmte Elemente inform von freiem Metall zugeben, ohne daß zuvor eine Legierungsbdidung mit Fe, Si oder dgl. erforderlich wäre.

3) Die Ausbeute des in dem Roheisen verbleibenden Mg ist um etwa 20 % gegenüber der herkömmlichen Technik verbessert, so daß eine Kugelgraphitbildung mit einer kleinen Menge von Impfstoff bewirkt wird.

4) Da ein kleinerer Anteil der Zusatzlegierungen benutzt wird, wenn man mit Abdeckstoffen arbeitet, braucht man die Zusatsslegierung nicht mit einer großen Menge von Stahlschrott abdecken» Infolgedessen tritt innerhalb des Roheisens nur ein kleinerer Temperaturabfall im Vergleich zu bekannten Arbeits-

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weisen auf. Dies bedeutet einen wichtigen Vorteil bei der Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit.

5) Die Zugabe von Zusatzstoffen nach der E_rfindung bringt keine Schwierigkeiten mit sich und macht auch keine ßondereinrichtungen erforderlich, Infolgedessen lassen sich die Herstellungskosten senken»

6) Die für die Abdeckschicht benutzten Stoffe wie SiG wirken j in hohem Maße beruhigend und sind als Ililfsstoffe für die Kugelgraphitbildung wirksam. Sie bedingen also auch die Bildung von Kugelgraphitkörnern in Gußeisen, die kleiner und gleichmäßiger verteilt sind. Dadurch v/ird die Qualität von Gußstücken mit Kugelgraphitanteil verbessert.

7) Eine preiswerte Zusatzlegierung läßt sich mit einer hochwertigen Zusatzlegierung kombinieren und innerhalb der gleichen Roheisenpfanne verv/enden. Damit kann man im Roheisen schrittweise eine Kugelgraphitbildung anregen. Man erhält also ein Gußeisen mit Kugelgraphit von sehr hoher Qualität.

Die folgenden Einzelbeispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Gußeisen der folgenden chemischen Zusammensetzung v/ird in einem Lichtbogenofen aufgeschmolzen: C 3,72 %, Si 1,80 %, Mn 0,2Ο;ΐ P 0,068 %, S 0,024 %, Rest Pe und Verunreinigungen (jeweils Gewichts-%).

Tabelle 1 zeigt die Meßwerte für das Verfahren nach der Erfindung im Vergleich zu einer herkömmlichen Verfahrensweise, wo das Roheisen unmittelbar auf die Zusatzlegierung geschüttet wird.

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	Versuch	%	Tat	olio I	heaktions-	iieaktions- ablauf	An"csil c. (Gewichts-	LurreigiTo.-	i j
I	herkömm- lich(A)	Zusammencots.+uongs d.Abdeckstoffen	ΐempor.d. b.As gie ßende)	Te ία u »r±. Ixeakti- ί onsabxnl. (0G)	b. Ausgießen	plötzlich	1,0	80 %	! i j i
I j	(B)	keine	1 520	1 460	nach Ausg.	ziemlich langsam	0,8		I ' '. _^ i ,
1	Ver-(c) gleich	Stahlspänc 1,5 Ge wichts-% d.Roheisens	1 540	1 400	während d. Ausgießens	ziemlich plötzlich	1,0	90 %	j I i j
1 I I	(D) Er-	Fe-Si m.weniger als 5 mm Korngröße 1,0 Gew-% d.Roheisens	1 530	1 440	längs.n.Be endig, d. Ausgießens	langsam	0,8	90^i	j t j
ί I 3	'' f in-	Karborundumpulver i. einer Dicke v.2 mm 0,2 Gew-% d.Roheisens	1 530	1 460		ι:	0,8	90 %	1
OO	(F) dung	Karborundum- u.Koh lenstoff pulver (8:1) 0,2 Getf-% d.Roheisens	1 520	1 440	nach Been digung d. Ausgießens	π	0,8	90 %	CJ cn i ι c3 ;■ i 1^
	(G)	Karborundumpuiver 0,2 Gew-% d. Roheisens (Zumischg.v.0,3 tew- % v.Fe-Cr (60%) i.d- Legierungszusatz	1 540	1 460	Il	ti	0,8	90 %	! J :
1 I I I	(H)	metall.Si v.3-5 md· Korngröße u.0,2 Gew-% d.Roheisens	1 540	1 450	Il	sehr langsam	0,8	90 %
		metall.Si v.3-5 mn .Korngröße u.1,0 Gew-% d.Roheisens (ebenf.m.d.Legie rungszusatz ver- l mischt)	1 520	1 420
! I
! ι

