DE2751338A1 - Verfahren zur herstellung von gusseisen - Google Patents

Description

DipUng. W.DaMI« Dipl. Ing. H.-J. Lippert

Pa te η ta η wα lie Franker.foisier Siio^» f*7

5060 3s.gisdi C.coba-h^ ^1/*· November 1977

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John D. Coyle Cedarville, Michigan, USA

Verfahren zur Herstellung von Gußeisen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen, insbesondere ein Verfahren, bei dem signifikante Anpassungen des Siliziumgehalts der Schmelze während des Übergangs • von einem Kupolofen zu einem Haltegefäß in einem Duplexsystem erfolgen.

j Bekanntlich ist Silizium ein wichtiges Legierungselement für die Herstellung von Gußeisen, besonders für die Gruppe von Gußeisen, die als Grauguß bekannt sind. Silizium fördert nicht nur die Graphitisierung, sondern erhöht auch die Härte und Festigkeit der Ferritphase. Gängige kommerziell verwendete Graugüsse enthalten etwa 2,25 Gewichtsprozent Silizium. Je nach den geforderten Eigenschaften kann der Siliziumgehalt jedoch zwi-

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sehen 2,00 und 3,00 Gew.-$o schwanken.

Disher fällt fast alles Silizium während der ersten Kupolcharge an. Mit anderen Worten, das Silizium, das in den Metallen und in den Zuschlägen in der Kupolcharge enthalten ist, liefert das Silizium, das erforderlich ist, um die geforderten Werte der Schmelze zu erreichen. Bei der Bestimmung der Zusammensetzung der Anfangscharge muß die Tatsache Berücksichtigung finden, daß Silizium durch Oxidation während des Schmelzens verlorengeht. Der Siliziumverlust ist besonders akut bei einer basischen

oder neutralen Schlacke. Basische oder neutrale Schlacken sind \

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jedoch erwünscht, weil sie eine hohe Kohlenkurve begünstigen. |

Die Menge an verlorenem Silizium liegt im Bereich zwischen 10

und bis zu 40%, je nach dem Kupolofen und den betreffenden Arbeitsbedingungen. Polglich muß ein Siliziumüberschuß in der Anfangscharge vorgesehen sein, um sicherzustellen, daß die gewünschte Menge an Silizium in der Schmelze vorhanden ist. Auch wenn Siliziumüberschuß in der Anfangscharge vorhanden ist, muß trotzdem während des Schmelzens sorgfältig vorgegangen werden, damit ein Verlust an Silizium über die yorhergesagten Verluste hinaus vermieden wird. Wenn der Siliziumverlust während des Schmelzens den veranschlagten Verlust überschreitet, fällt offensichtlich der Siliziumgehalt der Schmelze unter den Sollwert ab, auch wenn ein Siliziumübersohuß in der Anfangscharge vorhanden war.

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Auf Grund der Tatsache, daß die Anfangscharge einen relativ hohen Siliziiungehalt (in der Größenordnung von 2,6 bis 2,75 %, um 2,25/0 an der Kupoltülle entstehen zu lassen) haben muß, ist lange gedacht worden, daß ein großer Teil des Eisengrundmaterials oder der I let allanteile in der Charge einen relativ hohen Silizium-»· gehalt haben muß. Folglich werden eisenhaltige Grundmaterialien wie Roheisen, Gießereirückstände und erworbener Gußeisenschrott ι in größeren Mengen als Stahlschrott verwendet, weil die ersteren wesentlich höhere Siliziumgehalte als der letztere haben. Das erhöht jedoch die Werkstoffkosten der Anfangscharge, weil Stahl- > schrott nicht so teuer wie d Roheisen, Gießereirückstände und '

angekaufter Gußeisenschrott ist. Darüber hinaus muß Silizium der j Charge auch in der Form von Zuschlagen zugesetzt werden, um die gewünschte Menge zu erhalten. Siliziumzuschläge erfolgen gewöhnlich in den folgenden Formen: (1) Siliziumkarbidbrieketts, die etwa 38 - 75% Siliziumkarbid enthalten, wobei das Siliziumkarbid 70% Silizium und 30% Kohle enthält, (2) Ferrosllizium, das etwa 50%, 75% oder 85% Silizium enthält, je nach verwendeter Sorte, (3) Silberelsen, das 8 - 20% Silizium enthält, und (4) Siliziumbriketts. Einer oder mehrere dieser Siliziumzuschläge werden benutzt, um den Siliziumgehalt der Kupolcharge zu erhöhen, und sie erhöhen die Kosten der Charge,

