DE2250165A1

DE2250165A1 - Verfahren und mittel zur herstellung von gusswaren aus duktilem eisen

Info

Publication number: DE2250165A1
Application number: DE2250165A
Authority: DE
Inventors: Harry Fisher Brooks; Andrew Batisto Malizio; Martin Albert Rice
Original assignee: United States Pipe and Foundry Co LLC
Current assignee: United States Pipe and Foundry Co LLC
Priority date: 1971-10-15
Filing date: 1972-10-13
Publication date: 1973-04-19
Also published as: ZA727069B; AU465895B2; BE790044A; CA976762A; FI56980C; US3799767A; GB1415696A; FR2156367B1; FI56980B; DE2265330A1; BR7207195D0; SE436761B; ES407636A1; DE2250165B2; NO135098C; DE2265330B2; ES416875A1; JPS5723015A; DK151103C; IT975256B

Description

Die Erfindung befaßt sich mit dem Gebiet der Metallurgie, insbesondere der Gußeisen-Metallurgie, deren Endprodukte Gußwaren aus duktilem Eisen sind und zum Beispiel durch Kokillenoder Sandguß hergestellt werden können.

Seit vielen Jahren besteht die hauptsächlich angewandte technische Methode zur Herstellung von duktilem Eisen in der Zugabe von Magnesium in Form von Magnesium enthaltenden Legierungen oder in ' der Zugabe des reinen Elementes, wobei das Magnesium den Graphit veranlaßt., sich in Form von Kügelchen zu verfestigen. Auf die

309816/03U

Postscheckkonto Stuttgart 42030 · Dresdner Bank Stuttgart Konto 18 βιβ · Patent Code

Bildung des Graphits in dieser Gestalt sind die überragende Festigkeit und Duktilität des Materials zurückzuführen.

Es gibt viele gut bekannte Nachteile bei der Verwendung von Magnesium oder von Magnesium enthaltenden Legierungen, wobei der Hauptnachteil darin zu sehen ist, daß die durch Zugabe von Magnesium zu geschmolzenem Eisen verursachte Reaktion im allgemeinen sehr heftig ist und von der Bildung von dicken Wolken aus weißem Magnesiumoxid-Teilchen enthaltendem Rauch begleitet ist. Die Reaktion wird außerdem begleitet von einem, brillianten weißen auflodernden Licht, das für das Sehvermögen schädlich ist. Weitere Nachteile bestehen darin, daß das hohe Maß an Reaktivität es schwierig macht, eine hohe Ausbeute an zugegebenem Magnesium zu erhalten, d.h. das Verfahren ist uneffektiv.Zusätzlich zu den schlechten Ausbeuten, die im allgemeinen erhalten •werden, nimmt der Magnesiumgehalt der Schmelze mit der Zeit aufgrund des Verlustes von Magnesium aus dem Bad ab, so etwa durch Verdampfung, Oxydation und durch Verbindung mit Schwefel in dem Bad. Der Verlust an Magnesium wird auf diesem Gebiet im allgemeinen als Verblühen oder Schwinden ("fading¹) bezeichnet.

Bestimmte der oben erwähnten Nachteile können teilweise überwunden werden je nach der Weise, in der das Magnesium oder die Magnesiumlegierung dem geschmolzenem Metallbad zugegeben wird. So können beispielsweise Aufblitzen und Auflodern mit Hilfe einer schützenden Abdeckung vom Auge abgeschirmt werden. Es kann auch eine etwas größere Leistungsfähigkeit realisiert werden, wenn das Magnesium dem Bad unter Druck zugegeben wird, anstatt das geschmolzene Metall oben auf die Magnesiumlegierung zu gießen. Diese Methoden

30981 G/0344

A 1*1 467 ' ,

sind im allgemeinen unerwünscht aus wirtschaftlichen und verfahrensmäßigen Gesichtspunkten, da sie zusätzliche Einrichtungen erfordern, um entweder das Gebiet der Magnesiumzugabe zu umschließen oder das Gefäß, in dem die Zugabe erfolgt, unter Druck zu setzen. Solche Methoden, insbesondere die Druckmethode, belasten das Verfahren außerdem mit einem zusätzlichen Zeit- und Kostenaufwand.

