DE2137602A1 - Verfahren zum Schmelzen von Eisenlegierungen - Google Patents
Verfahren zum Schmelzen von EisenlegierungenInfo
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- C21C5/00—Manufacture of carbon-steel, e.g. plain mild steel, medium carbon steel or cast steel or stainless steel
- C21C5/52—Manufacture of steel in electric furnaces
- C21C5/5241—Manufacture of steel in electric furnaces in an inductively heated furnace
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Description
Dipl.-lng. Dipl.oec. publ. 27 . 7 . 1971
DIETRICH LEWINSKY
PATENTANWALT
Mied»* 21 - 6ottad*.8t
Erwin Bührer, Schaffhausen
(Schweiz)
Verfahren zum Schmelzen von Eisenlegierungen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schmelzen von Eisenlegierungen unter Verv/endung eines sauer zugestellten
Kupolofens und eines kernlosen Induktionsofens, wobei die aus
dem Kupolofen anfallende Schmelze dem Induktionsofen ohne eine Zwischenbehandlung zugeführt wird.
dem Kupolofen anfallende Schmelze dem Induktionsofen ohne eine Zwischenbehandlung zugeführt wird.
Die Kunden der Giessereien stellen auf die Qualität der zu
liefernden Gussstücke immer höhere Ansprüche. Einerseits ist
es das Bemühen der Konstrukteure, Gussteile für einen bestimmten Verwendungszweck möglichst leicht zu bauen, also die garantierte Mindest-Festigkeit, die die Wandstärke bestimmt, möglichst zu erhöhen und auf der andern Seite ist es die Bearbeitbarkeit der Gussteile, die die Analysentoleranzen und die beim Giessen einzuhaltende Giesstemperatur-Toleranzen immer mehr
einengen. Im weiteren besteht das konstante Bestreben, die
Fertigungskosten der Schmelzerei soweit als möglich zu senken, ohne jedoch qualitative Nachteile in Kauf zu nehmen.
liefernden Gussstücke immer höhere Ansprüche. Einerseits ist
es das Bemühen der Konstrukteure, Gussteile für einen bestimmten Verwendungszweck möglichst leicht zu bauen, also die garantierte Mindest-Festigkeit, die die Wandstärke bestimmt, möglichst zu erhöhen und auf der andern Seite ist es die Bearbeitbarkeit der Gussteile, die die Analysentoleranzen und die beim Giessen einzuhaltende Giesstemperatur-Toleranzen immer mehr
einengen. Im weiteren besteht das konstante Bestreben, die
Fertigungskosten der Schmelzerei soweit als möglich zu senken, ohne jedoch qualitative Nachteile in Kauf zu nehmen.
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Um die engen Toleranzen in den Analysenstreuungen und in den Vergiesstemperaturen einhalten zu können und um eventuell
Korrekturen der Analysen vornehmen zu können, sind z.B. Induktionsöfen erstellt worden, denen das flüssige, im sauer zugestellten
Kupolofen erschmolzene Eisen mittels Transportkessel zugeführt wird. Diese Betriebsweise hat jedoch den Nachteil,
dass sie hohe Anlagekosten erfordert und mit bedeutend höheren Betriebskosten arbeitet.
Um die Wirtschaftlichkeit der vorbeschriebenen Arbeitsweise zu verbessern, wurde ein kernloser Induktionsofen mit einem
den Innenraum allseitig umschliessenden Ofenkörper entwickelt. Die Kippachse dieses Induktionsofens durchstösst eine Oeffnung
in der Mitte des Deckelgewölbes und bewirkt dadurch, dass die Oeffnung während dem Kippen in ortsfester Lage verbleibt. Der
Induktionsofen kann deshalb vom Kupolofen kontinuierlich flüssiges Eisen aufnehmen und dieses intermittierend weitergeben.
