DE2410109A1

DE2410109A1 - Verfahren zur herstellung von gusseisen mit kugelgraphit

Info

Publication number: DE2410109A1
Application number: DE2410109A
Authority: DE
Inventors: Robert Stormo Lee
Original assignee: Deere and Co
Current assignee: Deere and Co
Priority date: 1973-03-05
Filing date: 1974-03-02
Publication date: 1974-09-26
Also published as: FR2220583B1; CA1003221A; BR7401593D0; FR2220583A1; AU6512774A; IT1016037B; AT333817B; AR205706A1; ES423861A1; SE7402944L; DE2410109B2; JPS49119812A; JPS529563B2; SE405863B; AU471764B2; US3870512A; ATA175574A; DE2410109C3; GB1459011A

Description

DEERE & COMPANY EUROPEAN OFRCE

Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, das in flüssigem Zustand durch einen Gießkanal fließt, der ein kugelsierendes Agens aufweist.

Es ist ein Verfahren aus der US-PS 3 703 922 bekannt, nach dem Gußeisen mit Ferrographit hergestellt wird. Die Vorrichtung besteht hierzu aus einem vertikal verlaufenden Anguß, an dea sich ein horizontal verlaufender Gießkanal anschließt, der über eine abgesetzte Kammer mit einem weiteren horizontal verlaufenden Gießkanal verbunden ist. In der Kammer befinden sich zwei querverlaufende Platten, über die das flüssige Gußeisen läuft. In der relativ großen Kammer ist das kugelsierende Agens eingebracht, über das das flüssige Gußeisen streichen kann. Von der Kammer gelangt das Gußeisen über den horizontal verlaufenden Gießkanal zur Auslaßöffnung und dann in eine Gießform. Das in dem Verfahren behandelte Gußeisen benötigt einen geringen Sulfurgehalt, sodaß eine Vorstufe zur Entsulfierung notwendig ist, um den Sulfurgehalt im flüssigen Gußeisen auf einen Betrag zu reduzieren, bei dem ein befriedigendes Ergebnis erzielt wird.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den horizontal verlaufenden Gießkanal so auszubilden, daß das kugelsierende Agens dort vorgesehen werden kann, ohne daß dabei Turbulenzen in der Strömung des flüssigen Gußeisens auftreten. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch

409839/0657

DEERE & COMPANY EUROPEAN OFFICE ( _{Case No}; -,Q

gelöst, daß das kugelsierende Agens in einer im Gießkanal vorgesehenen Aussparung, insbesondere Tasche, vorgesehen ist, über das das flüssige Gußeisen in einer laminaren Strömung fließt. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß das flüssige Gußeisen eine laminare Strömung aufweist und Turbulenzen an der Aussparung vermieden werden, da diese relativ flacji ausgebildet ist. Hierdurch wird auch die Kontafctflache zwischen dem flüssigen Gußeisen und dem Agens relativ groß gehalten.

Nach dem erfindungs gemäßen Verfahren kann mehr von dem kugel sierenden Agens verwendet werden, um einen höheren Sulfurgehalt bereitzustellen und dabei den Ausschuß von Gußteilen in annehmbaren Grenzen zu halten. Bei dem bekannten Verfahren tritt bei höherem Sulfurgehalt eine beträchtliche Turbulenz in der Strömung des flüssigen Gußeisens auf, sodaß der Ausschuß der fertigen Gußteile wesentlich größer war als bisher. Um Turbulenzen.in flüssigem Gußeisen zu vermeiden, ist es vorteilhaft, die Aussparung V-förmig oder bogenförmig auszubilden. Ferner wird durch den entsprechenden Abstand der Aussparung mit Bezug auf das stromabwärtsliegende Ende gewährleistet, daß das Agens von dem flüssigen Gußeisen bzw. Metall vollständig absorbiert werden kann. Hierzu ist es vorteilhaft, daß' der Fluß des Metalls kurzfristig abgebremst bzw. gestoppt wird, sodaß eine einwandfreie Durchdringung möglich ist und dadurch eine Ausscheidung der Beimischung gewährleistet wird.

Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7.

409833/0657

DEERE & COMPANY EUROPEAN OFF.CE

Anhand der Zeichnung werden zwei Ausführungsbeispiele eines Gießverfahrens nach der Erfindung erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch einen -χ Einguß-Block mit einem Gießkanal zur

Herstellung des erfindungsgemäßen Ver— • fahrens,

Fig. 2 eine ähnliche Darstellung wie in Fig. 1, jedoch eine etwas abgewandelte Form des Eingußblockes bzw. des Kanales.

