DE2757444B2

DE2757444B2 - Verfahren zur Erzeugung von synthetischem Gußeisen

Info

Publication number: DE2757444B2
Application number: DE2757444A
Authority: DE
Inventors: Christian Pierre Marie Maidieres Allain (Frankreich)
Original assignee: Pont-A-Mousson Sa Nancy (frankreich)
Current assignee: Pont-A-Mousson Sa Nancy (frankreich)
Priority date: 1976-12-23
Filing date: 1977-12-22
Publication date: 1980-12-04
Also published as: US4252559A; BR7708592A; AU501506B1; FR2375326B1; DE2757444A1; ZA777551B; FR2375326A1; DE2757444C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von synthetischem Gußeisen hohen Reinheitsgrades aus Eisenschwamm in einem Elektrolichtbogenofen, wobei nach dem Einschmelzen aufgekohlt wird.

Es ist bekannt, daß zur Erzeugung von Stahl aus vorreduziertem Eisenerz oder Eisenschwamm ein elektrischer Lichtbogenofen verwendet werden kann. Ein solches Verfahren ist beispielsweise in der französischen Patentschrift 1481 142 und in der Zeitschrift »Iron and Steel International«, Aug. 1973, S. 347-353, beschrieben. Der bei diesem Verfahren erhaltene Stahl weist Kohlenstoffgehalte von 0,40 bis 0,50% auf. Von der Herstellung von duktilem Gußeisen ist darin jedoch nicht die Rede.

Es ist auch bereits bekannt, wenn auch wenig gebräuchlich, bei der Erzeugung von Gußeisen für das Umschmelzen von Masseln oder Gußstücken, einen Elektrolichtbogenofen zu verwenden. In der französischen Patentschrift 4 87'ϋ4Λ ist ein Verfahren zur Erzeugung von Gußeisen aus Eise;, oder Stahl in einem Elektrolichtbogenofen beschrieben, bei dem entweder bei der Einführung des Metalls oder während oder nach der Herstellung der Schmelze Flußmittel zur Bildung einer Schlacke auf der Oberfläche des geschmolzenen Eisens sowie ein kohlenstoffhaltiges Material (Aufkohlungsmittel) eingeführt werden. Dieses bekannte Verfahren betrifft jedoch nur die Herstellung von Gußeisen aus bereits vorher hergestellten Produkten, d. h. aus Eisen oder Stahl.

In der deutschen Patentschrift 9 54 699 ist ein Verfahren zum Erschmelzen von Eisenprodukten in einem Elektrolichtbogenofen beschrieben, bei dem zuerst ein Teil der gesamten Charge und dann, wenn die eingeführte Masse geschmolzen ist, der Rest der Charge eingeführt werden. Dieses Verfahren betrifft jedoch nicht die Herstellung von Gußeisen und zur Durchführung des bekannten Verfahrens werden nur solche Eisenprodukte eingesetzt, die bereits hergestellt worden sind einschließlich des Gußeisens selbst.

Aus der US-Patentschrift 30 42 513 ist ein Verfahren zur Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen bekannt, bei dem man von einem Eisen-Mineral-Humboldtkonzentrat ausgeht, das in einem Reduktions-Schmelz-Ofen (einem elektrischen Niederschachtofen) unter Verwendung von Kohlepulver reduziert und anschließend in einem Elektrolichtbogenofen nachbehandelt wird. Eine solche Verfahrensweise bringt aber bekanntlich beträchtliche Investitionskosten und einen beträchtlichen Zeitaufwand für die Verwendung dieser beiden verschiedenen öfen und für die Überführung der Metallschmelze aus einem Ofen in den anderen Ofen mil den daraus resultierenden Wärmeverlusten mit sich. Außerdem isl dieses bekannte Vl-; 'uhren nichi anwendbar, wenn zu seiner Durchführung von vorreduzierten Mineralien ausgegangen wird, die Oxide von Carbid-bildenden Elementen, wie Vanadin und Titan, oder von Perlittbildnem, wie Mangan, enthalten, welche die Bildung von kugelförmigem Graphit stören.

