DE2545614C3 - Formstück zur Behandlung von geschmolzenem Eisen - Google Patents
Formstück zur Behandlung von geschmolzenem EisenInfo
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- C21—METALLURGY OF IRON
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein verbessertes Entschwefelungs- und Impfmittel für geschmolzenes
Eisen, dessen wirksamer Hauptbestandteil aus Magnesium besteht.
Es ist allgemein bekannt, daß Magnesium als Entschwefelungs- und Impfmittel für geschmolzenes
Eisen verwendet werden kann. Die Verwendung von Magnesium besitzt jedoch Nachteile, weil Magnesium
sehr schnell obenauf schwimmt und durch die Wärme des geschmolzenen Eisens verdampft und oxydiert wird,
da es leicht ist, einen niedrigen Siedepunkt aufweist und sehr reaktionsfähig ist. Der größte Teil des Magnesiums
geht somit verloren, bevor es seine Wirkung als Entschwefelungs- und Impfmittel entfalten kann. Das
Magnesium muß deshalb in einem großen Überschuß verwendet werden.
Um diese Nachteile zu beseitigen, ist es üblich, das Magnesium möglichst tief in das geschmolzene Eisen
einzubringen, und zwar mit Hilfe eines Werkzeugs oder einer Lanze. Verschiedentlich wurde auch versucht, das
Magnesium in stückiger Form oder in Form von Körnern in einem geschlossenen Schmelztiegel zuzugeben.
Durch das bloße Untertauchen oder Einblasen von Magnesium können die Nachteile jedoch kaum beseitigt
werden, da das Magnesium augenblicklich wieder obenauf schwimmt und verdampft oder verbrennt.
Durch diese Maßnahmen kann also die Wirkung des Magnesiums kaum erhöht werden. Mit Hilfe eines
geschlossenen Schmelztiegels kann verhindert werden, daß das Magnesium verdampft, da das Arbeiten unter
Druck ausgeführt wird. Dieses Arbeiten unter Druck kommt aber nur für kleinere Schmelztiegel in Frage.
Schmelztiegel von einer erheblichen Größe erfordern einen beträchtlichen Aufwand, um sie gasdicht zu
machen. Derartige Schmelztiegel kommen also für die industrielle Praxis nicht in Frage. Es wurde schließlich
auch versucht, Koks, poröse feuerfeste Materialien und/oder Schwammeisen mit dem Magnesium zu
imprägnieren und das Magnesium in dieser Form zur Anwendung zu bringen, um frühzeitige Reaktionen zu
verhindern. Es ist jedoch kaum möglich, diese mit Magnesium imprägnierten Materialien gleichförmig zu
verteilen, was eine ungleichmäßige Reaktion zur Folge
hat Außerdem wurden noch weitere Verfahren versucht, bei denen beispielsweise Magnesium mit
einem kohlenstoffhaltigen Material oder einem Material,
das unter hohen Temperaturen Kohlenstoff bUdet, ■ gemischt wird, oder bei denen das Magnesium teilweise
mit einem Entschwefelungsmittel beschichtet und teilweise mit einer wärmeisolierenden Schicht versehen
wird. Da mit diesen Maßnahmen eine verzögerte
ίο Reaktion und eine gleichmäßige Verteilung des
Magnesiums erzielt werden soll, sind sie nur für kleine Mengen geschmolzenen Eisens und für kleine Schmelztiegel
brauchbar.
Die Erfindung betrifft nunmehr einen Magnesiumzuj satz, der eine verbesserte Wirksamkeit aufweist Gemäß der Erfindung wird Magnesium in Kornform oder in Pulverform mit einem Teilchendurchmesser von weniger als etwa 10 mm mit 1 bis 20 Gew.-% feuerfesten Fasern,0,1 bis 10Gew.-% organischen Fasern,0,1 bis 10 Gew.-°/o Binder und gegebenenfalls 10 bis 50 Gew.-°/o eines kohlenstoffhaltigen und/oder feuerfesten Materials in Korn- oder Pulverform gemischt Zusätzlich kann ein Gemisch aus diesen Materialien außer dem Magnesium als Hülle dieses Formstücks vorgesehen werden.
Die Erfindung betrifft nunmehr einen Magnesiumzuj satz, der eine verbesserte Wirksamkeit aufweist Gemäß der Erfindung wird Magnesium in Kornform oder in Pulverform mit einem Teilchendurchmesser von weniger als etwa 10 mm mit 1 bis 20 Gew.-% feuerfesten Fasern,0,1 bis 10Gew.-% organischen Fasern,0,1 bis 10 Gew.-°/o Binder und gegebenenfalls 10 bis 50 Gew.-°/o eines kohlenstoffhaltigen und/oder feuerfesten Materials in Korn- oder Pulverform gemischt Zusätzlich kann ein Gemisch aus diesen Materialien außer dem Magnesium als Hülle dieses Formstücks vorgesehen werden.