[ Zum Vergleich wird der gleiche Legierungsausata im Rahmen herkömmlichen Verfahrensgangs angeivandt. Der Legiörungszusatz 5 ist eine Legierung von Mg, EE₄ Ca, Si (Rent im wesentlichem Fe) in Mischungsverhältnissen von 8 Gewichts-%, 4 Gewichts■-%,

I2 Gewichts-%, M$ Gewichtö-%. Der Temperaturabfall innerhalb des Roheisens nach dem Ausschütten wird verglichen; der Grad J der. Kugelgrap-hitbildung und der Reaktionsverlauf zwischen Roh-

i eisen und Legierungszusatz τ/erden gemessen* j Die benutzte Roheisenpfanne hat eine Aufnahmefähigkeit von

■ 200 kg» Das Verhältnis zwischen Bodendtirchmesser und Höhe beträgt J 1:1,5; es ist eine Tasche 3 mit 100 mm Durchmesser und 50. wia j Tiefe mit Halbkreisquerschnitt im Umfangntsil der Bodenwandung j

vorhanden. ;

i ! Die Menge des ausgeschütteten Roheisens beträgt 200 kg* ₍

Der Legierungszusatz 5 ist eine Legierung Fe-Mg-Ca-RE-Si in Körnern von 3 his 10 mm Korngröße. Im Rahmen des Versuchs (H) ist die Verwendung einer großen Menge des Abdeckstoffes (1,0 Gewichts-%) für den Zusatz einer großen Menge von Elementen zu dem Gußeisen erforderlich, so daß ein Teil des metallischen Si der Mg-Legierung und der verbleibende Hauptteil dem Abdeckstoff beigemischt ist.

Man erkennt aus Tabelle 1, daß das Verfahren nach der Erfindung dem herkömmlichen Verfahren überlegen ist und daß das Aufwallen des Roheisens umso ,geringer ist, j'e später die Kontaktzeit zwischen der Mg-Legierung und dem Roheisen liegt; dies ist auf das Gevri.cht des ausgeschütteten Roheisens zurückzuführen, das auf dem Legierungszusatz liegt. Hierdurch erhält man eine größere Ausbeute des in dem Roheisen verbleibenden Mg.

Es hat sich auch gezeigt, daß bei Verwendung von 1,0 % metallischem Si zum Abdecken der Mg-Legierung und auch zum Beimischen in derselben der Kontakt zwischen dem Roheisen und der

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I Mg-Legierung in Unterbrechungen erfolgt, so daß das Aufwallen i des Roheisens mehr und mehr ausgeschlossen wird.

j Beispiel 2

S 3 kg eines Legierungssusatzos der folgenden Zusammensetzung !werden in die Tasche 3 gepackt. Im übrigen entspricht die Ar-

i beitsv/eise dem Beispiel 1.

._ Metallisches Si 60 Volumen-¹;'; (Korngröße 3-5 mn) : Mg·-Metall 10 " (in Stabform, 10 mm

Durchmesser)

i reduzierendes
Eisenpulver 30 "

100 Volumen-^

Nachdem der genannte Legierungszusatz 5 mit Abdeckstoffen 6 j aus Mg-haltigem Karbοrundumpulver in einer Menge von 0,5 Gewichts-% des Roheisens abgedeckt ist, werden 200 kg Roheisen derselben Charge wie im Beispiel 1 von der der Tasche 3 gegenüberliegenden Seite in die Roheisenpfanne eingeschüttet. Die I Temperatur des Roheisens beträgt 1 500⁰G. Nach teilweiser j Füllung der Roheisenpfanne wird für die mikroskopische Untersuchung eine Probe entnommen. Die Untersuchung dieser Probe ergibt, daß ein Gußeisen mit einem Grad der Kugelgraphitbildung von 85 % entsteht.