Aus »Stahl und Eisen«, 96 (15. Juli 1976), Nr. 14, Seiten 679 bis 682, ist zwar die Verwendung von Schwammeisen bzv/. von Eisen- und Schrottschwämmen zur Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen bekannt, die

ίο Herstellung des Kugelgraphit-Gußeisens erfolgt in diesem Falle jedoch in einem Kupolofen oder in einem Induktionsschmelzofen, keinesfalls jedoch in einem Elektrolichtbogenofen. Auch dieses bekannte Verfahren eignet sich nicht für die Herstellung von Kugelgraphit- Gußeisen aus einem vorreduzierten Mineral oder vorreduziertem Eisenschwamm, das (der) Carbis-bildende oder Perlit-bildende Elemente enthält.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 15 08 222 ist ein Verfahren bekannt, bei dem Eisenschwamm in einem Elektrolichtbogenofen eingeschmolzen und danach in Stahl überführt wird, wobei nebenbei eine Carburierung zur Herstellung von Grauguß vorgesehen ist. Von der Herstellung von duktilem Gußeisen oder Kugelgraphit-Gußeisen ist darin jedoch nicht die Rede, dieses bekannte Verfahren ist auch nicht geeignet für die Herstellung von duktilem Gußeisen oder Kugelgraphit-Gußeisen.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zur Erzeugung von synthetischem Gußeisen hohen

μ Reinheitsgrades aus Eisenschwammaterial, das Verunreinigungen in Form von Oxiden des Chroms, Mangans, Vanadiums und Titans enthält, in einem Elektrolichtbogenofen zu entwickeln, das auf technisch einfache und wirtschaftliche Weise durchgeführt werden kann.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß dadruch gelöst werden kann, daß bei einem Verfahren des eingangs genannten Typs, ausgehend von Eisenschwamm mit Mangan-, Chrom-, Vanadium- und Titanoxiden, der Aufkohlungsvorgang

■•ο in zwei Stufen mit Zwischenabschlacken durchgeführt wird.

Durch die von der Anmelderin gewählte besondere Verfahrensführung des zweistufigen Aufkohlens im Elektrolichtbogenofen, wofür es bislang kein Vorbild giot, wird erreicht, daß in der ersten Verfahrensstufe ein Großteil der Mangan-, Chrom-, Vanadium- und Titanoxide, die in dem eingesetzten Eisenschwamm enthalten sind und einer nachfolgenden Behandlung zur Herstellung von Rugelgraphit-Gußeisen störend entge genstehen, in die Schlacke aufsteigen und daß während dieser Phase gleichzeitig die Restreduktion des F.isenschwamms stattfindet. Durch diese Restreduktion des Eisenschwamms steht überschüssiger Kohlenstoff zur Reduktion der störenden Oxide nicht mehr zur Verfügung, so daß diese Oxide in die Schlacke aufsteigen können. Während des zweiten Verfahrenszuges steht jedoch Kohlenstoff im Überschuß zur Verfügung, so daß die noch in der Schmelze vorhandenen störenden Oxide von Chrom, Mangan, Titan und Vanadium in metallischer Form in die Schmelze überführt werden können, in der sie aufgrund ihrer niedrigen Konzentration einer Behandlung zur Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen nicht entgegenstehen.

^h5 Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens können vorreduzierte Eisenerze bzw. Eisenschwammalerialien verwendet werden, deren Eigengehalte innerhalb verhältnismäßig breiter Grenzen variie-

ren, beispielsweise zwischen 60 und 90%, und die außerdem Mangan-, Chrom-, Vanadium- und Titanoxide enthalten.

Wie bereits erwähnt, umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren zwei Aufkohlungsstufen, nämlich eine Hauptaufkohlung bei der Herstellung der Metallschmelze und eine komplementäre Aufkohlung nach der Zwischenabschlackung. Diese Verfahrensweise eignet sich insbesondere für d?2 Herstellung von Gußeisen mit einem Kohlenstoffgehalt von mehr als 3,5%, da dabei eine bessere Gesamtausbeute an Kohlenstoff erzielt wird. Bei der Herstellung einer Metallschmelze mit hohen Kohlenstoffgehalten entsteht nämlich ein verhältnismäßig hoher Verlust an Kohlenstoff durch Oxidation.

