DE2757444A1

DE2757444A1 - Verfahren zur herstellung von gusseisen zum giessen in einer giesserei

Info

Publication number: DE2757444A1
Application number: DE19772757444
Authority: DE
Inventors: Christian Pierre Marie Allain
Original assignee: Pont a Mousson SA
Current assignee: Pont a Mousson SA
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1978-06-29
Also published as: FR2375326A1; AU501506B1; DE2757444C3; US4252559A; BR7708592A; FR2375326B1; ZA777551B; DE2757444B2

Description

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Pat.-An·. H.rrrnann-Tr.nl.portl Fernsprecher: S tO 13	Dlpl.-lng. W. Herrmann-Trentep<		rcrnepreOhei \ 3B 3011 3t 30 12
S 10 14	97 S		383013
Telegmmmanjchrllt:	PATENTANWÄLTE f- ' O	, Telograrnmanschrlfl:
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In der Antwort UtIe angeben Zuschrift bHte nadtr

München

Verfahren zur Herstellung von Gußeisen zum Gießen in einer Gießerei

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Gußeisen aus vorreduziertem Eisenerz, das zu« Gießen (Formen) in der Gießerei entweder direkt beim ersten Schmelzen oder beim zweiten Schmelzen nach dem Vergießen des Gußeisens der ersten Schmelze zu einem Barren verwendet werden kann.

Es ist bekannt, daß ein elektrischer Lichtbogenofen fur die Herstellung von Stahl aus vorreduziertem Eisenerz oder Schwammeisen verwendet werden kann. Ein solches Verfahren ist bereits in der französischen Patentschrift 1 481 142 beschrieben. Darin ist nur

die Herstellung von Stahl mit Kohlenstoffgehalten von 0,40 bis 0,50 % beschrieben. Obgleich es bei der Herstellung von vergießbarem Gußeisen wenig gebräuchlich ist, ist es auch bereits bekannt, daß ein elektrischer Lichtbogenofen im Prinzip für die zweite Schmelze, d.h. für das erneute Schmelzen von Barren oder Gußstücken,verwendet werden kann.

In der französischen Patentschrift 487 844 ist ferner ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen aus Eisen oder Stahl in einem Elektroofen beschrieben, bei dem Flußmittel zur Bildung einer Schlacke auf der Oberfläche des geschmolzenen Eisens sowie ein kohlenstoffhaltiges Material entweder bei der Einfuhrung des Metalls oder während oder nach der Herstellung der Schmelze eingeführt werden. Diese Patentschrift betrifft jedoch nur die Herstellung von Gußeisen aus bereits vorher hergestellten Produkten, d.h. aus Eisen oder Stahl.

In der deutschen Patentschrift 954 699 ist außerdem ein Verfahren zum Schmelzen von Eisenprodukten in einem Lichtbogenofen beschrieben, bei dem man zuerst einen Teil der Gesamtcharge und dann, wenn die eingeführte Masse geschmolzen ist, den Rest der Charge einfuhrt· Diese Patentschrift betrifft jedoch nicht die Herstellung von Gußeisen und in ihr werden nur solche Eisenprodukte verwendet, die bereits hergestellt worden sind einschließlich des Gußeisens selbst.

Mit der vorliegenden Erfindung wird nun das Problem einer möglichst anpassungsfähigen Belieferung von Gießereien mit flussigen Gußeisen gelöst, wobei man von Beschickungen aus einem vorreduzierten

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Eisenerz mit verhältnismäßig variablen Eisengehalten ausgeht. Unter einer anpassungsfähigen Versorgung ist eine kontinuierliche oder intermittierende Versorgung und die beliebige Herstellung von geringen, mittleren und großen Mengen eines Gußeisen-Formic or pe rs zu verstehen, wobei man eine oder mehrere Schmelzapparate in Abhängigkeit von dem Bedarf in Betrieb nimmt.

Es wurde nun gefunden, daß man zur Herstellung von Gußeisen aus vorreduziertem Eisenerz einen elektrischen Lichtbogenofen verwenden kann.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen, bei dem man in einen elektrischen Lichtbogenofen Eisenprodukte und Flußmittel einfuhrt zur Herstellung eines Metallbades und von Schlacke und bei dem man dem Metallbad Kohlenstoff zusetzt, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man als Eisenprodukte vorreduzierte Erze verwendet, die man kontinuierlich zwischen die Elektroden des Ofens einfuhrt, daß man während der Bildung des Metallbades ein Carburierungsmittel einfuhrt, um den Kohlenstoffgehalt des Metallbades auf einen Wert zwischen 1,7 und 6,7 % zu bringen, daß man anschließend die Schlacke durch Abschöpfen auf an sich bekannte Weise entfernt und erforderlichenfalls den Kohlenstoffgehalt des Gußeisens durch Zugabe eines Garburierungsmittels auf den gewünschten Wert einstellt und das Gußeisen in Formen gießt.