Aus einer Reihe von Gründen wäre es von Vorteil, die Bemühungen entfallen oder mindestens verringern zu können, die gemacht werden müssen, um den Siliziumgehalt der Anfangskupolcharge

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und auch den während des anschließenden Schmelzens zu steuern, Y/eniger teures Metall wie Stahlschrott, Gußeisen3päne und Stahlspäne können in der Anfangskupolcharge wegen der hohen Kohleaufnahine "benutzt werden und führen zu einer gleichmäßigeren Kohlekurve, die mit einem geringeren Siliziumzuschlag erreicht werden kann. Es versteht sich außerdem, daß ein geringerer Siliziumzuschlag eine gleichmäßigere Siliziumkurve erleichtert. Ein anderer wirtschaftlicher Vorteil ist der, daß die Verwendung von Siliziumzuschlägen in der Anfangskupolcharge entfallen kann. Das erhöht die Kohlerückgewinnung oder -aufnahme aus dem Koks, der als Brennstoff und zur Kohleaufnahme verwendet wird. Damit kann die Koks- und Luftmenge, die erforderlich ist, um die Charge zum Schmelzen zu bringen, verringert werden, ohne daß die Tempe- ,

ratur gesenkt wird. Die Verringerung der Menge an Koks in der Charge erzeugt auch eine Erhöhung in der Schraelzgeschwindigkeit. Ein anderer Vorteil i3t der, daß die Kupolofenbedienung größere Flexibilität in der Art des Schlackenverlaufs mit der Schineljze hat, weil der Siliziumgehalt mit der Schlacke nicht mehr so stark geschützt \*erden muß. Beispielsweise ist es normalerweise nicht erwünscht, daß mit einer basischen Schlacke gefahren wird, wenn ein hoher Siliziumgehalt erforderlich ist, und zwar wegen des hohen Verluste an Silizium, der durch eine basische Schlacke hervorgerufen wird. Andererseits ist eine basische Schlacke erwünscht, wenn der Schwefel- und Phosphorgehalt des Eisens verringert werden muß. Wenn es nicht erforderlich ist, den Siliziumgehalt zu steuern, braucht die Kupolofen-

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badienung dieseii beiden konkurrierenden Interessen nicht gegeneinander aufzuwiegen.

Die bisherige Praxis ist zum Teil durch Tradition und zum Teil auf Grund der Tatsache entstanden, daß es schwierig ist, der Schnelze signifikante Mengen an Silizium zuzusetzen. Das liegt zum Teil an der niedrigen spezifischen Dichte von flüssigen Silizium (oder von Silizium und seinem Träger) in bezug auf das geschmolzene Eisen. Polglich neigt das flüssige Silizium dazu, auf der Oberfläche des geschmolzenen Eisens zu schwimmen. Als Folge davon vermischt sich das Silizium nicht mit der Schmelze. Darüber hinaus neigt das schwimmende Silizium dazu, an den Oberflächen von Aufnahme- und Transfereinrichtungen zu erstarren, um damit das System zu blockieren.

Eine endgültige Einstellung des Siliziumgehalts der Schmelze ist durch Zuschläge zum Transfer- und Gießtiegel versucht worden. Solche Methoden haben sich nur als effektiv zur Erzeugung geringer Anderungenim Siliziumgehalt der Schmelze erwiesen, gemessen in der Größenordnung von Zehnteln eines Prozents. Silizium ist auch als Impfstoff dem Transfer- oder Gießtiegel zugeschlagen \7orden, aber das läßt auch eine sehr geringe Änderung im Gesamtsiliziumgehalt der Schmelze entstehen. In allen bekannten Verfahren sind die Hauptquelle für Silizium die Metalle und Zuschläge, die in der Anfangscharge benutzt werden. Mit anderen V/orten, ein Zuschlag von Silizium nach dem Schmelzen ist nur

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dazu herangezogen worden, kleine Änderungen Im Siliziumgehalt der Schmelze zu bewirken. In allen Fällen ist der Siliziumgehalt der Anfangskupoleharge mindestens gleich und normalerweise höher als der gewünschte Siliziumgehalt der Schmelze. Gängige Praxis ist es deshalb, einen hohen prozentualen Anteil teuerer siliziumreicher Metalle in der Anfangscharge zu benutzen, siliziumhaltige Zuschläge zuzugeben und besondere Vorkehrungen zu treffen, um den Siliziumgehalt während des Schmelzens zu schützen·