Andererseits ist es auf diesem Gebiet bekannt, daß auch Cer als Nodularisierungselement (Zusatz zur Erzeugung von sphärolitischem Gußeisen) verwendet werden kann und bei der Zugabe zum geschmolzenem Eisen weniger reaktiv ist, so daß das Problem des Aufflammens und Rauchens überwunden werden kann und sich auch erhöhte Ausbeuten_ ergeben. Trotz der höheren Ausbeuten und der geringeren Reaktivität zeigt Cer aber noch ein unerwünscht hohes Ausmaß an Verblühen bzw. Schwinden. Darüber hinaus ist Cer im allgemeinen nur wirksam in übereutektischen Gußeisen, es ist ein starker Carbid-Bildner und führt, wie gefunden wurde, zu Graphitteilchen, die nicht so perfekt gestaltet sind wie diejenigen, die durch das Magnesiumverfahren gebildet werden.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von duktilem Gußeisen zu entwickeln, das mindestens einige der Probleme löst, die bisher hingenommen werden mußten. Es soll durch die Erfindung erreicht werden, die Menge an Nodularisierungsmittel (Kugelbildner), die zur Bildung von kugeligem Graphit in Gußwaren erforderlich ist, zu vermindern. Weiterhin sollen durch die Erfindung die mit der Zugabe des Nodularisierungsmaterials verbundene Rauchbildung und das. Aufflattern vermindert werden. Zweck der Erfindung ist es auch, daß Maß des "Verschwindens" des Nodularisierungseffektes in dem behandelten Bad zu senken. Auch soll der Ablagerungsdes duktilen Eisens durch das erfinduriRsge.mäße Verfahren

309810/0344 . _BAD

■ - ι» - A Xk

auf ein Minimum herabgesetzt werden. Ein erwünschtes Ziel, daß durch die Erfindung erreicht wird, besteht weiterhin ,in der Möglichkeit der Auswahl einer Anzahl von individuellen Nodularisierungsmitteln und der Wahl der Mengen an den individuellen Nodularisierungsmitteln.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mindestens zwei verschiedene Nodularisierungselemente, vorzugsweise in legierter Form, mit dem geschmolzenem Gußeisen vereinigt werden. Hierbei sind die Mengen der einzelnen Elemente im allgemeinen so bemessen, daß der Anteil jedes einzelnen Nodularisierungselements für sich alleine noch nicht genügt, sphäroidischen Graphit zu bilden, die Gesamtmenge an Nodularisierungsmitteln aber zur Bildung von sphäroidischem Graphit ausreicht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß einem Bad aus Gußeisen mit niedrigem Sehwefelgehalt zwei oder mehr Nodularisierungsmittel in einer Silicium-Eisen-Legierung oder Mischung von Silicium-Eisen-Legierungen zugegeben werden, wobei die Legierung oder Mischung aus Legierungen nicht mehr als drei Prozent an jedem einzelnen Nodularisierungsmittel enthält und die Kombination aller Nodularisierungsmittel in der·Legierung oder Mischung von Legierungen 12 %, vorzugsweise 6 35, nicht überschreitet. Die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile sind folgende:

a) einedrnstisehe Verminderung an Rauch und Auflodern, wenn die Nqdularisierungsmittel bzw. die Legierung dom Had zugesetzt werden;

b) eine nt ark liorab^csetzto Rate des Verschwinden^ de« Nodu] ni'i si erungseffoktee;

3 0 9 B 1 ti / 0 3 U

BAD ORIGINAL

A 14 467

c) eine Herabsetzung der gesamten Nodularisierungsmittelmenge, die für einen gegebenen Guß erforderlich' ist;

d) eine Herabsetzung des Ablagerungsgehaltes in den Gußwaren.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit der Zeichnung und den Ansprüchen.