Durch Verwendung eines elektrischen Lichtbogenofens in Form einer oder mehrerer Einheiten und aufgrund der Möglichkeiten, die einer

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solchen Schmelzapparatur gegeben sind, wird das Problem der Anpassungsfähigkeit der Zufuhr von flussigem Gußeisen gelöst.

Dank dieser Apparatur ist es auch möglich, vorreduzierte Eisenerze zu verwenden, deren Eisengehalt innerhalb verhältnismäßig breiter Grenzen variieren kann, beispielsweise, jedoch nicht ausschließlich, zwischen 60 und 90 %. Außerdem werden dadurch die Schwierigkeiten der Anreicherung des Metallbades an Kohlenstoff Überwunden. Beim Schmelzen von vorreduzierten Produkten, die in der Regel einen variablen Mengenanteil Eisenoxid und Kohlenstoff enthalten, beobachtet man nämlich eine mehr oder minder starke Freisetzung von Kohlenstoff als Folge der Reduktionsreaktion der Eisenoxide durch Kohlenstoff.

Im Falle eines Kohlenstoffgehaltes des Metallbades von weniger als etwa 0,5 % kann diese Reaktion im allgemeinen durch die Zufuhrungsmenge der vorreduzierten Produkte kontrolliert werden. Auf diese Weise vermeidet man, daß zu viel Kohlenmonoxid auf einmal in Form von Blasen freigesetzt wird, die ein Sieden des Bades hervorrufen. A priori hätte man annehmen können, daß bei Verwendung von Metallbädern mit mehr als 1 % Kohlenstoff eine augenblickliche Blockierung der oben genannten Reaktion zur Reduktion der restlichen Eisenoxide der vorreduzierten Erze, gefolgt von einem heftigen Start dieser Reaktion,beträchtliche Gefahren durch das Verspritzen von flussigem Metall mit sich bringt. Gegen alle Erwartung wurde jedoch gefunden, daß dann, wenn man die oben genannten Kohlenstoffgehalte des Metallbades überschreitet, d.h. den Kohlenstoffgehalt des Metallbades auf Über 1,7 % ansteigen läßt, die Reaktion zur Reduktion der restlichen Eisenoxide durch Kohlenstoff,

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die häufig als Decarburierung bezeichnet wird, auch bei Kohlenstoff gehalten des Metallbades von mehr als 1,7 JC kontrolliert (gesteuert) werden kann. Dadurch ist es möglich geworden, der Charge und während des Schmelzens eine beträchtliche Menge Kohlenstoff zuzusetzen»

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Erzielung eines höheren prozentualen Kohlenstoffgehaltes in dem hergestellten Gußeisen hat den Vorteil, daß fur den Fall, daß die chemische Analyse der vorreduzierten Produkte gut ist, die Produktivität des Ofens dadurch erhöht wird, daß man einen Teil der Carburierung des Metalls in der Zwischenzeit durchfuhrt, d.h. ohne daß zusätzliche Zeit erforderlich ist, und daß der Gesamtverbrauch an elektrischer Energie, bezogen auf die Tonne hergestellten Gußeisens, vermindert wird bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer zufriedenstellenden Kohlenstoffausbeute.

Wie bereits oben angegeben, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren eine Hauptcarburierungsphase bei der Bildung des Metallbades und, falls erforderlich, eine komplementäre Carburierungsphase nach der Schlackenentfernung· Diese komplementäre Phase ist offensichtlich Überflüssig, wenn man am Ende der ersten Carburierung den gewünschten Kohlenstoffgehalt erhält.

Zur Herstellung von Gußeisen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 3,5 % ist es jedoch von Vorteil, die Carburierung in zwei Phasen durchzufuhren, da man dann eine bessere Gesamtausbeute an Kohlenstoff erhält. Beim Schmelzen eines Metallbades mit hohen Kohlenstoffgehalten entsteht nämlich ein verhältnismäßig

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großer Verlust an Kohlenstoff durch Oxydation.