Die Erfindung sieht ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen vor, bei dem eine signifikante Erhöhung im Siliziumgehalt im Eisen nach dem Schmelzen erreicht werden kann. Wie vorstehend angegeben worden ist, lassen sioh also große Einsparungen in Material- und Brennstoffkosten erzielen. Ferner können bestimmte Merkmale des Schmelzvorgangs vereinfacht werden, weil das Anliegen, den hohen Siliziumgehalt während des Schmelzens beizubehalten, nicht mehr oder kaum noch besteht.

Das Verfahren ist kurz dadurch gekennzeichnet, daß mit einem Duplexsystem gearbeitet wird, das aus einem Kupolofen und einem Haltegefäß besteht. Ein-Mischgefäß ißt zwischen den Kupolofen und das Haltegefäß geschaltet. Die Schmelze wird vom Kupolofen zum Mischgefäß geleitet, wo der Siliziumgehalt der Schmelze durch Zugabe eines silizium-enthaltenden Zuschlags erhöht wird, beispielsweise eines granulären Siliziumkarbids, während die Schmelze gleichzeitig in Bewegung gesetzt wird. Die mit Si-

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lizium angereicherte Schmelze wird dann dem Haltegefäß zugeführt. Weil eine signifikante Erhöhung (0,50 bis 2,50 Gew.-#) im Siliziumgehalt der Schmelze auf diese Weise erreicht wird, gehört zu dem Verfahren auch die Maßnahme, eine Aufangskupolcharge vorzusehen, die einen Gesaintsiliziumgehalt hat, der unter dem des Siliziumgehalts liegt, der in der Gießphase erforderlich ist. ;

Die Erfindung ist nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In der Zeich-

nung sind: j

! Pig. 1 eine Draufsicht auf ein Duplexsystem zur Herstellung von

Gußeisen nach der Erfindung und

Fig. 2 ein Querschnitt im wesentlichen an der Linie 2-2 der Fig. 1.

In der Zeichnung ist ein Duplexschmelζsystem zur Herstellung von Gußeisen nach der Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet. Das Duplexschmalzsystem weist einen Kupolofen 12 mit einem Zapfloch auf, das eine kontinuierlich abzapfende vordere Sohlackenttille 16 speist. Die kontinuierlich abzapfende vordere Schlackentülle 16 ist in herkömmlicher Ausführung vorgesehen und weist einen Schlackendamm 18 auf, der einen Sumpf aus geschmolzenem Metall bildet, der oberseitig mit einer Schlackenschicht versehen 1st. Das geschmolzene Metall fließt unter dem Schlackendamm 18 nach

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unten durch eine Tüllenverlängerung 20. Die Schlacke läuft durch eine Schlackenaussparung 22 in der Wand der Tülle 16 ab.

Während aus Gründen der Darstellung ein spezielles kontinuierliches Abzapfsystem gezeigt ist, versteht es sich, daß die Erfindung ebensogut auch für intermittierende Abzapfsysteme anwendbar ist.

Die Tüllenverlängerung 20 führt das geschmolzene Metall zu einem Mischgefäß 24. Wie noch im einzelnen zu beschreiben sein wird, wird das Mischgefäß eingesetzt, um den Siliziumgehalt der Schmelze durch Zuschlag einer Silizium enthaltenden Zugabe zu erhöhen, wobei es sich dabei vorzugsweise um granuläres Siliziumkarbid handelt. Das geschmolzene Metall wird dann in ein Haltegefäß geleitet, beispielseise einen Elektroofen 26, wo es in Bereitschaft gehalten wird, ehe es nach Bedarf Tiegeln zugeführt wird, um zur Gießerei transportiert zu werden.