Um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen,ist ein Gießkanal notwendig, durch den flüssiges Gußeisen über ein kugeisierendes Agens fließen kann. Wie aus Fig. 1 hervorgeht, ist der Gießkanal in einem Eingußblock 10 vorgesehen, der aus einem geeigneten, feuerbeständigen Material gebildet ist. Ein vertikal verlaufender bzw. senkrechter Einguß 12 ist in dem Eingußblock 10 vorgesehen und mit dem Eingang eines Gießkanals 14 verbunden. Der Ausgang des Gießkanals 14 ist bei 16 etwas nach oben abgebogen bzw. abgewinkelt, sodaß das flüssige Gußeisen, das in dem Einguß 12 eingegeben wird und durch den Gießkanal fließt, eine kleine Abdämmung passieren muß, bevor es aus dem Gießkanal austritt. Dadurch wird gewährleistet, daß der Gießkanal 14 vollständig mit Gußeisen gefüllt wird, wenn dieses in den Eingußblock 10 eingefüllt wird. Eine flache Ausnehmung bzw. Aussparung insbesondere Tasche 18

409839/0657

DEERE & COMPANY EUROPEAN OFFICE ( _{Case Νθ}.Ίθ 519 )

ist mit einer derartig bogenförmig verlaufenden Oberfläche versehen, daß keine Turbulenz beim Durchfluß des Gußeisens im Gießkanal 14 auftritt. Die Tasche 18 verläuft quer über die gesamte Breite des Gießkanals 14 und ist so bemessen, um einen ausreichenden Betrag von kugeisierendem Agens aufzunehmen, um die gesamte Masse des Gußeisens, das in den 'Eingußblock 10 eingegeben wird, zu behandeln.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die Aussparung bzw. Tasche 18 mit einem kugeisierenden Agens gefüllt, und zwar in einer Menge, die auf konventionelle Weise kalkuliert wird, um Graphit in Sphärographit umzuwandeln. Das kugelsierende Agens kann aus kleinen Teilelementen oder aus einem festen Block bestehen und aus einem Element oder aus einer Legierung gebildet sein. Das flüssige Gußeisen in einer derartigen Zusammensetzung, daß es in der starren Form freies Graphit in Flockenform aufweist, wird dann in den Einguß gegeben, sodaß das Gußeisen durch den Gießkanal 14 fließen kann. Das im Gießkanal 14 behandelte flüssige Gußeisen wird dann in jedem geeigneten Behälter, beispielsweise in einer Transfer-Gießpfanne bzw. in einem Schöpflöffel gesammelt. Das durch den Gießkanal 14 fließende Gußeisen bekommt einen Kontakt mit dem kugeisierenden Agens in der Ausnehmung 18, um dieses aufzulösen. Wenn das flüssige Gußeisen mit dem kugeisierenden Agens in Berührung kommt, wird eine geringe Dampfmenge erzeugt, jedoch wird durch den Fluß des Metalls der Dampf fortgetrieben, sodaß ein direkter Kontakt zwischen dem flüssigen Gußeise'n und dem kugeis ierenden Agens nicht unterbrochen wird. Außerdem wird während des Einfüllvorganges des Gießkanals 14 Luft aus dem System ausgeschieden ,

- 5 409839/0657

DEERE & COMPANY

■europeanoffice ( CaseNo. 10*519 )

sodaß der Dampf vollständig in dem flüssigen Gußeisen, bevor es den Ausgang des Gießkanals 14 erreicht hat, aufgenommen bzw. absorbiert wird.

Das folgende Beispiel illustriert bzw. stellt die Erfindung dar. Beispiel 1: Ein in Fig. 1 dargestellter Gießblock ist se ausgebildet, daß er mit einem Gießkanal versehen ist, der zwei Zoll breit und drei Viertel Zoll tief ist. Ein kp zerkleinerte 15 % Magnesium und 80 % Nickellegierung ist in der Aussparung bzw. Tasche 18 vorgesehen. 300 kp Basisguß bei einer Temperatur von 2600 F in einer derartigen Zusammenstellung,' daß es in der erstarrten Form freies Graphit in Flockenform aufweist, das kein Magnesium und 0,03 % Sulfur enthält, wird in den Gießkanal 14 mit einer Geschwindigkeit von fünf kp per Sekunde oder einer Strömungsgeschwindigkeit von ca. 26.7 Zoll pro Sekunde eingeführt. Eine Mikroprobe, die vom Ausgangsstrom des Gußeisens zwei Sekunden nach Beginn des Einfüllvorganges entnommen wurde, hat gezeigt, daß Sphärographit bzw. Kugelgraphit im Gußeisen enthalten ist. Eine Probe, die aus einer erstarrten Platte behandelten Gußeisens herausgeschnxtten wurde, hat gezeigt, daß Kugelgraphit mit 0,04 % Magnesium in Gußeisen enthalten ist. Zurückerhaltenes Magnesium plus Sulfur Reduktion entsprechen 100 % -iger Beigabe von Magnesium.