In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Grundschritte bei der herkömmlichen Herstellung von Gußwaren aus duktilem Eisen (Fig. 1 ist nicht Teil der Erfindung);

Fig. 2 eine graphische Darstellung, in der die Menge von in einem Bad von geschmolzenem Eisen bleibenden wirksamen Nodularisierungselementen gegen die Verweilzeit aufgetragen ist und die Zugaben von einem Nodularisierungselement (wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist) den Zugaben von mehr als einem Nodularisierungselement gemäß der Erfindung gegenübergestellt sind;

F Lg. 3 die Wiedergabe einer Mikrofotografie der Graphitstruktur eines Röhrengusses nach verlängerter Verweilzeit einer Schmelze, der 5 Nodularisierungselemente in Übereinstimmung mit; der Erfindung .zugesetzt wurden;

^309816/0344 BADOr₁GINAU

-D-

Pig.. ¹I eine graphische Darstellung, in der die

Prozentsätze der in einem Bad aus Gußeisen verbleibenden ursprünglichen Zugabemengen gegen die Verweilzeit aufgetragen sind und die Zugaben von einem Nodularisierungselement, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, den erfindungsgemäßen Zugaben von mehr als einem Nodularisierungselement gegenübergestellt sind und

Pig. 5 eine graphische Darstellung, in der die

Menge von zwei Nodularisierungselementen, die in einem unter Herstellungsbedingungen gefertigten Rohr verbleiben, gegen die Zeit nach der erfindungsgemäßen Zugabe aufgetragen sind.

In Pig. 1 ist das übliche Verfahren zur Herstellung von duktilen Gußeisenwaren schematisch wiedergegeben. Die Erfindung befaßt sich hauptsächlich mit der Nodularisierungs; stufe. Die vorhergehenden Stufen sind in der Fachwelt allgemein bekannt. Die Beziehungen zwischen den verwendeten Nodularisierungsmitteln, die Art und Weise der Verwendung und der Nodular isierungseffekt bilden im . wesentlichen die Grundlage der Erfindung.

D'er Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Gesamtmenge an tJoduLarisierungümitteln, die zur Herstellung von duktilem Eisen benötigt wird, herabgesetzt werden kann, wenn mehr als ein Modularisierungaelement in richtiger

i
309816/ϋΉΑ ^BAD original

225GIBb

A lit 467

Menge zugesetzt wird. Dies ermöglicht eine Verminderung der Konzentration der Nodularisierungselemente in dem Bad, wodurch andererseits wieder die Leistungsfähigkeit verbessert wird, eine längere wirksame Lebensdauer, d.h. ein verminderes Verschwinden, erzielt wird und weiterhin das Auflodern und die Rauchbildung und die Tendenz des Eisens zur Bildung von Ablagerungen auf ein Minimum herabgesetzt werden.

Die folgenden in den Tabellen I und II aufgeführten Ergebnisse wurden bei der Nodularisierung einzelner Schmelzen von Gußeisen jnit niedrigem Schwefelgehalt erhalten:

Tabelle I.

zugegebe- Gesamtzu-Test ne Eier gabemenge mente

Insgesamt verbleibende.Menge in der Schmelze nach:

1 5 "10 15 Minuten

A	Mg	0,05% ■	.022	.016	.011 .	.008
B ·	Ce	0,05%	.037	.019	.011	.003
C	Mg+Ce	0,05%	.OiJl	.037	.030	.027
		(0.025 Mg+	(.020) (	.017)	(.015)	(.013) Mg— X
		0.025 Ce)	(.021) (	.020)	(.015)	(.014) Ce
D	Mg	0,05%	.034	.029	.025	.022
	+Ce	"(.01% von	(.008	.007	,006	,.005) Mg .
	+La	jedem der 5	(.008	.006	.005	.004) Ce
	+ Nd	Elemente)-	(.0085	.006	.0025	,001 La
	+Y		(.005	.005	.0065	.010) Nd
			(. 005	.005	.005	.002) Y

die in Klammern gesetzten Zahlen sind die Mengen der' einzelnen Elemente«

H 1 h I (J ¹A k /,

A 14	467	Tabelle	II,	26,5	22	16
		Gesamtzu gabemenge		38	22	6
Test	zugegebene Elemente	0,05?	I	64	60	52
A	Mg alleine	0,05?		58	50	44
B	Ce alleine	0,05*
C	Mg + Ce	Mg+Ce+LA+Nd+Y 0,055?
D
% der in der Schmelze verbliebenen ursprünglichen Gesamtmenge 1 5 "10 15 Minuten
44
74
80
69