Die feuerfesten Materialien in diesem Gemisch können beispielsweise aus Asbest, Gesteinswoile,
Schlackewolle, Glaswolle und Kaolinfasern ausgewählt werden. Das Einmischen dieser Fasern fördert die
Wärmeisolation und hemmt das Eindringen von Wärme. Die Wärme wird allmählich von der Oberfläche in das
Innere des Formstücks geleitet, in welchem das Magnesium gleichförmig verteilt ist. Aus diesem
Grunde verdampft das Magnesium nicht rasch, weshalb es einen guten Kontakt mit dem geschmolzenen Eisen
macht, und somit in das geschmolzene Eisen wandert. Es sollten nur soviel feuerfeste Fasern verwendet werden,
daß ein ausreichender Effekt erhalten wird. Bei Verwendung von weniger als 1 Gew.-% feuerfester
Fasern wird keine ausreichende Wärmeisolation erzielt, während bei mehr als 20 Gew.-°/o die Dichte des
Magnesiumformstücks zu gering wird.
Die feuerfesten Fasern sind so starr, daß sie sich schlecht miteinander verschlingen. Deshalb werden
organische Fasern verwendet, um diese Verschlingung zustande zu bringen und das Formstück üu verfestigen
und das Magnesium im Formstück zu fixieren. Das Magnesium ist im Formstück in einer gleichmäßigen
Verteilung fixiert, so daß es während oder nach der
.so Herstellung des Formstücks nicht wandern kann und
somit in gleichmäßiger Verteilung erhalten bleibt. Als organische Fasern können natürliche Fasern oder
Kunstfasern verwendet werden, wie z. B. Holzpulpe, Baumwolle, Flachs, Wolle, Seide, Polyester und
Polyamide. Genauso wie bei den feuerfesten Fasern sollte die geringstmögliche Menge an organischen
Fasern verwendet werden. Die Menge richtet sich jedoch nach der Menge der feuerfesten Fasern. Bei
weniger als 0,1 Gew.-% organischer Fasern wird keine Verschlingung der feuerfesten Fasern erreicht, während
bei Anwendung von mehr als 10 Gew.-°/o die Wärmebeständigkeit verschlechtert wird.
Gemäß der Erfindung dient der Binder zur Verfestigung des Formstücks. Es können die verschiedensten
' organischen und anorganischen Binder verwendet werden, wie z. B. Stärken, Zucker, Proteinstärken,
Zellulosestärken, Harze, Pech, Natriumsilicat, Aluminiumphosphat, kolloidales Siliziumdioxid, Zemente und
Tone. Gegebenenfalls kann auch ein Gemisch von Bindern verwendet werden. Organische Binder eignen
sich mehr für Schmelztiegel, in denen die Temperatur
des geschmolzenen Eisens verhältnismäßig niedrig ist und die ein kleines Fassungsvermögen aufweisen.
Anorganische Binder werden dagegen im entgegengesetzten Fall verwendet Bei Verwendung von weniger
als 0,1 Gew.-%, gerechnet ohne Wasser, ist die Bindekraft gering. Wenn dagegen 10 Gew.-% überschritten
werden, dann wird keine zusätzliche Bindefestigkeit erhalten, weshalb die Verwendung einer
größeren Menge als 10 Gew.-°/o eine Verschwendung darstellt
Damit das Magnesium gleichförmig verteilt wird, soll die Teilchengröße des Magnesiums kleiner als 10 mm
sein. Da jedoch bei Verwendung zu kleiner Teilchen die Oberfläche zu groß wird und deshalb die Reaktion zu
heftig wird, werden manchmal kohlenstoffhaltige und feuerfeste teilchenförmige oder pulverförmige Materialien
verwendet um die Reaktivität zu beeinflussen. Beispiele für kohlenstoffhaltige Materialien sind Graphit,
Koks, Holzkohle, und Beispiele für feuerfeste Materialien sind Aluminiumoxid, Bauxit Magnesiumoxid,
gebrannter oder ungebrannter Dolomit und Vermiculit die das Magnesium nicht beeinflussen. Die
Teilchengröße dieser Materialien beträgt etwa 0,3 mm. Es ist möglich, die Oberfläche des Magnesiums mit
Binder und mit kohlenstoffhaltigen und/oder feuerfesten Materialien dieser Teilchengröße zu beschichten.