Während des Eingußvorganges wurde die Reaktion in der Aussparung bzw. der Tasche 18 durch hitzebeständiges Glas photographiert,und es wurde beobachtet, daß die Reaktion sich ruhig und stetig bei geringer Gasentwicklung vollzog. Die Aussparung

409839/0657

DEERE & COMPANY EUROPEAN OFFICE

( Case No. 10 519 )

im Gießkanal 14 ist so angeordnet, daß sie sich acht Zoll vor dem Ausgang des Kanals befindet. Durch diesen Abstand ist gewährleistet, daß eine fast vollständige Auflösung des Dampfes vor dem Ausgang des Gießkanals 14 und eine Aufnahme in die Luft stattfindet.

Beispiel 2: In einem anderen Versuch wurde eine 15 % Magnesium-Nickel-Legierung in der Aussparung 18 des Gießkanals 14 gegeben, der dieselben Abmessungen wie in Beispiel 1 aufweist. Basis-Gußeisen bei 2540 F wurde in den Gießblock 10 eingegeben, und zwar mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ungefähr dreizehn Zoll pro Sekunde. Proben, die aus dem Ausgangsstrom des Gußeisens entnommen wurden, haben gezeigt, daß Kugelgraphit von 0,063 % Magnesium mit 0,33 % Nickel und von 0,063 % Magnesium mit 0,031· % Nickel enthalten waren.

Beispiel 3: In einem dritten- Versuch wurden 8 % einer zerkleinerten Magnesium-Ferrosilicium-Legierung in die Ausnehmung 18 des Gießkanals 14 gegeben, der die gleichen Abmessungen wie in Beispiel 1 aufweist. Basis-Gußeisen bei einer Temperatur von 2600 F wurde in den Gießkanal 14 mit einer Geschwindigkeit von 26.7 Zoll pro Sekunde eingegeben. Mikro-Proben, die am Ausgang des Stromes entnommen wurden, zeigten Kugelgraphit.

Beispiel 4: In einem weiteren Versuch wurde eine 15 % zerkleinerte Magnesium-Legierung in die Ausspa rung 18 des Gießkanals 14 gegeben, der vier Zoll weit und 1 1/2 Zoll tief var. 850 kp Basis-Gußeisen vurden

- 7 409839/0657

DEERE & COMPANY EUROPEAN OFFICE ( CaSβ NO. ΊΟ 519 )

~ 7' —

in den Eingußblock 10 gegeben, und zwar mit einer Strömungsgeschwindigkeit von ca. 15 Zoll pro Sekunde. Das Gußeisen wurde in einer Gießpfanne aufgenommen. Die Zusammenstellung des unbehandelten Basis-Gußeisens bestand aus 3,76 % Kohlenstoff, 1,98 % Silicium und 0,49 % Magnesium sowie 0,'03 % Sulfur. Probestücke des behandelten Gußeisens, das aus einer Gießpfanne entnommen wurde, zeigte Kugelgraphit mit 0,057 % eingeschlossenen bzw. zurückerhaltenen Magnesium.

Während dieser vier Beispiele wurde keine Rauchentwicklung während des Behandlungsvorganges beobachtet.

Aus den vorhergehenden Beispielen kann entnommen werden, daß zur Anwendung der Methode nach der Erfindung es notwendig ist, das flüssige Gußeisen durch einen relativ breiten, flachen Kanal zu leiten, sodaß eine ausreichende Ober^· fläche zur Verfügung steht, die Kontakt zwischen dem flüssigen Gußeisen und dem kugelsierenden Agens in der Aussparung herstellt. Außerdem ist es notwendig, das flüssige Gußeisen durch den Gießkanal mit einer ausreichenden Geschwindigkeit zu treiben, um die geringen Dampfausscheidungen zu absorbieren, bzw. wegzuführen, sodaß der Kontakt zwischen dem flüssigen Gußstahl und dem kugelsierenden Agens nicht unterbrochen wird.