In jedem der Testversuche A bis D der obigen Tabellen enthielt das Schmelzbad aus Gußeisen mit niedrigem Schwefelgehalt vor der Nodularisierungsstufe die folgenden Elemente in den angegebenen Bereichen: > '·

Gesamtkohlenstoff Silicium Mangan

Schwefel Phosphor

3,4 - 3,6 ? 1,9 - 2,1 % 0,25 - 0,30 % 0,005 - 0,012 % 0,04 - 0,06 %

In Test A erfolgte die Magnesiumzugabe von 0,05 Gewichtsprozent des Eisens in der Form von handelsüblichem, cerfreiem Magnesium-ferrosilicium mit einem Magnesiumgehalt von 6,17 ?· In Test B wurden dem Bad ο,05 Gewichtsprozent reines metallisches Cer in Form von Schnitzeln zugegebea. In Test C erfolgte die kombinierte Magnesium- und Cer-Zugabe in Form einer Legierung, die 3,0 % Magnesium und 3,0? Cer, 45?Silicium und den Rest an Eisen enthielt. Die Gesamtzugabe an Nodularisierungsmitteln von 0,05 Gewichtsprozent setze sich zusammen aus 0,025 % Magnesium

3098 1. 6/0344

A 14 467 - 9 -

und 0,025 58 Cer. In Test D betrug die Ge samt zugabemenge an Nodularisierungsmittel wiederum 0,05 Gewichtsprozent. In diesem Falle setzte sich das Nodularisierungsmittel aus jeweils o,01 % der folgenden fünf Elemente zusammen: Magnesium, Cer, Lanthan, Neodym und Yttrium. Magnesium und Cer wurden in Form einer Ferrosilicium-Legierung mit 3 % Magnesium und 3 /?Cer zugegeben. Die Zugabe von Lanthan und Neodym erfolgte in metallischer Form. Das Neodym enthielt 74 % Neodym und 14 % Praseodym. Das Yttrium wurde in Form eines Ferrosiliciums mit 20 % Yttrium zugegeben.

Die in den Tabellen I und II aufgeführten Ergebnisse sind in gleicher Weise in den Fig. 1 und 2 graphisch darge- .[ stellt, in denen die Menge an im Bad des geschmolzenem Gußeisens verbleibenden Nodularisierungsmittel für jeden Test A bis D als Funktion der Zeit gegen die Menge an "ursprünglich dem Bad zugesetzten Nodularisierungsmitteln aufgetragen ist. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Gehalte an· Magnesium und Cer im Laufe der Zeit auf immer niedriger werdende Spiegel schwinden, und ab einem gewissen Zeitpunkt reicht der Gehalt nicht mehr aus, . um eine gute sphäroidische Graphitstruktur zu erzeugen. Beim Schleuderguß von Rohren in Metallformen hat sich gezeigt, daß Gußeisen mit einem Schwefelgehalt in der Größenordnung.von 0,004 bis 0,006 %_s einen Mindestbereich des Magnesiumgehalts, von 0,012 bis 0,014 % Magnesium benötigen, um sicherzustellen, daß eine Graphitstruktur in einem Rohr mit 6 Zoll Durchmesser erhalten wird, in welcher annähernd 905? des Graphits als gut geformte Kügelchen vorliegen. Im Falle von Cer liegt der benötigte restliche Gehalt bei annähernd 0,016 %. Nach einer Aufbewahrungsbzw. Verweilzeit von 10 Minuten·waren bei alleiniger Zugabe weder Magnesium noch Cer in ausreichenden Mengen in der Schmelze vorhanden, um die gewünschte Graphitstruktur·

309 8 16/034 4

- ίο -

A Hi 467

sicherzustellen, d.h. beide Mengen lagen unter dem kritischen Spiegel, wie aus den Kurven A und B in Figur 2 ersichtlich ist.

Im Gegensatz zum Verhalten von Magnesium oder Cer, wenn diese einzeln in Mengen von 0,05 % zugegeben werden, führt die kombinierte Zugabe geringerer Mengen (o,025 %) an Magnesium und Cer oder je 0,01 % von 5 Nodularisierungselementen zu einer wirksameren Ausnutzung der Nodularisierungszugabe sowohl vom Standpunkt der höheren anfänglichen Ausbeute als auch der verlängerten Wirkungsdauer ausgesehen. Es ist auch aus den Kurven "C" und "D" ersichtlich, daß der Gesamtgehalt an Nodularisierungsmitteln de3 Bades selbst nach 15 Minuten nach der Zugabe über 0,02 % liegt.