Das Beschichten verläuft nicht zufriedenstellend, v.enn weniger als 10 Gew.-% dieser Materialien verwendet
werden. Wenn dagegen mehr als 50 Gew.-°/o davon verwendet werden, dann können zu wenig organische
Bestandteile einverleibt werden.
Zum Mischen der Materialien und zur Erzielung einer geeigneten Viskosität des Binders kann entweder
Wasser oder ein organisches Lösungsmittel zugegeben werden. Die Herstellung des Formstücks kann durch
Druck, Saugen oder eine andere geeignete Maßnahme erfolgen.
Die Wärmeempfindlichgkeit des Formstücks bei der hohen Temperatur des geschmolzenen Eisens wird
verringert, wenn eine Hülse aus den Mischungsbestandteilen mit Ausnahme des Magnesiums hergestellt wird.
Die Dicke der Hülse braucht nicht besonders groß sein und sollte je nach der gewünschten Wärmeisolierung
2 mm, 5 mm bzw. 10 mm betragen.
In der Folge sind die Mengen der einzelnen Komponenten, welche die Hülse bilden, angegeben:
Feuerfestes
Fasermaterial
Organisches
Fasermaterial
Binder
Fasermaterial
Organisches
Fasermaterial
Binder
Kohlenstoffhaltiges
Material und/oder
feuerfestes Material
(sofern verwendet)
Material und/oder
feuerfestes Material
(sofern verwendet)
20-90 Gew.-o/o
5-20Gew.-%
5-2OGew.-°/o
5-2OGew.-°/o
20-60 Gew.-%
Das fertige Formstück kann in das geschmolzene Eisen auf verschiedenen Wegen eingebracht werden.
Beispielsweise kann es am Ende eines Einführungswerkzeugs befestigt oder mit einem organischen Binder am
Boden des Schmelztiegels angebracht werden. Es kann auch über die Zugabekammer eines Konverters
eingeführt werden. Wenn das Formstück mit dem geschmolzenen Eisen in Berührung kommt, schmilzt das
Magnesium von der Oberfläche des Formstücks ab und geht in das geschmolzene Eisen, wobei es mit Schwefel,
Sauerstoff und Stickstoff im geschmolzenen Eisen eine Bindung eingeht, wodurch Schlacke gebildet wird, die
obenauf schwimmt. Wenn das Magnesium im Überschuß verwendet wird, dann findet auch eine Graphitsphäroidisierung
statt. Da das Magnesium im Formstück langsam verbraucht wird, ist eine kleinere Menge
Magnesium zur Erzielung des gleichen Effekts erforderlich.
Das erfindungsgemäße Entschwefelungs- und Impfmittel wird nun anhand der Zeichnungen näher
erläutert.
F i g. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Formstücks. 1 bezeichnet ein
Magnesiumteilchen, 2 bezeichnet feuerfestes Fasermaterial und organisches Fasermaterial und 3 bezeichnet
ein Gemisch aus Binder, kohlenstoffhaltigen und feuerfesten Materialien.
Fig.2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Formstücks, welches einen Kern und eine Hülse 4
aufweist, welche den Kern vollständig bedeckt.
In den folgenden Tabellen sind Beispiele für die Entschwefelung und Graphitsphäroidisierung von geschmolzenem
Eisen angegeben, wobei ein erfindungsgemäßes Formstück verwendet wird.
Zusammensetzungen (Gew.-%) | Formstück | Nr. | Hülse | 2 | 3 | 4 | 5 | K | 0,5 kg |
I | 10 mm dick | ||||||||
Gestalt des | ; Fomi- | 30 | Hülse | ||||||
Stücks | Block von | Block von | Block von | Block von | Kern: | _ | |||
Kern: 1 kg | 10 | 0,5 kg | 0.5 kg | 0,5 kg | 0,5 kg | Hülse: | 35 | ||
Hülse: 5 mm dick | 5 | / | / | / | / | Kern | 45 | ||
Kern | 50 | 54 | 55 | 84 | 68,9 | 5 | |||
Magnesium | 35 | 15 | 18 | 10 | 1 | ||||
Schlackewolle | ; f\ | 5 | 20 | ||||||
Gesteinswolle | 20 | 10 | 8 | 4 | 1 | 0,1 | 15 | ||
Holzpulpe | 2 | 30 | 5 | 2 | |||||
Stärke | 2 | 5 | 10 | 2 | |||||
Phenolharz | 5 | 3 | |||||||
Wasserglas | 8 | ||||||||
Aluminiumphosphat | 3 | 10 | 15 | 20 | |||||
Magnesiumoxid | 20 | 1fi | |||||||
Graphit | 30 | ||||||||
Beispiel Nr.