An das erfindungsgemäße Verfahren kann sich eine ι ~> Nachbehandlung anschließen, die darin besteht, daß das erhaltene Gußeisen einer letzten Feineinstellung unterworden wird, indem beim Gießen in Formen bestimmte Zusatzelemente, wie Silicium, dem in die Gießrinne des Ofens fließenden Gußeisen zugesetzt werden. Außerdem kann das erfindungsgemäß erhaltene Gußeisen einer Kugelbildungsbehandlung unterworfen werden zur Herstellung von duktilem Gußeisen oder Kugelgraphit-Gußeisen. Dem Gußeisen können auch Perlitbildner zugesetzt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert Dabei zeigt

F i g. 1 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und jo

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

Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, die in der F i g. I der Zeichnung dargestellt ist, umfaßt:

— einen kippbaren elektrischen Drei-Phasen-Lichtbogenofen 1 mit drei Elektroden 2 (von denen nur zwei in der S.hnittansicht zu erkennen sind). Dieser Ofen weist eine Öffnung 3 zur Schlackenentfernung (Abschlackung) auf, die auch zur Einführung einer Blaslanze dienen kann, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Einblasen von Pulvern verwendet wird. Quer über der Wölbung des Ofens ist eine Einführungsöffnung 4 vorgesehen. Der Ofen ist mit einer Gießrinne 5 ausgestattet;

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

— eine Einrichtung zur Einführung von Pulvern, von denen nur eine Blaslanze 10 hier in der Position dargestellt ist, in der durch die Schlackenentfernungsöffnur.g3desÖfens 1 eingeblasen wird;

— eine Einrichtung zur Nachbehandlung, d. h. eine Einrichtung zur Einführung der Zusatzelemente in das Gußeisen am Ausgang des Ofens 1; diese oberhalb der Gießrinne 5 angeordnete Einrichtung fts besteht aus einem Trichter bzw. einer Rutsche 11, der (die) durch ein R ihr 12 verlängert ist, welche die Einführung der Zusatzelemente in den Gießkanal erlaubt, die dazu dienen, um dem Gußeisen die endgültige Zusammensetzung zu geben, d. h. eine Endabstimmung durchzuführen beim Abstechen in einer Gießpfanne 13. Diese Elemente bestehen beispielsweise aus Ferrosilicium.

Mit Hilfe dieser Vorrichtung stellt man erfindungsgemäß ein Basis-Gußeisen für das Vergießen in der Gießerei auf die nachfolgend angegebene Weise her (vgl. F ig. 2):

Einführung des vorreduzierten Eisenschwamms

und Einschmelzen desselben (A) sowie erste Aufkohlung der Metallschmelze (B)

A) Man beginnt mit einem Ofen 1, der gegebenenfalls einen Sumpf, d. h. noch einen Bodensatz an flüssigem Gußeisen, enthält, der sich bis in eine geringe Höhe, bezogen auf die Gesamthöhe, erstreckt Dieser Sumpf kann entweder zurückgeblieben sein als Folge des vorhergehenden Formgießens — r.r hat noch einen Kohlenstoffgehalt der mit demjenigen identisch ist, der am Schluß des Verfahrens erhalten wird —, oder er kann als Folge des vorhergehenden Einschmelzens in dem Lichtbogenofen aus einem bestimmten Mengenanteil Eisenschwamm bestehen, dem beim Beschicken der erforderliche Kohlenstoff zugesetzt worden ist um in der Metallschmelze den gewünschten Kohlenstoffgehalt zu erzielen.

Der Lichtbogenofen 1, der mittels des Verteilersystems 6 und 7, der Rutsche (Rinne) 8 und des Rohres 9 bei der gewünschten Leistungsstärke gehalten wird, wird kontinuierlich mit vorreduzierten Eisenschwamm (in Form von Stücken, Kügelchen, Agglomeraten) beschickt der 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, enthält Mittels des Verteilers 6 stellt man die Zuflußmenge an Ei ;nschwamm so ein, daß bei der Bildung der Metallschmelze die gewünschte Temperatur erhalten wird.

Wie an sich bekannt, führt 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 Basizitätseigenschaften ergibt [die Basizitätseigenschaften werden dargestellt durch die Verhältnisse CaO/SiOj und (CaO+ MgO)/ (SiOz-I-Al₂Oj)]. Die Einführung der Flußmitte! kann wie folgt durchgeführt werden: eine erste Hälfte zu Beginn der kontinuierlichen Einführung des Eisenschwamms und die andere Hälfte etwa in der Mitte dieser kontinuierlichen Einführung.

Man kann aber auch, wenn es nicht möglich war, einen Sumpf zu erhalten, anstatt den Lichtbogenofen 1 kontinuierlich mit Eisenschwamm zu beschicken, wobei der Lichtbogenofen auf das Maximum seiner Leistung eingestellt ist, auch mit einer Beschickung beginnen, die etwa 20% des Eisenschwamms, bezogen auf die Gesamtbeschickung des einzuführenden Eisenschwamms, beträgt, wobei man den Ofen 1 auf eine geringe Leistung einstellt, und dann, wenn diese erste eingeführte Masse geschmolzen ist, bei der Hauptausführungsform die Durchführung vervollständigen durch kontinuierliche Einführung von etwa 80% der Gesamtbeschickung an Eisenschwamm, wobei man den Ofen 1

auf seine maximale Leistung einstellt.