Es wurde weiterhin gefunden, daß sich die verschiedenen Nodularisierungselemente in ihrer. Nodularisierungskraft unterscheiden, wenn sie Schmelzen von Gußeisen einzeln zugegeben werden. Werden sie jedoch in Kombination zugegeben, dann kann jedoch die kombinierte Gesamtmenge der Prozentsätze der in der Schmelze verbleibenden Nodularisierungselemente als ein Schätzwert für ihre Nodularisierungskraft in der Schmelze verwendet werden.

Als Erläuterung hierzu zeigt Tabelle I die Restkonzentrationen von 5 Nodularisierungselementen in einer Gußeisenschmelze zu Zeitpunkten bis zu 15 Minuten nach der Zugabe von je 0,01 % des jeweiligen Elementes. 18 Minuten nach Zugabe der 5 Elemente wurde ein Rohr mit 6 Zoll Durchmesser aus der Schmelze gegossen (Test D,). Dieses Röhr hatte eine annehmbare kugelige Graphitstruktur, wie in Pig. 3 gezeigt ist. Da die restlichen Mengen der

309816/0

-■11 - '

A 14 46?

einzelnen Nodularisierungselemente in dieser Schmelze so klein sind,, wie in Tabelle I gezeigt ist, kann die Struktur nach Fig. 3 nur ein Ergebnis der kombinierten Nodularisierungskraft.aller anwesender Elemente sein. Es ist in Tabelle I auch.angezeigt, daß die Gesamtsumme der in der Schmelze verbleibenden Nodularisierungselemente, die zur Bil'dung einer annehmbaren Graphitstruktur im Rohr erforderlich ist, von der gleichen Größenordnung ist wie die restliche Menge von Magnesium'

alleine oder Cer alieine, die erforderlich wäre, um . die gleiche annehmbare Graphitstruktur zu erreichen₉ wie früher erwähnt. ·

Die in Pigr 2 gezeigten Kurven wurden erhalten durch Zugabe von jeweils nur einem Nodularisierungselement oder durch kombinierte Zugabe der Elemente zu einem Bad aus geschmolzenem Gußeisen, das die unten angeführten Elemente in den folgenden Konzentrationsbereichen in der Endzusammensetzung enthielt.

Gesamtkohlenstoff ' 3,4-3,6$

Silicium . · 2,7 - 2,9 *

Mangan , 0,25 - 0,30 %

Schwefel · ' \ \ . 0,004 - 0,008 %

Phosphor . . ^;i 0,04 - 0,06 %.

Die in Tabelle II angegebenen Gehalte, die aus Tabelle I abgeleitet sind, sind in Fig. 4 graphisch.dargestellt, wobei die höhere Ausbeute der erfindungsgemäß eingesetzten Nodularisierungselemente gegenüber dem Stand der Technik' wiederum deutlich herausgestellt ist*

309816/03U

A 14 467

Im Produktionstest wurden kombinierte Magnesium- und Cer-Zugaben zu Chargen von 6 to Eisen in einer Gießpfanne gemacht. Das Eisen hatte die folgende Analyseform der kombinierten Magnesium- und Cer-Zugabe.