An das erfindungsgemäße Verfahren kann sich eine Nachbehandlung anschließen, die darin besteht, daß man das Gußeisen einer letzten Feineinstellung unterwirft, indem man beim Gießen in Formen bestimmte Elemente, wie Silicium, dem in die Gießrinne des Ofens fließenden Gußeisen zusetzt. Man kann außerdem das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erhaltene Gußeisen einer Kugelbildungs- bzw, Nodularisationsbehandlung unterwerfen zur Herstellung von duktilen Gußeisen-Formkörpern oder von Kugelgraphitgußeisen. Man kann dem Gußeisen auch Perlit bildende Agentien zusetzen.

Weitere charakteristische Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beiliegenden Zeichnung, die beispielhafte Ausfuhrungsformen der Erfindung zeigt. Im einzelnen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens und

Fig. 2 eine zusammenfassende Darstellung der verschiedenen Phasen des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Die Vorrichtung zur Durchfuhrung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in der Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung dargestellt ist, umfaßt t

- einen kippbaren elektrischen Drei-Phasen-Lichtbogenofen 1 mit drei Elektroden 2 (von denen nur zwei in der Schnittansicht zu erkennen sind). Dieser Ofen weist eine Öffnung 3 zur Schlacken-

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entfernung (Reinigung) auf, die auch zur Einfuhrung einer Blaslanze dienen kann, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einblasen von Pulvern verwendet wird. Quer Über der Wölbung des Ofens ist eine Einfuhrungsöffnung 4 vorgesehen. Der Ofen ist mit einer Gießrinne 5 ausgestattet;

- eine Einrichtung zur kontinuierlichen Zuführung von vorreduzierten Produkten, die außer nicht dargestellten Lagertrichtern feste Verteiler 6 und abnehmbare Verteiler 7, eine durch ein geneigtes Rohr 9 verlängerte Aufnahmerinne 8 aufweist, welche die Zufuhrungsöffnung 4 so durchquert, daß die vorreduzierten Erze, die durch das Rohr 9 in den Ofen 1 eingeführt werden, einen Aufprallpunkt P aufweisen, der zwischen den drei Elektroden 2 liegt;

- eine Einrichtung zur Einfuhrung von Pulvern, von denen nur eine Blaslanze 10 hier in der Position dargestellt ist, in der durch die Schlackenentfernungsöffnung (Reinigungsöffnung) 3 des Ofens eingeblasen wird;

- eine Einrichtung zur Nachbehandlung, d.h. eine Einrichtung zur Einfuhrung der Zusatzelemente in das Gußeisen am Ausgang des Ofens 1; diese oberhalb der Gießrinne 5 angeordnete Einrichtung besteht aus einem Trichter (einer Rutsche) 11, die durch ein Rohr 12 verlängert ist, welche die Einführung der Zugabeelemente in den Gießkanal erlaubt, die dazu dienen, um dem Gußeisen die endgültige Zusammensetzung zu geben, d.h. eine Endabstimmung durchzufuhren beim Formgießen in einen Hohlraum 13. Diese Elemente bestehen beispielsweise aus Ferrosilicium.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung stellt man erfindungsgemäß ein Basis-Gußeisen fur das Vergießen in der Gießerei auf die nachfolgend

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angegebene Weise her (vgl. Fig* 2):

Phase der Einfuhrung des vorreduzierten Erzes und des Schroelzens des Erzes (A) sowie der mindestens teilweisen Carburierung des Metollbades (B)

A) Man beginnt mit einem Ofen 1, der gegebenenfalls und fakultativ einen Badfuß, d.h. noch einen Boden von flussigem Gußeisen, enthält, der sich bis in eine geringe Höhe, bezogen auf die Gesamthöhe, erstreckt. Dieser Badfuß kann entweder zurückgeblieben sein als Folge des vorhergehenden Formgießens - er hat noch einen Kohlenstoffgehalt, der mit demjenigen identisch ist, der am Schluß der Herstellung erhalten wird - oder er kann als Folge der vorhergehenden Schmelze in dem Lichtbogenofen, aus einem bestimmten Mengenanteil von vorreduzierten Erzen bestehen, denen beim Beschicken der erforderliche Kohlenstoff zugesetzt worden ist, um in dem Metallbad den gewünschten Kohlenstoffgehalt zu erzielen.