Das Mischgefäß 24 dient einer wichtigen Punktion, um die gewünschten Ergebnisse zu erzielen. Allgemein ist das Mischgefäß 24 aus normalen feuerfesten Werkstoffen gefertigt und weist eine löffelartige Tülle 28 auf. Die Ablenkung 30 der löffelartigen Tülle 28 sorgt für ein zwangsweises Fließen des Metalls unten aus dem Mischgefäß 24 durch den Kanal 34 in die durch den Pfeil 32 angegebene Richtung, Diese Art Tülle unterstützt ein ι gründliches Mischen durch Begünstigen von Verwirbelung und Ver- ' rin^erung von toten Stellen im Mischgefäß 24. Es ist jedoch

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ganz wichtig, daß das Metall ausreichend in Bewegung versetzt wird, um ein im wesentlichen homogenes Mischen des Siliziums mit dem Metall sicherzustellen. Eine adäquate Bewegung im Mischief äß 24 v/ird dadurch erreicht, daß ein inertes Gas, beispielsweise Stickstoff, durch eine Anzahl von porösen Stopfen 36 eingedrückt v/ird, die sich unten am Mischgefäß 24 befinden. Jeder der porösen Stopfen weist einen gasdurchlässigen Keramikkörper 30 auf, dor sich in einer öffnung in der Bodenauskleidung des Mischgcfässes befindet. Um ein Eindringen von Metall in den Keramikkörper 33 zu verhindern, ist eine Vertiefung über dem Körper 3Q vorgesehen, die mit gebundenem Natriumsilikatsand 40 gefüllt ist. Ein poröser Stopfen dieser Art ist aus der US-PS 2 871 008 bekannt. Ein geeigneter Nippel (nicht dargestellt) ist mit dem porösen Stopfen 36 verbunden, und dieser wiederum ist mit einer Gaszuleitung zum Leiten von Gas zum porösen Stopfen verbunden. Inertes Gas, das durch den porösen Stopfen 38 gedrückt wird, ι gelangt in das Metall in der Form von fein verteilten Bläschen, ^! die das Metall in Bewegung setzen, während sie zur Oberfläche aufsteigen.

Mischgefäße der beschriebenen Art werden für verschiedene Zwecke

ι bei der Herstellung von Gußeisen benutzt, z.B. zur Entschwefelung

und zur Kohleauffrischung von Eisen auf kontinuierlicher Basis.

! Solche Mischgefäße haben jedoch einen einzigen porösen Stopfen, der sich in der Mitte der Bodenauskieigung befindet. Es ist festgestellt worden, daß ein einziger poröser Stopfen ein pilzförmiges Fließschema entstehenläßt, was bewirkt, daß die meiste Bewe-

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gung in der mittleren Partei des Hisehgefäßes erfolgt. Dm die Bewegung des Metalls zu erhöhen, werden mehrere poröse Stopfen eingesetzt.

Bei Yersuchsläufen wurde mit einem Mischgefäß gearbeitet, das eine Kapazität von etwa drei bis vier Tonnen hatte und hei dem drei symmetrisch angeordnete poröse Stopfen 36 benutzt wurden. Jedem der porösen Stopfen 36 wurde Stickstoff mit einer Durchflußgeschwindigkeit van etwa 283 1/min zugeführt. Das hatte eine gute tfälzwirkung durch die gesamte Schmelze hindurch zur Folge. Es

sei festgestellt, daß eine größere Kapazität des Mischgefäßes j

24 zusätzliche poröse Stopfen erfordern kann, um für eine ausreichende Bewegung in der Scbm£elze zu sorgen. ;

Der Silizium- und Kohlegehalt des Metalls wird durch Zuschlagen Ton granulärem Siliziumkarbid erhöht. Siliziumkarbid wird deshalb verwendet, well es sowohl Silizium als auch Kohle enthält, während andere Zuschlage mn* das eine oder andere enthalten. Indem der Silizium- und Kohlegehalt des Metalls im Mischgefäß in der beschriebenen Weise erhöht wird, ISßt sich eine viel genauere Steuerung; der Chemie des Retails beibehalten. Es ist gängige SieSereipraxls, das Kohleaquivalent des Metalls an der KELIe des EaltegefSOes 26 zu überwachen, lack gängiger Praxis werden Huktuatianen im Kohleäquivalent dadurch korrigiert, daß der £egierungsgehalt der Charge angepaSt wird, die in den Kupolofen wandert· Sotkorrekturen. der Chemie des Installs erfolgen auch an