Dieser Induktionsofen bewirkt eine Qualitätsverbesserung und auch eine Senkung der Betriebskosten. Diese Neuerung
konnte sich jedoch nur in den Fällen durchsetzen, in welchen ein Duplizieren des Kupolofeneisens aus Qualitätsgründen ohnehin
vorgenommen'werden musste.
Im weiteren ist ein spezielles Verfahren für das Erschmelzen von Sphäroguss bekannt geworden. Dieses Verfahren sieht als
Variante zur Erschmelzung des Sphärogusses im basischen Kupolofen und einer anschliessenden Magnesiumbehandlung vier verschiedene
Operationen vor:
1. Das Flüssigeisen wird in einem sauer zugestellten Kupolofen erschmolzen.
2. Die Entschwefelung v/ird in einer speziellen Entschwefelungspfanne
durchgeführt.
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3. Die Aufheizung der entschwefelten Schmelze und die Zufuhr
der Legierungszugabe zur Erreichung der Endanalyse erfolgt in einem kernlosen Induktionsofen.
4. Die Magnesiumbehandlung wird in einer speziellen Pfanne in bekannter Weise durchgeführt.
In neuerer Zeit werden Eisenlegierungen auch aus fester Charge direkt im kernlosen Induktionsofen erschmolzen.
Die vorliegende Erfindung setzt sich zum Ziel, eine weitere Verbesserung der Qualität des flüssigen Eisens zu erreichen "
und gleichzeitig die Schmelzkosten unter das bisher bekannte Mass zu senken. Die Erfindung erreicht dies dadurch, dass der
üblicherweise in der Kupolofencharge zur Anhebung des Kohlenstoffgehaltes
in der Schmelze zugesetzte Anteil an Roheisenkohlenstoff mindestens teilweise durch Aufkohlung im Induktionsofen
ersetzt wird.
Als besonders vorteilhaft erweist sich, dass die üblicherweise in der Kupolofencharge zur Erreichung der Endanalyse
zugesetzten Legierungsanteil der Schmelze im Induktionsofen
zugesetzt werden.
Das erfindungsgemasse Verfahren passt sich den Bedingungen
des Betriebes dadurch an, dass zwecks Erhöhung der Geschwindigkeit der Aufnahme von Kohlenstoff und/oder Legierungsanteilen
bei verminderter Heizleitung, ein Induktionsofen mit Dreiphasenschaltung
benutzt wird.
Ein weiterer Vorteil der besseren Anpassung an die Betriebsverhältnisse erreicht das erfindungsgemasse Verfahren, indem
zwecks Erhöhung der Heizleistung bei verminderter Rührwirkung ein Induktionsofen mit Einphasenschaltung benutzt wird.
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Die Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird sowohl
in der Haltbarkeit der Tiegelzustellung als auch in der Treffsicherheit der Analyse dadurch verbessert, dass zwecks
Einhaltung einer gleichmässigen Rührwirkung die Ofenleistung in Abhängigkeit vom Füllstand des Ofens gesteuert wird.
Ebenso wird die Treffsicherheit der Analyse und die Haltbarkeit
der Tiegelzustellung dadurch verbessert, dass zwecks Erhöhung des Ausnutzungsgrades der Zugaben zur Schmelze im Induktionsofen
die Feldrichtung so gewählt wird, dass die Bewegung der Schmelze an der Oberfläche sich vorzugsweise von
der Tiegelwand zur Ofenmitte hin bewegt.
Eine Graugussgiesserei, die über lange Jahre weiche Graugusssorten
im sauer zugestellten Kupolofen mit anschliessendem festem Vorherd in einer Menge von 10t/h mit einer Abstichtemperatur
von 1380 - 1470 C erschmolzen hat und als Gattierung 23%
Stahlschrott, 56% Kreislaufmaterial und 21% Roheisen chargierte, wies eine Kohlenstoffstreuung von 0,21% C auf. Es wurde ebenfalls
festgestellt, dass die Streuung in der Brinellhärte + 24 HB betrugen.