Der elektrische Ofen 1, der mittels des Verteilersystems 6 und 7, der Rutsche (Rinne) 8 und des Rohres 9bei der gewünschten Leistungsstarke gehalten wird, wird kontinuierlich mit vorreduzierten Erzen (in Form von StUcken, KUgelchen, Agglomeraten) beschickt, die im wesentlichen metallisches Eisen, etwas Eisenoxide, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid, Kohlenstoff und einen noch geringeren Prozentsatz an Elementen, wie Phosphor, Schwefel, Mangan, Chrom, Vanadin, Titan und anderen mineralischen Elementen, wie sie Üblicherweise in Eisenerzen enthalten sind,entholten. Mittels des Verteilers 6 stellt man die Zuflußmenge an vorreduzierten Erzen so ein, daß bei der Bildung des Metallbades die gewünschte Temperatur erhalten wird.

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Wie an sich bekannt, fuhrt man unter Verwendung einer Blaslanze 10 außer vorreduzierten Produkten noch Flußmittel (Kalk, Dolomit, Flußspat) ein, welche die Bildung einer fließfähigeren Schlacke erlauben, welche die gewünschten Basizittitseigenschaften ergibt (die Basizittitseigenschaften werden dargestellt durch die Verhältnisse Ca0/SiO₂ und (CaO + MgO)/(SiO₂+Al₂O₃)).. Die Einfuhrung der Flußmittel kann wie folgt durchgeführt werden: eine erste Hälfte zu Beginn der kontinuierlichen Einfuhrung der vorreduzierten Erze und die andere Hälfte etwa in der Mitte dieser kontinuierlichen Einfuhrung.

Man kann aber auch, wenn es nicht möglich war, einen Badfuß zu erhalten, anstatt den Lichtbogenofen 1 kontinuierlich mit vorreduzierten Eisenerzen zu beschicken, wobei der Lichtbogenofen auf das Maximum seiner Leistung eingestellt ist, auch mit einer Beschickung beginnen, die etwa 20 % der vorreduzierten Eisenerze, bezogen auf die Gesamtbeschickung der einzuführenden vorreduzierten Eisenerze_/ beträgt, wobei man den Ofen 1 auf eine geringe Leistung einstellt, und dann, wenn diese erste eingeführte Masse geschmolzen ist, bei der Hauptausfuhrungsform die Durchfuhrung vervollständigen durch kontinuierliche Einfuhrung von etwa 80 % der Gesamtbeschickung an vorreduzierten Erzen, wobei man den Ofen 1 auf seine maximale Leistung einstellt.

B) Die Hauptcarburierungsphase läuft ab während der oben genannten Erzbeschickungsvorgänge A. Sie besteht darin, daß man eine Carburierung des Metallbades durchfuhrt:

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- entweder durch Einführen von Stücken eines Carburierungsmittels (Graphit, Kohle, Koks), dessen Korngröße im allgemeinen zwischen 5 und 10 mm liegt, durch kontinuierliche Beschickung mittels der Rutsche 8 und des Rohres 9,

- oder durch intermittierendes Einblasen von pulverförmigem Carburierungsmittel (Graphit, Kohle, Koks) mittels der Lanze 10 und einer an sich bekannten Einrichtung. Die Korngröße des Pulvers wird in Abhängigkeit von der vorhandenen Vorrichtung gewühlt und sie liegt im allgemeinen zwischen 0 und 5 mm.

In Abhängigkeit von der chemischen Analyse der verwendeten vorreduzierten Produkte und der für das fertige Gußeisen gewünschten chemischen Analyse, insbesondere was die restlichen Elemente (wie z.B. Chrom, Mangan und Vanadin) anbetrifft, ist diese Carburierung mehr oder weniger stark, um die Reduktion der Oxide der genannten restlichen Elemente duxdiKohlenstoff zu begrenzen.

Fur den Fall, daß die chemischen Analysen der vorreduzierten Erze und des gewünschten Gußeisens miteinander kompatibel sind, kann man diese erste Carburierung bis zu einenri Kohlenstoffgehalt des Metallbades über 2,5 % hinaus treiben. Entgegen jeder Erwartung treten nämlich die Phänomene der Verzögerung der "Entkohlung" oder der Reduktion der restlichen Oxide (der Oxide von Eisen oder anderen Elementen) nicht auf. Das ist auf die kontinuierliche Einführung dieser Oxide durch die gleichfalls kontinuierliche Beschickung der vorreduzierten Erze mittels der Rutsche (Rinne) 8 und des Rohres 9 oberhalb der Zone der Elektroden, wo der Schmelz-Reduktions-Prozeß abläuft, zurückzuführen.