B) Die erste Aufkohlung erfolgt während der obengenannten Beschickung A. Sie besieht darin, daß man die Metallschmelze aufkohlt:

— entweder durch Einführung von Stücken eines Aufkohlungsmittel (Graphit, Kohle, Koks), dessen Korngröße im allgemeinen zwischen 5 und IO mm liegt, durch kontinuierliche Beschickung mittels der Rutsche 8 und des Rohres 9,

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

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

Für den Fall, daß die chemischen Analysen des Eisenschwamms und des gewünschten Gußeisens miteinander kompatibel sind, kann man diese erste Aufkohlung bis zu einem Kohlenstoffgehalt der Metallschmelze von über 2,5% treiben. Entgegen jeder Erwartung treten nämlich die Phänomene der Verzögerung der Entkohlung oder Reduktion der restlichen Oxide (der Oxide von Eisen oder anderen Elementen) nicht auf. Das ist auf die kontinuierliche Einführung diese Oxide durch die gleichfalls kontinuierliche Beschickung des Eisenschwamms der Rutsche 8 und des Rohres 9 oberhalb der Zone der Elektroden, wo der Schinelz-Reduktions-Prozeß abläuft, zurückzuführen.

C) Schlackenentfernung
(Abschlackung)

In diesem Stadium wird eine Abschlackung durchgeführt, indem man einfach den Ofen nach hinten kippt, oder mittels einer Schlackenentfernungsschaufel, wobei man eine von Schlacke freie Schmelze erhält. Diese Wahl zwischen den beiden Verfahren hängt noch von der Analyse des verwendeten Eisenschwamms und derjenigen ab. die für das fertige Gußeisen vorgesehen ist. insbesondere was die restlichen Elemente (Rückstandselemente) anbetrifft. Insbesondere führt man eine Abschlackung bis zur Erzielung einer blanken Schmelze, die frei von Schlacke ist, durch, wenn man fürchtet, daß eine Reduktion der Oxide von Phosphor, Chrom, Mangan und Vanadin, die beispielsweise in der Schlacke enthalten sind, durch den Kohlenstoff auftritt.

D) Zweite Aufkohlung

Zur Vervollständigung der Aufkohlung 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 Stufe A-B zu bestimmen). Das heißt mit anderen Worten, daß die Aufkohlung in zwei Stufen durchgeführt wird:

— eine Hauptaufkohliing (A-B), die im Falle von günstigen chemischen Analysen des Eisenschwamms gegebenenfalls dem gewünschten Kohlenstoff-Endgehalt des Gußeisens genügend nahe kommt, und
·> — eine Feinaufkohlung (D), welche die Erzielung des letztlich angestrebten Kohlensloffgehal les erlaubt.

E) Vergießen und gegebenenfalls Nachbehandeln

to Man führt das Gießen in Formen in der Weise durch, daß man den Lichtbogenofen 1 kippt. Djis Gußeisen fließt in die Rinne 5. Anstatt den Lichtbogenofen 1 von seinem geschmolzenen Gußeisen vollständig zu entleeren, kann man einen Sumpf zurückbehalten, d. h. einen

i'' Bodensatz, der etwa 20% des Gesamlinhalts des Lichtbogenofens ausmacht. Dies hat den Vorteil, daß dadurch die Produktivität des Lichtbogenofens verbessert wird.

Beim Formgießen ist es möglich, eine Nachbehandlung durchzuführen, die so bezeichnet wird, weil sie nach der Behandlung im Lichtbogenofen I 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 11 und des Rohres 12 in der Nähe des Endes der Gießrinne 5 eingeführt. Die Rinne 5 überführt ihrerseits das der Feinabstimmung unterworfene Gußeisen in den Hohl-

i'i raum der Gießpfanne 13. Die Gießofanne 13 kann dann direkt Gießformen oder auch -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

v> auch eine Kugelgrafitbildungsbehandlung (Nodularisation) durchgeführt werden, um Gußstücke aus duktilem Gußeisen herzustellen. Diese Behandlung muß möglichst spät vor dem Abgießen der Formkörper durch statisches Vergießen oder durch Schleuderguß, d. h.

