DE2245902A1

DE2245902A1 - Verfahren zur behandlung von mit magnesiumtraegern versetzten gusseisenschmelzen

Info

Publication number: DE2245902A1
Application number: DE19722245902
Authority: DE
Inventors: Wolf Dipl Ing Dr Wunder
Original assignee: Karl Schmidt GmbH
Current assignee: Karl Schmidt GmbH
Priority date: 1972-09-19
Filing date: 1972-09-19
Publication date: 1974-04-04

Description

Verfahren zur Behandlung von mit Magnesiumträgern versetzten Gußeisenschmelzen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von mit Magnesiumträgern versetzten Gußeisenschmelzen zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, insbesondere für Kurbelwellen.
Die in den letzten Jahren festzustellende Zunahme dei Gußteilprüfung vor A.uslieferung an den Verbraucher durch unabhängige Sachverständige sowie die in verstärktem Maß geforderten Werkstoffbescheinigungen über die Beschaffenheit der Gußstücke, entsprechen dem SicherheitsbedUrftis der Industrie bei Werkstoffauswahl und -anwendung. Es ist nur verständlich, daß mit fortschreitender Automatisierung der Verbraucher mit Gußteilen gleichbleibender Güte versorgt werden will, die sowohl hinsich-tlich der Weiterverarbeitung wie auch in der praktischen Anwendung nicht zu betrieblichen Störungen führen und im Hinblick auf die immer hoher gelegte Beanspruchung in der Praxis unter Ausnutzung der Grenzen.
freier Gestaltungsmöglichkeit und optimaler Werkstoffnutzung im Sinne einer funktionsgerechten Bauweise konstruiert sindD Von der Automobilindustrie werden für aus Gußeisen mit Kugelgraphit bestehende Kurbelwellen neben bestimmten Werten für die mechanischen Eigenschaften wie Zugfestigkeit, Streckgrenze, Bruchdehnung und Härte sowie bestimmte Gefügeausbildungen in jüngerer Zeit auch bestimmte Größen für die Sphärolitiien im Gefüge der Kurbelwellen gefordert.
So wird z.B. verlangt, daß höchstens 5 % aller Sphärolithen in der Größe von 80 bis 120 µm und höchstens 15 % aller Sphärolithen in der Größe von 40 bis 80 µm vorliegen dürfen.
Denn durch diese Sphärolithengrößen werden die Laufeigen schaften der Kurbelwelle, insbesondere gegen Stahl/ Aluminium-Verbundlager ohne Laufschicht, verbessert.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß sich bei der spanenden Bearbeitung der Lagerbereiche einer Kurbelwelle aus Gußeisen mit Kugelgraphit mit relativ kleinen Sphärolithen eine vergleichsweise geringere Rauhtiefe ergibt und damit die Feinstverarbeitung der Lagerbereiche beispielsweise durch Polieren entfallen kann.
Um bei aus Gußeisen mit Kugelgraphit best¢henden Gußstticken die Zahl der Sphärolithen zu erhöhen, ist es aus 4FS Trans.
73 (1965), Seiten 488/96 und Modern Castings 51 (1967), 3, Seiten 73/81, bekannt, den Guf3schmelzen Wismut zuzusetzen.
Wie Untersuchungen jedoch gezeigt haben, liegen bei solchen Guß stücken noch immer Bereiche mit großen primär gebildeten Sphärolithen vor.
In Modern Castings 60 (1971), 1, Seite 69, wird die Zugabe von 0,01 % Antimon zur Gußschmelze vorgeschlagen, wodurch die Zahl der Sphärolithen von 104 auf 305 pro mm2 stegen soll.
Die US-PS 3 598 576 beschreibt ei.n Verfahren, wonach die Kristallisatoren in der Gußschmelze durch Blei- und Germaniumzusätze vergiftet werden und die Graphitkristallisation im Aus-tenit angeregt wird, wodurch viele kleine Sphärolithen entstehen sollen.
Alle diese Maßnahmen erscheinen jedoch für den GieBerebetrieb höchst ungewiß und gefährlich, da die genannten Zusätze als ausgesprochene Störelemente bei der Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit bekannt sind und die Gefahr von Fehlchargen nicht auszuschließen ist.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mit dem durch eine geeignete Behandlung der mit Magnesiumträgern versetzten Gußeisenschmelze, unabhängig vom Grundgefüge des Gusses, die Einstellung möglichst kleiner Sphärolithen im Gußeisen mit Kugelgraphit erreicht wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird von der bekannten Tatsache ausgegangen, daß die Graphitkeimbildung im wesentlichen an in der Gußschmelze suspendierten Oxidpartikeln erfolgt.