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C) Phase der Schlockenentfernung (Reinigung)

In diesem Stadium wird eine Schlackenentfernung (Reinigung) durchgeführt, indem man einfach den Ofen nach hinten kippt,oder mittels einer Schlackenentfernungsschaufel, wobei man ein von Schlacke freies Bad erholt. Diese Wahl zwischen den beiden Verfahren hängt noch von der Analyse der verwendeten vorreduzierten Erze und derjenigen ab, die für das fertige Gußeisen vorgesehen ist, insbesondere was die restlichen Elemente (Ruckstandselemente) anbetrifft. Insbesondere fuhrt man eine Schlackenentfernung bis zur Erzielung eines blanken Bades (das frei von Schlacke ist) durch, wenn man furchtet, daß eine Reduktion der Oxide von Phosphor, Chrom, Mangan und Vanadin, die beispielsweise in der Schlacke enthalten sind, durch den Kohlenstoff auftritt.

P) Komplementäre Corburierungsphose

Zur Vervollständigung der Carburierung beim Betrieb (Phase A-B) kann man den Kohlenstoffgehalt des Basis-Gußeisens, das bereits in dem Ofen 1 enthalten ist, mittels einer Blaslanze ähnlich der Lanze 10, die ein pulverförmiges Aufkohlungsmittel transportieren kann, einstellen (diese Einstellung des Kohlenstoffgehaltes setzt voraus, daß man eine Probe entnommen hat, um den Kohlenstoffgehalt nach der Phase A-B zu bestimmen). Das heißt riit anderen Worten, daß die Carburierung im allgemeinen in zwei Phasen durchgeführt wird: - eine Hauptcarburierung (Α-B), die im Falle von günstigen chemischen Analysen der vorreduzierten Erze gegebenenfalls dem gewünschten Endgehalt des Gußeisens an Kohlenstoff genügend nahe kommt, und eine Feincarburierung (D), welche die Erzielung des

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letztlich angestrebten Kohlenstoffgeholtes erlaubt.

E) Phase des Vergießens und gegebenenfalls der Nachbehandlung

Man fuhrt das Gießen in Formen in der Meise durch, daß man den Lichtbogenofen 1 kippt. Das Gußeisen fließt . η die Rinne 5. Anstatt den Lichtbogenofen 1 von seinem geschmolzenen Gußeisen vollständig zu entleeren, kann man einen Badfuß zurückbehalten, d.h. einen Boden, der etwa 20 % des Gesamtinhaltes des Lichtbotjenofens ausmacht. Dies hat den Vorteil, daß dadurch die Produktivität des Lichtbogenofens verbessert wird.

Beim Formgießen ist es möglich, eine Nachbehandlung durchzufuhren, die so bezeichnet wird, weil sie nach der Behandlung im Lichtbogenofen 1 durchgeführt wird. Diese Nachbehandlung oder Feinabstimmung besteht darin, daß man dem Gußeisen die für die Erzielung der gewünschten Zusammensetzung erforderlichen Legierungselemente, wie z.B. Silicium, zufuhrt. Diese Elemente werden zweckmäßig mittels der Rutsche (Rinne) 11 und des Rohres 12 in der Nähe des Endes der Gießrinne 5 eingeführt· Die Rinne 5 Überfuhrt ihrerseits das der Feinabstimmung unterworfene Gußeisen in den Hohlraum der Gießform 13, die dann einen Gußeisen-Formkörper enthält. Der Hohlraum 13 kann dann direkt Gießerei formen oder auch Gießerei-Blockformen beliefern im Hinblick auf eine zweite Schmelze oder eine spätere erneute Schmelze zur Füllung der Formen.

Sobald das Basis-Gußeisen bereits inokuliert ist, kann auch eine Kugelbildungsbehandlung (Nodularisation) durchgeführt werden, um

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duktile Gußeisen-Formkörper herzustellen. Diese Behandlung muß möglichst spät vor dem Formen der Formkörper durch statisches Vergießen oder durch Schleuderguß, d.h. möglichst nahe an dem Eintritt der Form oder der Gießkokille,in einem Gießhohlraum, in einerBeschickungsrinne fur die Form oder die Kokille oder auch im Innern der Form oder der Kokille durchgeführt werden. Die Kugelbildung (Nodularisation) kann nach einem der verschiedenen bekannten Verfahren durchgeführt werden, wobei man von reinem oder legiertem Magnesium oder von anderen Kugelbildungs-Agentien ausgeht.