*o möglichst nahe an dem Einguß der Form oder der Gießkokille, in einem Gießhohlraum, in einer Beschikkungsrinne für die Form oder die Kokille oder auch im Innern der Form oder der Kokille durchgeführt werden. Die Kugeigrafitbildung (Nodularisation) kann nach

■ti einer der verschiedenen bekannten Methoden durchgeführt werden, wobei man von reinem oder legiertem Magnesium oder von anderen Kugelgrafitbildungs-Agentien ausgeht.

Auch eine weitere Behandlung kann nützlich sein,

z. B. die Einführung eines Perlit-bildenden Adjuvan^r bei dem es sich um Phosphor oder Mangan, oder vorzugsweise um Zinn oder Kupfer handeln kann.

Was insbesondere die Stufe A-B anbetrifft, in der die Aufkohlung durch Einführung eines Aufkohlungsmittels in den Lichtbogenofen stattfindet, so wurde festgestellt, daß diese Behandlung für den Fall, daß die chemische Qualität des Eisenschwamms gut ist in vorteilhafter Weise die Erhöhung der Produktivität des Lichtbogenofens, die Herabsetzung des elektrischen Gesamtenergieverbrauchs, bezogen auf die Tonne an erzeugtem 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. Die vorstehend und nachfolgend angegebenen Prozentsätze beziehen sich, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht.

Beispiel I

Statische Formung von Gußstücken

aus einem duktilen Gußeisen
a) Eingeführte Ausgangsmaterialien:

Man verwendet Kügelchen aus einem Eisenf.'iwamm schwedischen Ursprungs, der im wesentlichen eine Korngrößenverteilung von IO bis 16 mm und die nachfolgend angegebene chemische Analyse hat:

Gesamteisen	92.4%
(Fe+ Eisenoxide	85.1%
FeO+Fe₂O₁)	1,1%
metallisches Fe	2.02%
C	0,7%
SiO₂	υ.25^ύ/ό
AI₂O,	0.55%
eau	<0.l%
MgO	< 0.02%
P, Mn₁S	0,15 und 0,3%
Cu, Cr
V₁Ti zwischen

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

Eisenschwamm	1050 bis 1200 kg
Kalk	30 bis 45 kg
Dolomit	3 bis 5 kg
kohlenstoff	50 bis 60 kg bei eine
	Kohlenstoffgehalt ve
	4%
Ferrosilicium mit
75% Silicium	24 bis 26 kg bei einem
	Siliciumgehalt von 1,9%

Der Kohlenstoff wird bereits in den Stufen B und D zugesetzt (in der Stufe B beträgt die Gesamtausbeute an Kohlenstoff etwa 80 bis 85% und in der Stufe D beträgt sie höchstens 75%).

b) Lichtbogenofen:

Kapazität 6 bis 7 Tonnen, Leistungsaufnahme 3000 KVA.

c) Zusatzeinrichtungen für den Lichtbogenofen
(Fig. I):

Einrichtungen zur kontinuierlichen Einführung von Eisenschwamm, zum Einführen des Aufkohlungsmittel in die Metallschmelze, zum Einführen von Flußmitteln in Pulverform und eine Einrichtung zur Verteilung der Legierungselemente in der Gießrinne.

Für die komp'ementäre Zugabe von pulverförmigem Graphit durch Einblasen in die Metallschmelze verwendet man eine Einrichtung, wie sie üblicherweise für die Dephosphoriening verwendet wird, d. h. eine Pulver-Blaslanze.

d) Basis-Gußeisen,

das aus dem Lichtbogenofen am Ende der Stufe D erhalten wird:

3,7 bis 4%

Phosphor

Schwefel

Mangan

Chrom

Aluminium

Vanadin
Titan

weniger als 0,08% weniger als 0,14% weniger als 0,07% höchstens 0,013% zwischen Spurenmengen und Prozentsät7.en bis zu 0.025 und 0,030% zwischen 0,006 und 0,070%

zwischen Spurenmengen und Prozentsätzen von 0,08 bis 0,030%.