Gesamtkohlenstoff 3,4 - 3,6 %

' Silicium 1,9 - 2,1 % ■

Mangan 0,25 - 0,30 %

Schwefel 0,005 - 0,012 %

Phosphor 0,04 - 0,06 %

Die Daten aus diesen Produktionstests sind in Tabelle III aufgeführt. Die Zugaben erfolgten in Form von Magnesiumferrosilicium ( mit 5 % Magnesium) kombiniert mit Cerferrosilicium (mit 10 % Cer). Die zugegebenen Mengen betrugen 0,025 % Magnesium plus 0,025 % Cer und ergaben eine Gesamtzugabe an Nodularisierungselementen von 0,05 %' Die Tests zeigen, daß Rohre mit guten späroidischen Graphitstrukturen nach Zeitdauern von selbst 34 Minuten nach Zugabe gegossen werden können. Die in Tabelle III " gezeigten Daten sind in Fig. 5 graphisch wiedergegeben. Die Kurven in Fig. 5 zeigen, daß in 3^ Minuten nach Zugabe von Magnesium plus Cer gegossenen Rohren 0,013 % Magnesium und 0,010 % Cer gefunden werden konnten. Das auffallende an diesen Daten ist, daß keines der .Elemente für sich allein in einer ausreichenden Menge zur Sicherstellung der Bildung von guten sphäroidischen Graphitstrukturen vorliegt. Der kombinierte Gesamtgehalt der Nodularisierungselemente (0,023 %) reicht dagegen zur Bildung der gewünschten Graphitstruktur aus. Hierdurch wird weiterhin erläutert, daß durch geringe Zugaben von Nodularisierungselementen eine größere Leistungsfähigkeit und längere Wirkungsdauer erhalten wird, denn der Restgehalt an Magnesium plus Cer 34 Minuten nach erfolgter Zugabe (Ο,Ο23Ϊ) entspricht einer Ausbeute von 46 % der ursprünglichen Gesamtzugabe an Nodularisierungsmittel.

209816/Q3U

Tabelle III.
Daten aus den Produktionstests

Zeit von No- dularisier- mittel Zugabe bis zum gegossenen Rohr	1/2 Min.	1/2	•	1/2	•	1/2	* < *	% ver blieben im .Rohr Mg ' Ce	.007	% insgesamt verblieben im Rohr Mg+Ce
9	Il <·		016	.010	.023
11	1/2 ·'·	014	.010	.024
12	ff . •	016	.010	.026
14	1/2 "	016	.006	' .026
15	Il •	019	.007	.025
17	•	015	.015	.022
β	018	i007	.033
24	016	.008	.023
26	021	.010	.029
27	015	.013	.025
29	014	.011	'.027
31	013	.012	.024 ·
32	015	.010	• .027
34	013	.023

Bruchfestig keit

Elasti zitäts festig keit

Bruchdehnung

Charpy Kerbungs s chlag

73,100 75,300 75,400 73,800 73,700 71,500

73,400 73,000 73,000

73,300 73*300

56,000 58,800 58,400 56,900. 56,000 53,900

56,300 56,000 56.ΟΟΟ

55,600 55,800

18.5 17.5 15."5 17.0 14.0 17.0'

18.Ο 18.0

18.Ο 17.5

11.75

10.75

9.25

8.50

10.75

12.0

11.75

12.25

11.5 11.5

-40⁰C

7-25 5.25 4.25 5.0

6.5

6,75

6.0

6.5

5.5

A 111 467

Ebenfalls enthalten sind in Tabelle III die Ergebnisse von mechanischen Prüfungen, die einen Aussagewert über die im Rohr erhaltenen Strukturen besitzen. Das Rohr
erfüllt die strengen Forderungen bei industriellen
'Spezifizierungen an Kerbschlagfähigkeit und Zugfestigkeit.

Eine weitere Testreihe wurde unter Herstellungsbedingungen durchgeführt»um zu bestimmen, ob die bei der kombinierten Zugabe von 2 getrennten Legierungen (Magnesium-ferrosilicium plus Cer-ferrosilicium) erhaltenen Ergebnisse auch bei der Zugabe einer einzigen Legierung, die beide Nodularisierungselemente (Magnesium und Cer) enthält, erhalten werden können.

Bei diesen Tests wurden Chargen aus Gußeisen von 6 to mit Zugaben einer Legierung, die 2,5 % Magnesium und 2_tH % Cer enthielt, behandelt. Bei einem Test erfolgte eine Zugabe von 0,83 Gewichtsprozent- dieser Legierung. Dies entsprach einer Zugabe von 0,021 % Magnesium und 0,020 % Cer, d.h. einer Gesamtzugabe an Nodularisierungsmitteln von 0,041 %. Bei diesem Test enthielten 31 Minuten nach der Nodularisierungsbehandlung gegossene Rohre mit 8 Zoll Durchmesser 0,011 % Magnesium und 0,012 % Cer, d.h. eine Gesamtmenge von O,O23.£ (Magnesium plus Cer). Dies entspricht einer Ausbeute von 56 % der ursprünglichen Menge und verdeutlicht, daß hohe Ausbeuten und eine längere Wirkungsdauer der Nodularisierungselemente erhalten werden kann, sowohl durch gleichzeitige Zugabe von getrennten Legierungen, die jeweils ein Nodularisierungselement enthalten, oder durch die Zugabe einer Legierung; die mehr als ein Nodulariaierungselement enthält.