Auch eine weitere Behandlung kann nützlich stan, d.h. die Einfuhrung eines Perlit bildenden Ad jυvans, bei dem es sich um Phosphor oder Mangan oder vorzugsweise um Zinn oder Kupfer handeln kann.

Was insbesondere die Phase A-B anbetrifft, in der die Carburierungsbehandlung durch Einfuhrung eines Garburierungsmittels in den Lichtbogenofen stattfindet, so wurde festgestellt, daß diese Behandlung für den Fall, daß die chemische Qualität der vorreduzierten Produkte gut ist, in vorteilhafter Weise die Erhöhung der Produktivität des Lichtbogenofens, die Herabsetzung des elektrischen Gesamtenergieverbrauchs, bezogen auf die Tonne an gebildetem Gußeisen_/erlaubt bei gleichzeitiger Erzielung einer zufriedenstellenden Ausbeute an Kohlenstoff.

Die Erfindung wird durch die nachfolgend beschriebenen Beispiele, die qualitative und quantitative Angaben in bezug auf durchgeführte Versuche enthalten, näher erläutert, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein. Die vorstehend und nachfolgend angegebenen Prozentsätze beziehen sich, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

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Beispiel 1

Statische Formung von Gußstücken aus einem duktilen Gußeisen, a) Eingeführte Ausgangsmaterialien:

Man verwendet Kugelehen aus einem vorreduzierten Erz schwedischen Ursprungs, das im wesentlichen eine Korngrößenverteilung von bis 16 mm und die nachfolgend angegebene chemische Analyse hat: Gesamteisen (Fe+Eisenoxide FeO + Fe₀O-) 92,4 % metallisches Fe 85,1 %

C 1,1 %

SiO₂ ^A12°3 CaO

P, Mn, S Cu, Cr

V, Ti zwischen 0,15 und 0,3 %

2,02 % 0,7 % 0,25 % 0,55 %

C0,02 %

Man verwendet die folgenden Ausgangsmaterialien (pro Tonne des fertig abgestimmten Gußeisens)

vorreduzierte Erze

Dolomit

Kohlenstoff Ferrosilicium mit 75 % Silicium

1050 bis 1200 kg 30 bis 45 kg 3 bis 5 kg

50 bis 60 kg bei einem Kohlenstoffgehalt von 4 %

24 bis 26 kg bei einem Siliciumgehalt von 1,9 %

Der Kohlenstoff wird bereits in den Phasen B und D zugesetzt (in der Phase B beträgt die Gesamtausbeute an Kohlenstoff etwa 80 bis 85 %

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und in der Phase D beträgt sie höchstens 75 %).

b) Lichtbogenofen: Kapazität 6 bis 7 Tonnen, Leistungsaufnahme

3000 KVA.

c) Zusatzeinrichtungen fur den Lichtbogenofen (Fig. 1): Einrichtungen zur kontinuierlichen Einfuhrung von vorreduzierten Eisenerzen, zum Einfuhren des Aufkohlungsmittel in das Metallbad, zum Einfuhren von Flußmitteln in Pulverform und eine Einrichtung zur Verteilung der Legierungselemente in der Gießrinne.

Für die komplementäre Zugabe von pulverfurmigem Graphit durch Einblasen in das Schmelzbad verwendet man eine Einrichtung, wie sie Üblicherweise für die Dephosphorierung verwendet wird, d.h. eine Pulver-Blaslanze.

d)Basis-Gußeisen, das aus dem Lichtbogenofen am Ende der Phase

erhalten wird.

Kohlenstoff 3,7 bis 4 % Silicium 1,65 bis 2,10 % Phosphor weniger als 0,08 % Schwefel weniger als 0,14 % Mangan weniger als 0,07 % Chrom höchstens 0,013 % Aluminium zwischen Spurenmengen

und Prozentsätzen bis zu 0,025 und 0,030 %

Vanadin zwischen 0,006 und 0,070 % Titan zwischen Spurenmengen und

Prozentsätzen von 0,08 bis 0,030 JC.