Bei dieser Verfahrensweise wird der Kontakt zwischen dem Legierungszusatz 5 und dem Roheisen infolge des in die Tasche gefüllten SiC zeitweise verzögert. Ein Aufwallen des Gußeisens aufgrund des Eontakts mit Mg und dem Legierungszusatz tritt bis zu 2 min nach Abschluß des Ausgießens nicht auf. Auch dann ist das Aufwallen nicht so stark, wie wenn eine Mg-Si~Legierung im gleichen Mischungsverhältnis wie der Legierungszusatz 5 benutzt wird. Dies bestätigt, daß das Mg-Metall, das durch eine Abdeckschicht abgedeckt ist, eine sehr sichere Arbeitsweise bietet.

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Beispiel 3

10	Volumen-;/.»
30	Il
60	Il

Unter Anwendung gleicher Verfahrensbedingungen wie im Beispiel 1 werden 2 kg eines Legierurigszusatzes 5 der folgenden chemischen Zusammensetzung in die Tasche 3 gefüllt:

Mg Metall (in Stabform, 10 min Durchmesser) Fe-Ni (Ni 20 Gew.-%)( 5 mm Korngröße) Fe-Si (Si 75 Gew->%)( 55-10 mm Korngröße)

100 Volumen-^

Nachdem der Legierungszusatz 5 mit dem Abdeckstoff 6 aus Pe-haltigem Karborundumpulver in einer Menge von 0,2 Gew.-/» des Roheisens abgedeckt ist, werden 200 kg Roheisen der selben Charge wie im Beispiel 1 von der der Tasche gegenüberliegenden Seite in die Roheisenpfanne eingeschüttet. Die Temperatur des Roheisens beträgt 1 500⁰C. Nach dem Ausschütten wird eine Probe zur mikroskopischen Untersuchung entnommen. Es zeigt sich, daß ein Gußeisen mit einem Grad der Eugelgraphitbildung von 90 % entsteht. Die Reaktion aufgrund des Kontakts mit den Legierungszusatz 5 entspricht im wesentlichen dem Beaktionsablauf des Beispiels 2.

Beispiel 4-

Unter gleichen Verfahrensbedingungen v/ie im Beispiel 1 werdon 2 kg eines Legierungszusatzes 5 der folgenden chemischen Zusammensetzung in die Tasche 3 gefüllt:

Mg Metall (in Stabform, 10 mm Durchmesser) Ca (30 Gew.-%)- Si (8-48 Maschen) RE (30 Gew.-%)- Si (5 mm Korngröße) metallisches Si (3-5 mm Korngröße) reduzierendes Eisenpulver

100 Volumen-%

Nachdem der genannte Legierungszusatz 5 durch einen Abdeckatoff aus SiC in einer Menge von 0,2 Gewichts-% des Roheisens abgedeckt ist, werden 200 kg Roheisen ebenso wie im Beispiel 1

10	Volumen-v'j
5	Il
10	It
60	Il
15	Il

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ausgeschüttet. Nach Abschluß des Ausschüttens wird eine Probe zur mikroskopischen Untersuchung entnommen. Es zeigt sich, daß man ein Gußeisen mit einem Grad der Kugelp,raphitibildung von

it; or

erhalt. Die Reaktion zwischen dom Legierungszusatz und

j In dienern Beispiel wird ein Gußeisen der folgenden Zusammen- ! setzung in einem Lichtbogenofen aufgeschmolzen:

j C = 5,58 %; Si = 1,80 %; Hn = 0,24 fi; P * 0,058 %; I ό = 0,086 %; Rest Pe und Verunreinigungen (jeweils Gewichts-·^) .

j Dieses Roheisen hat insbesondere einen höheren ß-Gehalt gegenüber dem Beispiel 1, so daß es die gleiche Qualität wie Rohj eisen aus einem sauren Kupolofen hat.

Nachdem eine teure Mg-Si-RE-Ca-Legierung 5A in einem Anteil von 0,8 Gewichts-% des Roheisens und eine preiswerte Mg-Sij legierung 5B in einem Anteil von 1,4 Gewichts-?» nach der Arbeitsweise der Fig. 3 in die Kammern gefüllt war, wird die erstgenannte Legierung mit Karborundumpulver oder -körnern in einer Schichtdicke von 2 mm abgedeckt, die letztgenannte Legierung bleibt unbedeckt. Es werden 200 kg Roheisen ausgeschüttet,
ι

Der Zweck dieses V_ersuchs liegt in der Bereitstellung eines Verfahrens zur Behandlung von Roheisen mit hohem S-Gehalt, wo einer der beiden Legierungszusätze, nämlich die preiswerte Zusammensetzung, zur Entschwefelung verbraucht wird; der jeweils andere teuere Legierungszusatz ist gegen einen solchen Verbrauch geschützt und steht für eine Kugelgraphitbildung bereit.