309816/0344

A 14 467

Bei diesen Anlageversuchen unter Verwendung der 2_S5 % Magnesium und 2,4 % Cer enthaltenden Legierung waren das Auflodern und die Rauchentwicklung, die gewöhnlich Begleiterscheinungen bei der Zugabe von Magnesium enthaltenden Legierungen sind_s praktisch vollständig beseitigt.

Aus dem Vorgehenden ergibt sich, daß'die Zugabe einer Legierung oder einer Mischung von Legierungen mit einem · Gehalt von jeweils nicht mehr als 3 % der zwei oder mehr Nodularisierungselemente in kleinen Mengen sicherstellt, daß eine ausreichende Menge an Nodularisierungsmittel über eine längere Zeitdauer vorhanden ist_s als wenn die gleiche Gesamtmenge an hur einem Nodularisierungsmittel zugegeben würde, und gleichzeitig eine die Zugaben begleitende heftige Reaktion vermieden wird. Dieses Phänomen ist überraschend und noch nicht völlig erklärbar..

Das Gesamtgewicht der Nodularisierungselemente im geschmolzenen Gußeisenbad liegt im allgemeinen im' Bereich von ca. 0,03 bis 0,12 Gewichtsprozent, bezogen auf das Bad.

Bei Experimenten unter Verwendung der oben genannten . Legierung mit 2,5 % Magnesium und 2,4 % Cer für die Herstellung von Sandgüssen wurde gefunden, daß annehmbare Graphitstrukturen erhalten werden können bei Zugabemengen der Nodularisierungselemente, die 20 % unter denjenigen liegen, die bei einem herkömmlichen Ferrosilicium mit 5 % Magnesium erforderlich sind. Durch diese Herabsetzung reicht die Zugabe von weniger Legierung aus und dies bedeutet wiederum eine Verminderung der Ablagerurigsmenge im.Metall.

309816/03U

Claims

Ansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Gußwaren aus duktilem Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) ein Schmelzbad aus Gußeisen bildet,

b) dem Bad mindestens zwei Nodularisierungselemente, jeweils in einer Menge von ca. 0,01 bis ca.

0,03 Gewichtsprozent des Bades zusetzt, wobei die Gesamtmenge an Nodularisiertfngsmittel ausreichend bemessen wird, um sphäroidischen Graphit zu bilden,

c) Gußwaren aus dem Bad gießt und

d) die Gußwaren fest werden läßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Nodularisierungselemente dem Bad im wesentlichen gleichzeitig zugegeben werden.

3. Verfahren zur Herstellung von Gußwaren aus duktilem Eisen, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) ein Bad auä Gußeisen mit niedrigem Schwefelgehalt bildet,

b) im Bad eine Legierung aus mindestens zwei Nodularisierungselemeriten in Form von Magnesium, Cer, Yttrium, Lanthan, Neodym und/oder Praseodym zusetzt, wobei das Gesamtgewicht dieser mindestens zwei Nodularisierungselemente im Bereich von ca. 0,03 bis 0,12

309816/0344

A 14 467

Gewichtsprozent des Bades liegt und die Menge an jedem einzelnen Nodularisierungselement für sich allein geringer ist als diejenige die zur Bildung von sphäroidischen Graphit erforderlich ist,

c) Gußwaren aus dem Bad gießt und

d) die Gußwaren fest werden läßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung verwendet wird, die bis zu 3 Gewichtsprozent an jedem der mindestens zwei Nodularisierungselemente enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß eines von den mindestens zwei Nodularisierungselementen Magnesium in einer Menge von bis zu 3 Gewichtsprozent ist und die übrigen Nodularisierungselemente bis zu 3 Gewichtsprozent eines jeden der übrigen Nodularisierungselemente ausmachen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die zwei Nodularisierungselemente aus Magnesium und Cer bestehen und das Magnesium und Cer jeweils in Mengen bis zu 3 Gewichtsprozent der Legierung vorliegen. ·