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Der Rest besteht hauptsächlich aus Eisen und aus sehr geringen Prozentsätzen an anderen Metallen.

e) Formgießen und Endbehandlungen des Gußeisens. Nach der Feinabstimmung des Gußeisens in der Rinne 5 bein Austritt aus dem Lichtbogenofen mittels eines Zusatzelementes, das hauptsächlich Silicium enthält, Überfuhrt man den Inhalt der Gießform 13 in einen Induktionsofen zum erneuten Erwärmen bis auf 1500 C und man gießt das Gußeisen bei 1500 C in eine Teekannenform. Dann fuhrt man eine Kugelbildungsbehandlung mittels einer Magnesium enthaltenden Legierung (Ferrosilicomagnesiuin FeSiMg mit oder ohne Ferrosilicomischmetall) durch. Die so eingeführte Menge an reinem Magnesium variiert in Abhängigkeit von der Art der hergestellten gegossenen Formkörper und dem angewendeten Behandlungsverfahren von 1 kg/t im Falle des sogenannten Verfahrens MAP (französische Patentschrift 1 547 409) bis 1,4 kg/t im Falle des "Sandwich¹¹-Behandlungsverfahrens bei Prozentsätzen an restlichem Magnesium in der Größenordnung von 0,025 % (an Magnesium, das in dem Gußeisen zurückbleibt). Schließlich fuhrt man eine Inokulierung unmittelbar vor dem Vergießen in Formen durch durch Zugabe einer Ferrosiliciumlegierung mit 75 % Silicium (in einer Menge von beispielsweise 0,2 bis 0,5 %, bezogen auf das Gewicht des behandelten Gußeisens).

Auf diese Weise wurden Gußeisen-Gitterroste fur öffentliche Wege gegossen, die fehlerlos waren, mit einer Magnesiumausbeute (Verhältnis von eingeführtem Magnesium zu in dem geformten Gußeisen enthaltenen Magnesium) von mindestens 20 % und einer Siliciumausbeute von etwa 100 %. Es wurden auch Rohr-Gegenflansche mit analogen Ergebnissen gegossen (geformt).

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f) Struktur und mechanische Eigenschaften der Gußstücke. Die oben genannten Gußstücke bzw. Formkörper (Gitterroste, Gegenflanschen) bestehen aus duktilem Gußeisen mit 90 % vollkommen rundem Graphit mit einer Kugelchen dichte (die bei zunehmender Dicke abnimmt, wie das normalerweise der Fall ist) von 350 KUgelchen/mm (bei einer Dicke von 25 mm) bis 750 KU-

gelchen/mm (bei einer Dicke von 4 mm) entsprechend den Gußeisen-Formkörpern, die nach bekannten Verfahren aus im Hochofen hergestelltem, wieder-erwtirmtem und behandeltem Gußeisen hergestellt worden sind.

Die Struktur ist eher ferritisch als perlitisch. Da die Gegenflanschen vollständig ferritisch sind, enthalten die anderen Stucke 10 bis 40 % Perlit, wobei der Prozentsatz ansteigt mit geringerem Gehalt an Si und höherem Gehalt an V. Mindestens in den empfindlichen Zonen (den Rändern der Gegenflanschen), in denen er gesucht wurde, ist Zementit vorhanden. Die Zugfestigkeit liegt

2
zwischen 45 und 50 daN/mm , die Dehnung betrögt * 20 % und die

2 Schockbeständigkeit betrögt * 1,9 daj/cm . Diese beiden zuletzt genannten Eigenschaften sind verbessert.

Wenn man den Perlit-Charakter der Struktur verstärken will durch Erhöhung des Prozentsatzes an Perlit über 50 % hinaus, um den Wert von 50 daN/mm zu Überschreiten oder mindestens diesen Wert zu erreichen, gibt man einen Perlitbildner, wie z.B. Magnesium, oder vorzugsweise Kupfer oder Zinn, vorzugsweise in einem Induktionsofen zu, um das Bad zu homogenisieren. Es wurde nämlich festgestellt, daß die duktilen Gußeisen-Formkörper oder diejenigen mit Kugelgraphit, die aus dem in dem Lichtbogenofen hergestellten Grund-Gußeisen

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hergestellt worden sind, vollkommen geeignet sind, fehlerfreie Formstücke im Hinblick auf die innere Fehlerfreiheit, im Hinblick auf die Qualität des Graphits und ia Hinblick auf die Neigung zur

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weißen Verfestigung/ergeben.
Beispiel 2

Schleudergießen von Rohren aus duktile· Gußeisen.