Die Behandlung des flüssigen Gußeisens mit dem kugelsierenden Agens kann nach der Erfindung an jeder Stelle zwischen dem Schmelzofen und der fertigen Gußform stattfinden.

409839/0657

DEERE & COMPANY EUROPEAN OFFICE

( Case No. 10 519 )

Beispielsweise kann das flüssige Gußeisen behandelt werden, wenn es vom Schmelzofen zum Warmhalteofen geleitet wird oder es kann dann behandelt werden, wenn es von dem Warmhalteofen zu einer Transfer-Gießpfanne oder ^enn es von einer Transfer-Gießpfanne zu einer Gießpfanne geleitet wird. Ferner ist es möglich, das Gußeisen dann zu behandeln, wenn es von der Gießpfanne zur Gießform oder Modell geleitet wird. Es ist aber vorteilhaft, das Gußeisen eine kurze Zeit nach der Behandlung noch aufzubewahren, um zu gewährleisten, daß es von dem nicht standardisierten Material gereinigt wird.

Obgleich die Aussparung oder Tasche 18 im Gießblock gemäß Fig. 1 im Querschnitt mit Bezug auf die Flußrichtung kurvenförmig ausgebildet ist, ist diese Ausbildung nicht entscheidend, da befriedigende Ergebnisse mit Aussparungen oder Taschen anderen Querschnitts erzielt worden sind. Beispielsweise ist es gemäß Fig. 2 möglich, den Gießblock mit einer Aussparung oder Tasche 28 zu versehen, die V-förmig ausgebildet ist. Eine derartige Aussparung 28 ist ebenfalls erfolgreich verwendet worden. Der in Fig. 2 mit 20 gekennzeichnete Eingußblock weist einen vertikal verlaufenden Einguß 22 auf, der in die Eintrittsöffnung eines relativ breiten Gießkanals 24 mündet. Das Ausgangsende des Gießkanals 24 ist bei 26 nach oben abgebogen, um zu gewährleisten, daß der Gießkanal vollständig gefüllt wird, wenn das Gußeisen durch den Gießkanal" fließt. Die V-förmige Aussparung bzw. Tasche 28 ist im Boden des Gießkanals 24 vorgesehen. Die Neigung der V-förmigen Tasche soll nicht zu groß

409839/0657

DEERE & COMPANY EUROPEAN OFFICE

( Case No. 10 519 )

sein, da sonst das flüssige Gußeisen nicht in der Lage ist, der Kontur des kugeisierenden Agens zu folgen. Ein zu grosser Neigungswinkel kann zur Turbulenz in der Strömung des Gußeisens führen.

Patentansprüche

- 10 -

.409839/0657

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, das in flüssigem Zustand durch einen Gießkanal fließt, der ein kugeisierendes Agens aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das kugelsierende Agens in einer im Gießkanal (14,24) vorgesehenen Aussparung insbesondere Tasche (-18,28) vorgesehen ist, über das das flüssige Gußeisen in einer·laminaren Strömung fließt.

2. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens mit einem Eingußblock, der einen Einguß und den einen horizontal verlaufenden Teil aufweisenden Gießkanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gießkanal (14,24) einen geneigt verlaufenden Teil aufweist, der mit Bezug auf den horizontal verlaufenden' Teil stromabwärts angeordnet ist, wobei eine Aussparung (18,28) in-dem horizontal verlaufenden Teil des Gießkanals angeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (18,28) im wesentlichen horizontal im Gießkanal (14,24) verläuft.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (28) im Querschnitt in etwa V-förmig ausgebildet ist und mit Bezug auf die Flußrich tung des flüssigen Gußeisens quer verläuft.

- 11 -

409839/0657

DEERE & COMPANY

EUROPEAN OFF.CE _{( Case No}. ^ Q 519 )

2A10109

- 11 -

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (18) im wesentlichen einen im Querschnitt bogen- bzw. kurvenförmigen Verlauf in Richtung des Flusses des Gußeisens aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussparung (18,28) vom stromabwärtsseitigen Ende des Gießkanals (14,26) einen Abstand aufweist, der größer als der Abstand vom stromaufwartsseitigen Ende des Gießkanals ist, wobei das Gußeisen über den kugelsierenden Agensdampf geführt wird und diesen dabei vollständig absorbiert, auflöst bzw. mitführt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeich- ■ net, daß das flüssige Gußeisen nach Überstreichen des kugelsierenden Agens kurzfristig angehalten bzw. abgebremst wird und dabei die Beimengungen ausscheidet bzw. s ed iment ie rt.

40983970657

Leerseite