In dieser Graugiesserei, die jetzt gemäss vorliegender
Erfindung mit demselben Kupolofen, ohne Vorherd, jedoch mit einem nachgeschalteten Induktionsofen arbeitet, konnte für die
genau gleiche Grauguss-Sorte das flüssige Eisen mit einer Gattierung von 50% Stahlschrott, 50% Kreislaufmaterial und Gussbruch ohne Einsatz von Roheisen sowie durch Zugabe von körni-
im Induktionsofen^ j
gem Graphit oder anderen bekannten Aufkohlungsmittel^ die Qualität
des erschmolzenen Eisens wesentlich verbessert werden. Die Streuung des Kohlenstoffes, die bei Anwendung der bisherigen
Betriebsweise 0,21% betrug, senkte sich bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auf max. 0,13%. Die Streuung der
Brinellhärte wurde beim bisherigen Verfahren mit + 24 HB ermittelt,
Für die gleichen Gussstücke wurden bei Anwendung des erfindungsgemässen
Verfahrens eine Verminderung der Streuung der Brinellhärte auf + 15 HB festgestellt. Diese im praktischen Betrieb
gewonnenen Werte zeigen eindeutig, dass das erfindungsgemässe
Verfahren mit engeren Qualitätstoleranzen arbeitet.
Gleich günstige Resultate wie im Beispiel 1 ergaben sich bei der Erzeugung von perlitischem Sphäroguss. Vor Anwendung der
Erfindung wurden 50% Kreislaufmaterial sowie 35% Roheisen und 15% Stahlschrott in einem sauren Kupolofen mit Koks erschmolzen.
Eine Analysenkorrektur konnte teilweise durch Ver- · änderung der Roheisen- und Stahlschrottgattierung vorgenommen
werden. Bei Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens konnte
durch Einführung des allgemein bekannten Duplex-Verfahrens mit einer
Gattierung von 50% Kreislaufmaterial und 50% Stahlschrott ein perlitisches Sphärogusseisen erzeugt werden, dessen Kohlenstoff-
und Silizium-Gehalt durch Korrektur im Induktionsofen unter Anwendung spezieller Rührwirkung des Ofens auf einfache
und billige Weise icher vorgenommen wird. Weil im Induktionsofen der Abbrand insbesondere des Kohlenstoffes, gegenüber
dem Kupolofen, wesentlich geringer ist, ergibt sich auch ein gutes Ausbringen.
Eine besondere Auswirkung zeigt sich bei der Anwendung des erfindungsgemässen
Verfahrens darin, dass die Neigung zur Lunkerung bedeutend geringer ist. Bei gleichen Gussstücken aus Grau- A
guss kann das Gewicht sämtlicher Angüsse im Durchschnitt auf ca. 65% gesenkt werden.
Eine weitere Auswirkung bei der Anwendung des erfindungsgemässen
Verfahrens besteht in der geringeren Neigung zur Weisseinstrahlung bei dünnwandigen Gussstücken.
Die verfahrensmässig bedingte Möglichkeit, das bisher notwendige Roheisen in der Kupolofencharge durch Schrott zu ersetzen
und den fehlenden Kohlenstoff zum grösseren Teil beim Niederschmelzen der Charge im Kupolofen aus dem Schmelzkoks zu ent-
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nehmen und den fehlenden Rest durch eine Aufkohlung im Induktionsofen
zu ergänzen, erweist sich als umso grösserer wirtschaftlicher Vorteil, je höher der Kohlenstoffgehalt der zu
erschmelzenden Eisenlegierung und je grosser das Ausbringen ist.
Das Niederschmelzen von Ferrolegierungen, insbesondere von Ferrosilizium im Kupolofen führt zu grösseren Legierungsverlusten
durch Abbrand. Das Legieren der Schmelze im Induktionsofen ist mit bedeutend besserem Ausnutzungsgrad durchführbar.