Während des Versuchs kommt der Legierungszusatz 5B zuerst

dem Roheisen beginnt 1,5 min nach dem Ausschütten. Der Reak~ j tionseblauf ist sehr träge. I

Beispiel 5

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j mit dem Roheisen im Sinne einer Entschwefelung in Kontakt;

j dqim beginnt im Maße des Aui'schmelzeiis des SiG die .Reaktion mit dem Legierungszusatz 5>A. Damit erhält man kugelgraphitisches Gußeisen ebenso hoher Qualität und ebenso großer Duktilität wie im Beispiel 1. ·

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   1. Verfahren zur Zugabe eines magnesiumhaltigen Zusatzstoffes j

   in Roheisen, wobei der Zusatz metallisches Magnesium und/oder ;

   j Legierungen oder Mischungen von Magnesium mit minder;tens einem .

   \ Metall dor seltenen Erden, nit Calcium, Aluminium, Vanadin, ;

   j Zirkoaium, Niob, Titan, Kupfer, Nickel, Chrom, Molybdän und/ ι

   oder Kobalt enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz- i

   ! stoff in mindestens eino Kosimer am Boden einer Rohoineripianne ;

   j eingegeben v/ird, daß der Zusatzstoff mit einer körnigen odor ;

   pulverigen Deckschicht abgedockt v/ird, die Kohlenstoff, SiIi- I j

   ciumkarbid und/oder Silicium enthält und die einen Schmolz- ;

   punkt zwischen 1 100⁰G und 1 600⁰C aufweist, und daß schließ- j

   lieh das Roheisen in die Roheisenpfanne eingegossen und auf S

   die Deckschicht aufgegeben v/ird, damit die Berührung zwischen J dem Roheisen und dem Zusatzstoff bis zum Aufschmelzen mindestend

   eines Teils der Deckschicht verzögert v/ird. !

   ] 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem · Zusatzstoff ein zweiter pulverförmiger oder körniger Zusatzstoff beigemischt wird, der Kohlenstoff, Eisen, Eisen-Silicium,
   Siliciumcarbid und/oder Silicium enthält.

   3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
   daß der Stoff für die Deckschicht in einer Menge von 0,2 bis
   1,0 Gewichts-% des Roheisens benutzt wird.

   4. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß für
   die Deckschicht ein Stoff mit Korngrößen zwischen 3 und 10 mm
   benutzt wird.

   5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein magnesiuiahaltiger Zusatzstoff mit einer
   Zusammensetzung von 8 Gewichts-% Magnesium, 4 Gewichts-%
   seltene Erden, 2 Gewichts-% Calcium, 45 Gewichts-% Silicium,
   Rest Eisen benutzt wird, wobei die Gesamtmenge des Zusatz-

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   — Ια

   stoffes 0,8 bis 1,0 Gev/ichta-% des -Roheisens beträgt.

   6. Roheisenpfanna zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch geJ-enize.lehnet, daß der Pfannenboden mindestens eine Kammer ;,ue Aufnahme des Zusatzstoffes atifweist»

   7· Roheisonpfanne nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet., daß eine oder me lagere Taschen (3) auf der- Eodsnv/aridung vwn·- gebildet sind.

   8. Roheisenpfanne nach Anspruch 6, dadurch gelcennaelehnet, daß eine oder mehrere Höhlungen (4) in der Locienvmndunp; evs-gebildet sind.

   9. Roheisenpfanne nach einen der Ansprüche 6 bis 8, dadinvh gekennzeichnet, daß die IC amino cn einen halbkreisförmigen-, "'.r-eir,-förmigen oder quadratischen Querschnitt haben, .

   10. Roheisenpfanne nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet; ^: daß die Taschemvände (3¹) aus einen feuerfesten Stoff bestjj-.an, !

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