Kohlenstoff
Silicium

1,65 bis Zl 0% Der Rest besteht hauptsächlich aus Eisen und aus sehr geringen Prozentsätzen an anderen Metallen.

c) Formgießen und Endbehandlungen des Gußeisens:

Rinne 5 b<:im Austritt aus dem Lichtbogenofen mittels eines Zusatzelementes, das hauptsächlich Silicium enthält, überführt man den Inhalt der Gießpfanne 13 in einen Induktionsofen zum erneuten Erwärmen bis auf 1500⁰C und man gießt das Gußeisen bei 1500⁰C in eine Teekannenpfanne. Dann führt man eine Kugelgrafitbildungsbehandlung mittels einer Magnesium enthaltenden Legierung (Ferrosilicomagnesium 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 I kg/t im Falle des sogenannten MAP-Verfahrens (französische Patentschrift 15 47 409) bis 1,4 kg/t im Falle des »Sandwich«-Behandlungsverfahrens bei Prozentsätzen an restlichem Magnesium in der Größenordnung von 0,025% (an Magnesium, das in dem Gußeisen zurückbleibt). Schließlich führt 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 für 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.

f) Struktur und

mechanische Eigenschaften der Gußstücke:

Die obengenannten Gußstücke bzw. Formkörper (Gitterroste, Gegenflanschen) bestehen aus duktilem Gußeisen mit 90% vollkommen rundem Graphit mit einer Kügeldchendichte (die bei zunehmender Dicke abnimmt, wie das normalerweise der Fall ist) von 350 Kügelchen/mm² (bei einer Dicke von 25 mm) bis 750 Kügelchen/mm² (bei einer Dicke von 4 mm) entsprechend den Gußstücken, die nach bekannten Verfahren aus im Hochofen hergestelltem, umgeschmoizenem und behandeltem Gußeisen hergestellt worden sind. Die Struktur ist eher ferritisch als perlitisch. Da die

Gegenflanschen vollständig ferritisch sind, enthalten die anderen Stücke IO bis 40% Perlit, wobei der Prozentsatz ansteigt mit geringerem Gehall 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 zwischen 45 und 5OdaN/mn?², die Dehnung beträgt >20% und die Schockbeständigkeit beträgt > 1,9 da]/cm².
Wenn man den Perlit-Charakter der Struktur verstärken will durch Erhöhung des Prozentsatzes an Perlit über 50% hinaus, um den Wert von 50daN/mm² 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 die Metallschmelze zu homogenisieren. Es wurde nämlich festgestellt, daß

UtC VIUIVtIICIl VJUUCI3CI

mit Kugelgraphit, die aus dem in dem Lichtbogenofen hergestellten Basis-Gußeisen hergestellt worden sind, sehr gut geeignet sind, fehlerfreie Formstücke im Hinblick auf die innere Fehlerfreiheit, im Hinblick auf die Qualität des Graphits und im Hinblick auf die Neigung zur Weißeinstrahlung zu ergeben.

Beispiel 2
Schleudergießen von Rohren aus duktilem Gußeisen

Man arbeitet wie in Beispiel 1. wobei man von den gleichen Ausgangsmaterialien ausgeht. Anstatt das aus dem Hohlraum 13 entnommene duktile Gußeisen, das aus dem 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 zwischen dem Lichtbogenofen und 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 gegossene Rohre kommen 9 Stück Ausschuß, die anderen sind gut.

a) Analyse der 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%
Der Rest besteht	im Prinzip aus Eisen, das vor:
anderen Metallen	in geringen Gehalten begleitet
ist.

b) Teihinalysc des Gußeisens der Rohre:

Silicium 2,07 bis 2,14% (diese,-

Gehalt ist höher als in dem Basis-Gußeisen als Folge der Inokulierungsbehandlung)

Magnesium 0,022 bis 0,023% (dieser

Gehalt tritt auf als Folge der Kugelbildungsbehandlung)

c) Struktur der Rohre

nach dem technischen Glühen:
Der Graphit ist zu mehr als 80% kugelartig und zu mehr als 17% kugelförmig (der kugeiförmige Graphit hat eine in der Norm NF 32 201 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 Inokrlierungs- und Kugelgraphitbildungsbehandlung hergestellt worden ist, sind zufriedenstellend. Wie oben angegeben, kann man auch eine Perlitisierung des Gußeisens durchführen.

Dieses zweite Beispiel zeigt die hervorragende Eignung des erfindungsgemäßen Verfahrens zur Einführung von duktilem Gußeisen in Vorrichtungen zum Schleudergießen von Rohren.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Erzeugung von synthetischem Gußeisen hohen Reinheitsgrades aus Eisenschwamm in einem Elektrolichtbogenofen, wobei nach dem Einschmelzen aufgekohlt wird, dadurch gekennzeichnet, daß, ausgehend von Eisenschwamm mit Mangan-, Chrom-, Vanadium- und Titanoxiden, der Aufkohlungsvorgang in zwei Stufen mit Zwischenabschlacken durchgeführt wird.