DE2265330A1

DE2265330A1 - Verfahren zur herstellung von gusswaren aus duktilem eisen

Info

Publication number: DE2265330A1
Application number: DE19722265330
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: 1977-07-07
Also published as: AU4729872A; ES416875A1; NO135098B; DK151103B; JPS5723015A; JPS5625492B2; GB1415697A; ZA727069B; JPS4847432A; FI56980B; TR17878A; CA976762A; SE436761B; DK151103C; DE2265330C3; BR7207195D0; DE2250165B2; DE2250165C3; US3799767A; FI56980C

Description

PATENTANWÄLTE RUFF UND BEIER STUTTGART

,^. , ^ ^ „ ., O 0 η r ο λ η N θ C k a rs t ra Ö θ 50

D.pl.-Chem. Dr. Ruff 2265330 D-7OOO Stutt_Oart 1

D,pi.-Ing. J. Βθ.θγ _Τθ| . _{CO711) 22 7Ο51} .

ΤθΙθχ O 7-23412 erub d

'6-

23. Februar 1977 R/S

Anmelderin: United States Pipe and Foundry Company 3300 First Avenue, North, Birmingham Alabama, U. S. A.

A 16 556

Verfahren zur Herstellung von Gußwaren aus duktilem Eisen

Die Erfindung befaßt sich mit dem Gebiet der Metallurgie, insbesondere der Gußeisen-Metallurgie, deren Endprodukte Gußwaren aus duktilem Eisen sind und zum Beispiel durch Kokillen- oder 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

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Bildung des Graptiits 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 Abklingen ("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

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sind im allgemeinen unerwünscht aus wirtschaftlichen und verfahrensmäßigeh 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 sphMrol i tischen) 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 Marnesiumverfahren 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 Aufflackern vermindert werden. Zweck der Erfindung ist es auch, daß Maß des "Abklingens" des Nodularisierungseffektes in dem behandelten Bad zu senken. Auch soll der Ablagerungsgehalt des duktilen Eisens durch das erfindungsgemäße Verfahren

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auf ein Minimum herabgesetzt werden. Ein erwünschtes Ziel, das durch die Erfindung erreicht wird, besteht weiterhin in der Zugabe einer Auswahl von individuellen Nodularisierungsmitteln und der Wahl der Mengen an den individuellen Nodular is ierungsitiitt ein.

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 sph'^:iroidischem Graphit ausreicht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß einem Bad aus Gußeisen mit niedrigem Schwefelgehalt zwei oder mehr Modularisierungsmittel 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 Modularisierungsmittel enthält und die Kombination aller Nodularisierungsmittel in der Legierung oder Mischung von Legierungen 12 %, vorzugsweise 6 %, nicht überschreitet. Die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile sind folgende:

a) eine drastische Verminderung an Rauch und Auflodern, wenn die Nodularisierungsmittel bzw. die Legierung dem Bad zugesetzt werden;

b) eine stark herabgesetzte Rate des Verschwindens de3 Nodularisierungseffektes;

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'40'

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

d) eine Herabsetzung des Ablagerungsgehaltes in den

(lußwaren.

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 Orundschritte 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;

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

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A 16 556 - if -

44*

Pig. 4 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

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

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß die Gesamtmenge an Nodularisierungsmitteln, die zur Herstellung von duktilem Eisen benötigt wird,,herabgesetzt werden kann, wenn mehr als ein Nodularisierungselement in richtiger

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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 Fußeisen mit niedrigem Schwefelgehalt erhalten:

Tabelle I.

Test	zugegebe ne Ele mente	Gesamtzu gabemenge	Insgesamt verbleibende Menge in der Schmelze nach: 1 5 10 15 Minuten	.016	.011	.008
A	Mg	0,05?	.022	.019	.011	.003
B	Ce	0,05«	.037	.037	.030	.027
C	Mg + Ce	0,05%	.041	(.017)	(.015)	(.013)Mg~ X
		(Ο.Ο25 Mg+	(.020)	(.020)	(.015)	(.014) Ce
		Ο.Ο25 Ce)	(.021)	.029	.025	.022
D	Mg	0,05«	.03^	.007	.006	.005) Mg
	+ Ce	(.01« von	(.008	.006	.005	.004) Ce
	+ La j	edem der 5	( .008	.006	.0025	.001 La
	+Nd Elemente)	(.ΟΟ85	.005	.0065	.010) Nd
	+ Y	(.005	.005	.005	.002) Y
		(.005

die in Klammern gesetzten Zahlen sind die Mengen der einzelnen Elemente.

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Test

zugegebene Elemente

Tabelle II.