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der Tülle des Ealtegefäßes durch Zuschlag von Härte- oder Erweichungsimpfstoffen. Diese Methode bringt zwei Probleme mit sich. Einmal tritt eine Zeitverzögerung von mindestens einer Stunde vom oberen Ende des Kupolofens zur Tülle auf. Polglich gibt es eine erhebliche Verzögerung zwischen der Zeit, zu der Korrekturen bezüglich der Chemie der Charge vorgenommen werden, die in den Kupolofen gelangt, undcfer Zeit, zu der solche Korrekturen tatsächlich wirksam werden. Mit anderen Worten der zusätzliche Silizium— und Kohlezuschlag zum Kupolofen ist mindestens eine Stunde von dem Haltegefäß entfernt. Das zweite Problem steht mit dem ersten in Beziehung, insofern, als während der Zwischenzeit, Tiegelzuschläge zur Schmelze erfolgen müssen, um Guß herzustellen, der den Vorschriften entspricht. Tiegelzuschläge sind natürlich teuer und erhöhen die Materialkosten des Metalls. Es gibt jedoch Grenzen für die Menge an Material, das zugeschlagen werden kann. Als allgemeine Regel gilt, daß nur 1 bis 3 kg Impfstoff pro Tonne Metall dem Haltegefäß zugesetzt werden können. Standard-Impfstoffe enthalten ein Maximum von ca. 60% Silizium. Polglich kann auf diese Weise eine Erhöhung von nur etwa 0,15/a im Siliziumgehalt erreicht werden.

Indem der Silizium- und Kohlegehalt des Metalls im Mischgefäß erhöht wird, kann eine fast augenblickliche Einstellung des Kohleäquivalents erreicht werden. Das ist so unabhängig von den natürlichen !Fluktuationen im Kohleäquivalent, die während des Schmelzvorgangs auftreten. Darüber hinaus können genauere Ein-

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Stellungen vorgenommen werden. Die Tendenz zur Überkompensation wird verringert, weil die Einflüsse des Siliziumzuschlags fast sofort gemessen werden können. Damit wird ein Großteil Raterei beseitigt.

Das granuläre Siliziumkarbid wird in das Mischgefäß 24 durch ein Rohr 42 eingegeben. Das Rohr 42 wird von einem geeigneten Lagerbehälter (nicht dargestellt) mittels eines elektrisch betriebenen Vibrationsförderers gespeist. Solche Vibrationsförderer sind bekannt und erfordern deshalb keine weitere Beschreibung. Es sei jedoch festgestellt, daß solche Vibrationsförderer ; RheostatSteuerungen zur Steuerung der Durchsatzmenge des Materials enthalten, das in das Rohr 42 gespeist wird. Die Zuschlagmenge pro Zeiteinheit, mit der Siliziumkarbid dem Metall zügeschlagen wird, kann also eingestellt werden, um Fluktuationen ; im Kohleäquivalent zu korrigieren, das an der Tülle des Haltegefäßes 26 gemessen wird. Allgemein wird der Siliziumgehalt der Schmelze auf kontinuierlicher Basis mit einer Geschwindigkeit angepaßt, die je nach dem Siliziumgehalt und/oder dem Kohleäquivalent der Schmelze fluktuieren kann. Wie vorstehend erwähnt, dürften nur geringe Fluktuationen im Silizium- und Kohlegehalt auftreten, v/eil eine beständigere Kohle- und Siliziumkurve von dem geringeren Siliziumzuschlag herrührt.

Während das Mischgefäß 24 hauptsächlich zum Erhöhen des Siliziumgehalts der Schmelze durch Zuschlag von Siliziumkarbid benutzt wird, ist es auch zweckmäßig, angemessene Korrekturen im

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Kohlegehalt in diesem Stadium vorzunehmen. Folglich kann ein zweites Rohr 44 vorgesehen sein, um ein kohlehaltiges Material in die Schmelze einzuführen. Kohlehaltiges Material (z.B. Graphit) wird nur zugeschlagen, wenn die Notwendigkeit besteht, den Kohlegehalt der Schmelze über den zu erhöhen, der durch die Zugabe des Siliziumkarbids erreicht werden kann. Hit anderen "Worten, es ist vorgesehen, das kohlehaltige Material nicht in die Schmelze einzugeben, auf kontinuierlicher Basis, wie das allgemein mit dem Siliziumkarbid der Fall ist, weil der Kohlegehalt normalerweise nahe an der Sollmenge an der Kupolofentülle liegt. Das liegt zum Teil daran, daß der Kohlegehalt besser /jest euert werden kann und daß mehr Kohle aufgenommen werden kann, weil die Beschränkungen entfallen, denen der Schmelzvorgang unterliegt, dadurch, daß der Siliziumgehalt aufrechterhalten werden muß. Ein elektrisch betriebener Vibrationsförderer kann ebenfalls benutzt werden, um eine dosierte Menge kohlenhaltigen Materials dem Speiserohr 44 zuzuführen.