Um das zu erreichen, wird erfindungsgemäß einer mit Magnesium vorbehandelten Gußeisenschmelze eine bestimmte Menge Sauerstoff zugeführt und anschließend die Schmelze in an sich bekannter Weise mit Ferrosilizum geimpft.
Die zugeführte Sauerstoffmenge beträgt 0,001 bis 0,5 l/kg Schmelze, vorzugsweise 0,05 bis 0,5 1/kg Schmelze, die in Form von reinem Sauerstoff, Luft oder anderen Sauerstoffträgern wie Walzensinter, Fe203, MnO2 oder dgl. der Schmelze nach der Magnesiumbehandlung, beispielsweise durch eine Lanze oder einen porösen Bodenstein in der Behandlungspfanne, zugeführt oder beim Umschütten der Schmelze in diese eingebracht werden.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht darin, daß durch die gezielte Zugabe von Sauerstoff zu einer mit Magnesium vorbehandelten Gußeisenschmelze viele kleine Sphärol.ithen bei d.er anschließenden Impfung mit Ferrosilizium entstehen. So kann die Anzahl der Sphärolithen bis um 160 5', in Einzelfällen bis um 250 % und mehr, vergrößert und ihre Größe bis zu 90 % gegenüber unbehandelten Gußeisenschmelzen verringert werden. Die Sphärolithen weisen eine Größe von 10 bis 80 µm, vorzugsweise 10 bis 40 Mm, auf.
Die Erfindung ist im folgenden anhand mehrerer Ausführungsbeispiele erläutert.
1. Ausführungsbeispiel Eine Gußeisenschmelze von 800 kg wurde mit 0,8 g CaC2 entschwefelt und mit 1,7 5' FeSiMg10 mittels Stickstoffspülung vorbehandelt. Anschließend wurden 270 1 Luft 30 s lang mit Hilfe einer Lanze in die Schmelze eingeblasen und diese dann mit 0,5 5' FeSi90 geimpft. Die metallographische Untersuchung ergab 232 Sphärolithen pro mm2. Die Sphärolithengröße betrug >30 µm = 1 % = <40 lum.
2. Ausführungsbeispiel Eine Gußeisenschmelze von 100 kg wurde mit 0,8 % CaC2 entschwefelt und danach mit 1,7 5' FeSiMg1O mittels Stich stoffspülung vorbehandelt. Anschließend wurden 280 l Luft in einer Zeit von 1 min 30 s durch eine Lanze in die Schmelze eingeblasen. Dann wurde die Schmelze mit 0,5 % FeSi90 geimpft. Die metallographische Untersuchung ergab 290 Sphärolithen pro mm-. Die Sphärolithengröße betrug >30 µm = 2,6 % = <40 µm.
3. Ausführungsbeispiel Eine Gußeisenschmelze von 800 kg wurde mit 0,8 % CaC2 entschwefelt und darin mit 1,7 % FeSiNg1O mittels Stickstoffspülung vorbehandelt. Anschließend wurden 600 g Fe203 beim Umschütten der Schmelze in diese eingebracht. Danach wurde die Schmelze mit 0,5 5' FeSi90 geimpft. Die metallopraphische Untersuchung ergab 200 Sphärolithen pro mm2 bei einer Sphärolithengröße von >30 µm = 0,9 % = <40 µm.
4. Ausführungsbeispiel Eine Gußeisenschmelze von 800 kg wurde nach dem Stand der Technik mit 0,8 % CaC2 entschwefelt und mit 1,7 gÓ FeSiMg10 mittels Stickstoffspülung vorbehandelt. Danach wurden d der Schmelze 0,5 % FeSi90 zugesetzt. Die metallographische Untersuchung ergab eine Sphärolithenzahl von 97 pro mm2 bei einer Sphärolithengröße von >90 µm = 4 %. Patentansprüche

Claims

PATENTANSPRUCHE 1) Verfahren zur Behandlung von mit Magnesiumträgern versetzten Gußeisenschmelzen zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, insbesondere für Kurbelwellen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußeisenschmelze eine dosierte Menge Sauerstoff zugeführt und die Schmelze anschließend in an sich bekannter Weise geimpft wird.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußeisenschmelze reiner Sauerstoff zugeführt wird
3) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gußeisenschmelze Sauerstoff in Form von Sauerstoìfträgern, wie Walzensinter, Fe203, Nn02 oder dgl., zuge führt wird.
4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dele der Gußeisenschmelze Sauerstoff in Form von Luft zugeführt wird.
5) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprücne 1 bis 4, dadurch gekennzeichne-t, daß der Gußeisenschmelze der Sauerstoff über eine Lanze, über in der Behandlungspfanne angebrachte Bodensteine oder beim Umschütten zugeführt wird.