I 2
I 2
Formstück Nr.
1 2
1 2
5 t offener 5 t offener 5 t offener 5 t offener 1,5 t offener 1,5 t offener
Schmelz- Schmelz- Schmelz- Schmelz- Schmelz- Schmelztiegel tiegel tiegel tiegel tiegel tiegel
Die Einführung des Formstückes wurde mit einem Einführinstrument durchgeführ
Gewicht des geschmolzenen
Eisens im Schmelztiegel
Eisens im Schmelztiegel
Zugabeweise
Anzahl der zugegebenen
Formstücke
Gewicht des zugesetzten
Magnesiums
S-Gehalt im geschmolzenen
Eisen vor der Behandlung
S-Gehalt im geschmolzenen
Eisen nach der Behandlung
Mg-Gehalt im geschmolzenen
Eisen nach der Behandlung
Reaktionsrate des
Magnesiums*)
Bemerkung:
*) Der Ausdruck »Magnesiumreaktionsrate« bezieht sich auf das Verhältnis der theoretisch erforderlichen Menge zur praktisch
verwendeten Menge, um den Schwefel im geschmolzenen Eisen in Magnesiumsulfid zu überführen.
5 | 6 | 6 | 6 | 6 | 7 |
0,35 kg/t | 0,30 kg/i | 0,32 kg/t | 0.33 kg/t | 1.7 kg/t | 1.6 kg/t |
0,040% | 0,035% | 0,038% | 0,037% | 0,027% | 0.022% |
0,012% | 0,011% | 0,012% | 0,010% | 0,006% | 0.006% |
_ | _ | _ | _ | 0,063% | 0,061% |
61,5%
61,0%
62,0%
62.5%
Die Versuche 1 bis 4 beziehen sich auf die Entschwefelung von geschmolzenem Eisen, während
sich die Versuche 5 und 6 auf die Zugabe von Eisen zum Zwecke der Bildung von sphäroidalem Graphit im
Gußeisen beziehen.
Jeder Versuch wurde lOmal ausgeführt, woraus dann
die Mittelwerte errechnet wurden.
Wenn zum Vergleich der Schwefelgehalt bei 51 geschmolzenem Eisen im gleichen Schmelztiegel auf
0,010 bis 0,015% verringert wurde, dann wurde im Falle
der Verwendung von reinem Magnesium eine Reaktionsrate von 10 bis 20%, im Falle der Verwendung
einer 1 :1-Mg/Al-Legierung eine Reaktionsrate von 15
bis 30%, im Falle des Einblasens der gleichen Mg/Al-Legierung eine Reaktionsrate von 4 bis 50% unc
im Falle der Verwendung von Koks, der mit 40°/c Magnesium imprägniert war, eine Reaktionsrate von 5(
bis 60% erreicht. In keinem Fall konnten 60% überschritten werden, was im Gegensatz zur vorliegen-
.!5 den Erfindung steht.
Wenn in das geschmolzene Eisen mehr als 0,060% Magnesium eingebracht werden sollten, dann war es
erforderlich, daß der 1,5 t fassende Schmelztiegel mil einem Deckel versehen und unter Druck versetzt wurde
wobei mehr als 2 kg/t reines Magnesium unter einem Innendruck von mehr als 3 bis 4 kg/cm2 verwende!
werden mußten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Formstück zur Behandlung von Gußeisen, dadurch gekennzeichnet, daß es aus
teilchenförmigem oder pulverformigem Magnesium mit einem Durchmesser von weniger als-ungefähr
10 mm in Mischung mit 1 bis 20 Gew.-% eines feuerfesten Fasermaterials, 0,1 bis 10Gew.-% eines
organischen Fasermaterials und 0,1 bis 10 Gew.-% eines Binders besteht
2. Formstück nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gemisch zusätzlich 10 bis 50 Gew.-% eines anderen kohlenstoffhaltigen und/oder
feuerfesten Material enthält.
3. Formstück nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es noch eine Hülse der gleichen
Zusammensetzung, jedoch ohne Magnesium, aufweist
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9767175 | 1975-08-13 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2545614A1 DE2545614A1 (de) | 1977-02-17 |
DE2545614B2 DE2545614B2 (de) | 1977-06-08 |
DE2545614C3 true DE2545614C3 (de) | 1980-06-19 |
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ES (1) | ES441371A1 (de) |
FR (1) | FR2320989A1 (de) |
GB (1) | GB1518516A (de) |
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Cited By (1)
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DE9301974U1 (de) * | 1993-02-12 | 1993-04-08 | Kreutz, Hans-Peter, Dipl.-Ing., 5102 Wuerselen, De |
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