Falls darüber hinaus der Kohlegehalt des Metalls an der Kupolofentülle zu hoch wird, kann ein drittes Speiserohr 46 benutzt werden, um ein geeignetes Material zuzuschalgen, damit nur der Siliziumgehalt erhöht wird. Beispielsweise kann Ferrosilizium in die Schmelze durch das dritte Speiserohr 46 eingegeben werden. Das Ferrosilizium hält den Kohlegehalt der Schmelze und erhöht gleichzeitig den Siliziumgehalt. Ferrosilizium wird jedoch nur auf periodischer Basis zugeschlagen, wenn das erforderlich ist,

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weil kontinuierliche Zuschläge von Ferrosiliziura schließlich die Schlackeschicht in dem Haltegefäß verfestigen. Wie erinnerlich, v/erden jedoch die signifikanten Vorteile, wie sie hier beschrieben worden sind, dadurch erreicht, daß der Siliziumgehalt der Schmelze durch den kontinuierlichen Zuschlag von Siliziumkarbid zur Schmelze erhöht v/erden kann.

Einer der signifikanten Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens 3ind die großen Einsparungen, die bei den Material- und Brennst of fkosten erreicht v/erden können. Auf Grund der Tatsache,· daß die Metalle und die Zuschläge die Hauptquelle für das Silizium im Metall nicht sein müssen, läßt sich eine größere Flexibilität bei der Zusammenstellung der Anfangskupölcharge erreichen. Wie vorstehend erwähnt, ist es gängige Praxis, in die Anfangscharge einen großen Anteil von Metallen aufzunehmen, die relaitv hohe Siliziumgehalte haben. Deshalb bilden Roheisen, Gießereirückstände, und angekaufter Gußeisenschrott den Großteil der Charge. V/eil bei Arbeiten mit dem hier beschriebenen Verfahren es nicht mehr erforderlich ist, daß die Metalle die Siliziumquelle bilden, können Metalle'mit geringeren Siliziumgehalten benutzt werden. Mit anderen Worten, größere Mengen an Stahlschrott und Gußeisenspänen können benutzt werden, um die Kupolofencharge zu bilden. DJe se Metalle sind erhblich billiger als jene Metalle, die höhere Siliziumgehalte enthalten. Die Verwendung Silizium enthaltenden Zuschlägen kann auch entfallen. Darüber hinaus erhöht die Verringerung des Siliziumgehalts der Kupolofencharge die Kohlerückgewinnung aus dem Koks, der verv/en-

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det wird. Folglich kann die Koksmenge verringert v/erden, um die gewünschte Temperatur aufrechtzuerhalten. Eine Verringerung der Koksraenge erhöht auch 'lie Gchmelzgeschwindigkeit des Kupolofens, weil weniger Materiell eingegeben wird. Es ist festgestellt worden, daß eine urn 15>j höhere Schmelzgeschwindigkeit gegenüber der ochmelzgeschwindigkeit einer Standardcharge erreicht v/erden kann.

Tabelle I gibt als Beispiel die Chargenzusaramensetzung einer Standardcharge nach gängiger Gießereipraxis und zweier modifizierter Chargen an, die nach der Erfindung zusammengestellt sind. Es wird darauf hingewiesen, daß die modifizierten Chargen erfolgreich im Produktionsmaßstab geschmolzen worden sind.

Tabelle I

Mögliche Modifikationen in der Standard-Kupolofencharge

Standard- Modifizierte Modifizierte

Material Stahl

Gußeisen ^^a' Späne ^ ' SiC-Briketts Ferrosilizium Koks ^⁰' SiC (Korn) ^^d

(a) Enthält Roheisen, Gießereirückstände, angekauftes Gußeisenschrott.

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Charge	Charge I	Charge II
w/ ο	V//O	w/ ο
30,0	60	67
68,25	39,5	0
0	0	32,5
1,5	0	0
0,5	0,5	0,5
15,7	12,9	14,0
0	1,6	1,95

(b) Gußeisenspäne in kaltgeforiaten Briketts.

(c) Verhältnis von Eisen zu Koks etwa 6:1.

(d) Dein Metall in Hischgefäß zugeschlagen.