Die mit dem erfindungsgemässen Verfahren zwangsläufig verbundene
Möglichkeit, die Temperatur der Schmelze vor dem Vergiessen in gewünschter Höhe zu halten, vermindert sowohl den Ausschuss
durch Kaltschweiss bei zu tiefen Giesstemperaturen als auch die bekannten Mangel an Gussstücken, die bei zu hohen
Eisentemperaturen gegossen wurden.
Eine zusätzliche Möglichkeit bietet das erfindungsgemässe
Schmelzverfahren dadurch, dass die Kapazität des Induktionsofens grosser als notwendig gewählt werden kann, und diese zusätzliche
Ofenkapazität den Mengenausgleich des in der Schmelzerei anfallenden flüssigen Eisens und der in der Formerei benötigten
Flüssigeisenmenge für das Abgiessen der Formen übernehmen kann.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich beim Schmelzen aller
Eisenlegierungen anwenden.
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Claims (6)
1. Verfahren zum Schmelzen von Eisenlegierungen unter Verwendung eines sauer zugestellten Kupolofens und eines kernlosen
Induktionsofens, wobei die aus dem Kupolofen anfallende Schmelze dem Induktionsofen ohne eine Zwischenbehandlung zugeführt
wird, dadurch gekennzeichnet, dass der üblicherweise in der Kupolofencharge zur Anhebung des Kohlenstoffgehaltes
in der Schmelze zugesetzte Anteil an Roheisenkohlenstoff mindestens teilweise durch Aufkohlung im Induktionsofen
ersetzt wird. %
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die üblicherweise in der Kupolofencharge zur Erreichung der Endanalyse zugesetzten Legierungsanteile der Schmelze im Induktionsofen
zugesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Erhöhung der Geschwindigkeit der Aufnahme von Kohlenstoff
und/oder Legierungsanteilen bei verminderter Heizleistung ein Induktionsofen mit Dreiphasenschaltung benützt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass ™
zwecks Erhöhung der Heizleistung bei verminderter Rührwirkung ein Induktionsofen mit Einphasenschaltung benützt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwecks Einhaltung einer gleichmässigen Rührwirkung die Ofenleistung
in Abhängigkeit vom Füllstand des Ofens gesteuert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass
zwecks Erhöhung des Ausnutzungsgrades der Zugaben zur Schmel-
2e im Induktionsofen die Feldrichtung so gewählt wird, dass
die Bewegung der Schmelze an der Oberfläche sich vorzugsweise von der Tiegelwand zur Ofenmitte hin bewegt.
5.7.1971
My/db
My/db
209823/0558
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CH1173970A CH544152A (de) | 1970-08-04 | 1970-08-04 | Verfahren zum Schmelzen und Aufkohlen von Eisenlegierungen |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2137602A1 true DE2137602A1 (de) | 1972-05-31 |
Family
ID=4376441
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19712137602 Pending DE2137602A1 (de) | 1970-08-04 | 1971-07-27 | Verfahren zum Schmelzen von Eisenlegierungen |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
BE (1) | BE770924A (de) |
CH (1) | CH544152A (de) |
DE (1) | DE2137602A1 (de) |
ES (1) | ES394241A1 (de) |
FR (1) | FR2103897A5 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0535386A1 (de) * | 1991-10-01 | 1993-04-07 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Basiseisen für Sphäroguss |
-
1970
- 1970-08-04 CH CH1173970A patent/CH544152A/de not_active IP Right Cessation
-
1971
- 1971-07-27 DE DE19712137602 patent/DE2137602A1/de active Pending
- 1971-08-03 FR FR7128385A patent/FR2103897A5/fr not_active Expired
- 1971-08-03 ES ES394241A patent/ES394241A1/es not_active Expired
- 1971-08-04 BE BE770924A patent/BE770924A/xx unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0535386A1 (de) * | 1991-10-01 | 1993-04-07 | Messer Griesheim Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Basiseisen für Sphäroguss |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
BE770924A (fr) | 1971-12-16 |
FR2103897A5 (en) | 1972-04-14 |
ES394241A1 (es) | 1973-12-01 |
CH544152A (de) | 1973-11-15 |
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