Gesamtzu- % der in der Schmelze verbliebenen gabemenge ursprünglichen Gesamtmenge 1 5 10. 15 Minuten

A Mg alleine 0,0555 44 26,5 22

B Ce alleine 0,05* 74 38 22

C Mg + Ce 0,05? 80 64 60

D Mg+Ce+LA+Nd+Y 0,05? 69 58 50

16

52

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 zugegeben. 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

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und 0,025 % Cer. In Test D betrug die Gesamtzugabemenge 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 7^ % Neodym und Ik % 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 dargestellt, 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 0,00^ bis 0,006 %, einen Mindestbereich des Magnesiumgehalts von 0,012 bis 0,01^ % Magnesium benötigen, um sicherzustellen, daß eine Graphitstruktur in einem Rohr mit 6 Zoll Durchmesser erhalten wird, in welcher annähernd 90$ des Graphits als gut geformte Kügelchen vorliegen. Im Falle von Cer liegt der benötigte restliche Gehalt bei annähernd 0,016 %. Nach einer Aufbewahrungs- bzw. Verweilzeit von 10 Minuten waren bei alleiniger Zugabe weder Magnesium noch Cer in ausreichenden Mengen in der Schmelze vorhanden, um die gewünschte Graphitstruktur

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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 aus, gesehen. Es ist auch aus den Kurven "C" und "D" ersichtlich, daß der Gesamtgehalt an Nodularisierungsmitteln des 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 Rohr hatte eine annehmbare kugelige Graphitstruktur, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Da die restlichen Mengen der

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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 Bildung einer annehmbaren Graphitstruktur im Rohr erforderlich ist, von der gleichen Größenordnung ist wie die restliche Menge von Magneeium alleine oder Cer alleine, die erforderlich wäre, um die gleiche annehmbare Graphitstruktur zu erreichen, wie früher erwähnt.

Die in Fig. 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 0,04 - 0,06 %.

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

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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 % s

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 34 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 (0,023?) entspricht einer Ausbeute von 46 % der ursprünglichen Gesamtzugabe an Nodularisierungsmittel.

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Zeit von No-

dularisier-

mittel

Zugabe bis zum

gegossenen Rohr Mg

% verblieben

im Rohr

Ce

Tabelle III.
Daten aus den Produktionstests

% insgesamt
verblieben

irr. Rohr

Mg+Ce

Bruchfestig
keit

Elastizitäts- festigkeit

Bruchdehnung

Charpy Kerbungsschlag

-4O⁰C

CD CO OO

9	1/2 Min.	1/2	.016	.007	.023
11	ti		.014	.010	.024
12	1/2 "	1/2	.016	.010	.026
14			.016	.010	.026
15	1/2 "		.019	.006	.025
17	ti	1/2	.015	.007	.022
6			.018	.015	.033
24	.016	;007	.023
26	.021	.008	.029
27	.015	.010	.025
29	.014	.013	.027
31	.013	.011	.024
32	.015	.012	.027
3*	.013	.010	.023

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

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

73,400 56,300 73,000 56,000 73,000 56.000

18.5 17.5 15.5 17.0 14.0 17.0

18.0 I8.O I8.O

73,300 55,600 I8.O

73,300 55,800 17.5

11.75

10.75

9.25

8.50

10.75

12.0

11.75

12.25

11.5 11.5

7.25 5.25 4.25 5.0

6.5

6,75

6.0

6.5 5.5

% S

κ? σ> cn co co ο

AJ16556 -Ur-

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 2,4 % 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 0,04l %. 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 0,023 % (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 Nodularisierungselement enthält.

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Bei diesen Anlageversuchen unter Verwendung der 2,5 % Magnesium und 2,4 % Cer enthaltenden Legierung waren das Auflodern und die Rauchentwicklung, die gewöhnlich Begleiterscheinungen bei der Zugabe von Magnesium enthaltenden Legierungen sind, 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, als wenn die gleiche Gesamtmenge an nur 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 Ablagerungsmenge im Metall.

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Claims

A 16 556 - J

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 Nodularisierungsmittel 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 aus Gußeisen mit niedrigem Schwefelgehalt bildet,

b) im Bad eine Legierung aus mindestens zwei Nodularisierungselementen 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

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A 16 556 *"'

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.

¹J. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung verwendet wird, die bis zu 3 Gewichts-Prozent 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

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

c) Gußwaren aus dem Bad gießt und

d) die Gußwaren fest werden läßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7₅ 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, daß die 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

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■ t.

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. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bad eine Nodularisierungszusammensetzung zugegeben wird, die 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. 125t nicht übersteigt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nodularisierungselemente von Magnesium und Cer mit im wesentlichen gleichen Mengen gebildet werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Bad eine Nodularisierungszusammensetzung zugegeben wird, die mindestens zwei Legierungen enthält, die jeweils mindestens ein Nodularisierungselement in Form von Magnesium, Cer, Yttrium, Lanthan, Neodym und/oder Praseodym enthalten, 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.

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

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis lh, dadurch gekennzeichnet, daß die Nodularisierungselemente in Form min destens einer Silicium-Eisen-Legierung vorliegen.

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