7. Verfahren zur Herstellung von Gußwaren aus duktilem Eisen, dadurch gekennzeichnet, daß man

a) ein Schmelzbad aus Gußeisen mit niedrigem -- ■· Schwefelgehalt bildet,

b) dem'Bad eine Mischung von Legierungen zusetzt, wobei jede Legierung der Mischung mindestens ein Nodularisierungselement in Form von Magnesium, Cer,. Yttrium ^Lanthan, Neodym und/oder

. 309816/0344

A IH 467 - 18 -

Praseodym enthält, das Gesamtgewicht an Nodulärisierungselementen in der Mischung im Bereich von ca. 0,03 bis 0,12 Gewichtsprozent des Bades liegt, jedes Nodularisierungselement verschieden von weiteren Nodulärisierungselementen in der Mischung ist und die Menge an jedem Nodularisierungselement für sich alleine geringer ist als diejenige die zur Bildung von sphäroidischem Graphit erforderlich ist,

c) Gußwaren aus dem Bad gießt und

d) die Gußwaren fest werden läßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß die Nodularisierungselemente in der Mischung der Legierungen in einer Menge bis zu 6 Gewichtsprozent der Mischung der Legierungen enthalten sind.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daßⁿdie Legierungsmischung aus einer ersten Legierung und einer zweiten Legierung besteht, die erste Legierung nur ein Nodularisierungsmittel enthält, die zweite Legierung mindestens ein Nodularisierungsmittel enthält, und die erste Legierung Magnesium in einer Menge bis zu 3 Gewichtsprozent enthält und die zweite Legierung bis zu 3 Gewichtsprozent von jedem der übrigen Nodularisierungselemente enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Legierungen aus einer ersten Legierung mit nur einem Nodularisierungselement

309816/0344

467 - 19 -

und einer zweiten. Legierung mit nur einem Nodularisierungselement besteht und die erste Legierung Magnesium in einer Menge bis zu 3 Gewichtsprozent der ersten Legierung enthält und die zweite Legierung Cer in einer Menge bis zu 3 Gewichtsprozent der zweiten Legierung enthält.

11. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche in Form einer Nodularisierungszusammensetzung zur Verwendung bei der Herstellung von knolligem Gußeisen, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zwei Nodularisierungselemente in Form von Magnesium,' Cer, Yttrium, Lanthan, Neodym.und/oder Praseodym enthält, jedes der mindestens zwei Elemente in einer Menge von ca. 1 bis 3 Gewichtsprozent der •Zusammensetzung vorliegt und die Gesamtmenge der Nodularisierungselemente in der Zusammensetzung ca. 12 Prozent nicht übersteigt.

12. Zusammensetzung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nodularisierungselemente von Magnesium und ·.

Cer mit im wesentlichen gleichen Mengen gebildet werden

13· Nodularisierungszusammensetzung zur Verwendung zur

Herstellung von knolligem Gußeisen, insbesondere nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens zwei Legierungen enthält, die jeweils minde- · stens ein Nodularisierungselement in Form von Magnesium, Cer, Yttrium, Lanthan, Neodym und/oder Praseodym enthält, die Elemente jeweils in einer Menge von ca. 1 bis ., 3 Gewichtsprozent der Legierung vorliegen und die Gesamtmenge an Nodularisierungselementen in der . Zusammensetzung ca. 12 % nicht übersteigt.

3098 1 6/0344

A IH 467 _ ₂₀ _

lH. Nodularisierungszusammensetzung nach einem der Ansprüche 11 bis 13j dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung die einzelnen Nodularisierungselemente in im wesentlichen gleichen Mengen von ca. 3,0 Gewichtsprozent, bezogen auf die Legierung, enthält.

15· Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 1,1 bis lk_t dadurch gekennzeichnet, daß die Nodularisierungselemente in Form mindestens einer Silicium-Eisen-Legierung vorliegen.

309816/0344