Man arbeitet wie in Beispiel 1, wobei «an von den gleichen Ausgangs-Materialien ausgeht. Anstatt das aus dea Hohlraum 13 entnommene duktile Gußeisen, das aus dea Lichtbogenofen stammt, direkt zu verwenden, gießt man den Inhalt in Blockformen und schmilzt die Blöcke in einem Induktionsofen um, wobei sich dieses Verfahren als notwendig erwiesen hat wegen der Entfernung des Lichtbogenofens von den Vorrichtungen zum Schleudergießen der Rohre· Durch dieses Umschmelzen wird im Übrigen die Qualität des Gußeisens der ersten Schmelze, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist, nicht verändert. Es werden Rohre mit einem Durchmesser von 150, 200, 250, 350, 400 und 600 mm gegossen. Auf 135 gegossene Rohre kommen 9 Stuck Ausschuß, die anderen sind gut·

a) Analyse des den Lichtbogenofen 1 verlassenden Gußeisens.

Kohlenstoff 3,86 bis 3,92 % Silicium 1,60 bis 1,92 % Phosphor 0,020 bis 0,026 %

Mangan 0,05 bis 0,06 %

Chrom 0,007 bis 0,016 %

Kupfer 0 bis 0,003 %

Nickel 0,025 bis 0,031 %

Vanadin 0,013 bis 0,057 %

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Der Rest besteht in Prinzip aus Eisen, das von anderen Metallen in geringen Gehalten begleitet ist.

b) Teilanalyse des Gußeisens der Rohre·

Silicium 2,07 bis 2,14 % (dieser Gehalt ist

höher als in den Basiö-Gußeisen als Folge der Inokulierungsbehandlung )

Magnesium 0,022 bis 0,023 % (dieser Gehalt tritt

auf als Folge der Kugelbildungsbehandlung)

c) Struktur der Rohre nach de« technischen Glühen.

Der Graphit ist zu «ehr als 80 % kugelartig und zu «ehr als 17 % kugelförmig (der kugelförmige Graphit hat eine in der Norm NF 32201 festgelegte Form, die etwas weniger regelmäßig rund ist als diejenige des kugelartigen Graphits). Die Struktur ist praktisch völlig ferritisch.

Diese Ergebnisse, die vergleichbar sind mit den Üblichen Ergebnissen für durch Schleuderguß hergestellte Rohre aus einem duktilen Gußeisen, das im Hochofen, durch Wiederaufwärmen in einem Mischer und durch Inokulierungs- und Kugelbildungsbehandlung hergestellt worden ist, sind zufriedenstellend. Wie oben angegeben, kann man auch eine Perlitisierung des Gußeisens durchfuhren.

Dieses zweite Beispiel zeigt die vollständige Eignung des erfindungsgemUßen Verfahrens zur Einfuhrung von duktilem Gußeisen in Vorrichtungen zum Schleudergießen von Rohren.

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1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen, bei de· man in einen elektrischen Lichtbogenofen Eisenprodukte und Flußmittel einfuhrt zur Herstellung eines Metallbades und von Schlacke, und bei den nan den Metallbad Kohlenstoff zusetzt, dadurch gekennzeichnet , daß nan als Eisenprodukte vorreduzierte Erze verwendet, die nan kontinuierlich zwischen die Elektroden des Ofens einführt,und daß nan während der Bildung des Metallbades ein Carburierungsnittel einfuhrt, un den Kohlenstoffgehalt des Metallbades auf einen Wert zwischen 1,7 und 6,7 % zu bringen, daß nan anschließend die Schlacke durch Abschöpfen auf an sich bekannte Weise entfernt und erforderlichenfalls den Kohlenstoffgehalt des Gußeisens durch Zugabe eines Carburierungsmittels auf den gewünschten Wert einstellt und das Gußeisen in Formen gießt.

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2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

man zu Beginn etwa 20 % der gesamten Charge aus dem vorreduzierten Eisenerz einfuhrt, wobei man den Ofen auf geringe Leistung einstellt, und dann, wenn die eingeführte Masse geschmolzen ist, kontinuierlich den Rest der Charge aus dem vorreduzierten Erz einfuhrt, wobei man den Ofen auf seine maximale Leistung einstellt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß man beim Vergießen des Gußeisens dem in die Gießrinne des Ofens fließenden Gußeisen Elemente zusetzt, um eine Feineinstellung durchzufuhren.

4. Verfahren zur Herstellung von duktilen Gußeisen-Formkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß man das nach einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 erhaltene Gußeisen einer Nodularisations«· Behandlung unterwirft.

5. Gußstück aus einem duktilen Gußeisen, dadurch gekennzeichnet, daß es nach einem Verfahren nach Anspruch 4 hergestellt worden ist.

6. Rohre aus einem duktilen Gußeisen, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch Schleudergießen des nach einem Verfahren nach Anspruch 4 erhaltenen Gußeisens hergestellt worden sind.

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