Die Kostenvorteile der modifizierten Chargen, die in Tabelle I angegeben sind, sind sofort durch Berechnen der laufenden Kosten pro Tonne Stahlschrott und -späne im Vergleich zu Roheisen, Gießereirückständen und angekauftem Gußeisenschrott ersichtlich. Zu jetzfcigen Preisen lassen sich Einsparungen in der Größenordnung von 12,50 DH bis 25 DM pro Tonne geschmolzenen Iletalls leicht erreichen. Es sei ferner darauf hingewiesen, daß die Schmelzgeschwindigkeit um 30% höher für die modifizierte Charge I i3t, verglichen mit der Standardcharge, und um 20'ο höher für die modifizierte Charge II. Damit kann der Kupolofenwirkungsgrad erhöht werden, um die wirtschaftlichen Vorteile welter zu erhöhen.

Während etwas Zuschlagsilizium in den beiden modifizierten Chargen in der Form von Perrosilizium erscheint, hat sich herausgestellt, daß keine Silizium enthaltenden Zuschläge erforderlich sind. Eine Charge, die aus 70 W/ο Stahlschrott und 30 w/o Gußeisenspänen zusammengesetzt war, wurde ohne Zuhilfenahme irgendv/elcher Silizium enthaltenden Zuschläge geschmolzen. Der veranschlagte und festgestellte Siliziumgehalt an der Tülle betrug 0,9 Gew.-% Der Siliziumgehalt wurde erfolglich im Mischgefäß durch das "beschriebene Verfahren auf 3,45 Gew.-% erhöht, eine Zunahme von mehr als 2,5 Gew.-% Silizium. Der entstandene

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Siliziumgehalt Silieiumgehalt liegt weit höher als der normale Siliziumbedarf für Grauguß und demonstriert damit die Fähigkeit des Verfahrens, den Silieiumgehalt der Sohmelee von einem relativ niedrigen auf einen kommerziellen Standardwert erfolgreich zu erhöhen.

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Claims (8)

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen, dadurch g e k ennzeichnet, daß eine Anfangscharge vorgesehen wird, die einen Siliziumgehalt unter dem benötigten Siliziumgehalt hat, die Charge geschmolzen wird, die Schmelze einem Mischgefäß zugeführt wird, der Siliziumgehalt durch Zuschlag von granulärem Siliziumkarbid zum Mischgefäß unter gleichzeitiger Bewegung der Schmelze erhöht wird und die ; mit Silizium angereicherte Schmelze vom Mischgefäß wegge- j leitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Zuschlag des granulären Silizium)-karbide der Siliziumgehalt der Schmelze um 0,50 bis 2,50

Gew.-# erhöht wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewichtsanteil von Stahl und

anderen eisenhaltigen Materialien geringen Siliziumgehalts in der Anfangscharge höher als der Gesamtgewichtsanteil

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von Roheisen, Gießereirückständen und anderen eisenhaltigen Materialien mit relativ hohem Siliziumgehalt ist.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bewegen der Schmelze Gas unter Druck durch mehrere poröse Stopfen eingeleitet wird, die sich am Boden des Mischgefäßes befinden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlegehalt der Schmelze durch Zuschlagen eines geeigneten kohlehaltigen Materials zum Mischgefäß erhöht wird.

6. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen, dadurch

! gekennzeichnet, daß ein Kupolofen mit einer

Charge beschickt wird, die einen Gesamtsillziumgehalt hat, der unter dem benötigten Siliziumgehalt liegt, die Charge geschmolzen wird, die Schmelze einem Mischgefäß zugeführt wird und der Siliziumgehalt der Schmelze um mindestens etwa 0.50 Gew.-96 durch einen im wesentlichen kontinuierliche Zuschlag von einem Silizium enthaltenden Material zum Mischgefäß erhöht wird, während die Schmelze gleichzeitig dadurch in Bewegung gehalten wird, daß das Gas unter Druck durch den Boden des Mischgefäßes zugeleitet wird, derart, daß eine Vermischung des Siliziums mit der Schmel-

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ze erfolgt, sowie die mit Silizium angereicherte Schmelze zu einem Haltegefäß geleitet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Silizium enthaltende Material, das der Schmelze zugeschlagen wird, Siliziumkarbid in Granulatform ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Schmelze durch Einleitung von Gas unter Druck durch mehrere poröse Stopfen erfolgt, die sich unten im Mischgefäß befinden, derart, daß eine extensive Wälzbewegung der Schmelze innerhalb des Mischgefäßes erfolgt.

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