DE2813717A1

DE2813717A1 - METHOD FOR PRODUCING METAL CASTING PIECES

Info

Publication number: DE2813717A1
Application number: DE19782813717
Authority: DE
Inventors: Frank Stuart Death
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1977-03-31
Filing date: 1978-03-30
Publication date: 1978-10-05
Also published as: SE7803592L; NO157606B; NO157606C; CH621953A5; NL179300C; IT1102498B; IT7848708A0; FR2385467A1; AT376454B; MX5384E; FI780978A; JPS53131916A; TR20268A; CA1106621A; ES468347A1; ATA226478A; BE865518A; JPS6039729B2; NO781100L; GB1603135A

Description

L-1O943-GL-10943-G

UNION CARBIDE CORPORATION
270 Park Avenue, New York, N.Y. 10017, V.St.A.UNION CARBIDE CORPORATION
270 Park Avenue, New York, NY 10017, V.St.A.

Verfahren zum Herstellen von MetallgußstückenProcess for making metal castings

Die Erfindung befaßt sich mit der Herstellung von Metallgußstücken; sie betrifft insbesondere ein Verfahren zur Verbesserung der Güte von Gußstücken durch pneumatisches Raffinieren der Schmelze vor dem Gießvorgang.The invention is concerned with the manufacture of metal castings; in particular, it relates to a method of improving the quality of castings by pneumatic refining the melt before the casting process.

Metallische Gegenstände lassen sich in Abhängigkeit von ihrem Herstellungsverfahren in zwei Produktklassen unterteilen, und zwar in geschmiedete oder auf andere Weise mechanisch verformte Produkte und gegossene Produkte. Geschmiedete oder in anderer V/eise mechanisch verformte Teile werden gefertigt, indem zunächst schmelzflüssiges Metall in eine Form gegossen und das dabei erhaltene Zwischenprodukt dann durch Walzen, Ziehen, Extrudieren oder Schmieden mechanisch bearbeitet oder verformt wird. Im Gegensatz dazu erfolgt die Herstellung von Gußteilen ohne die zweite Verfahrensstufe, d.h. ohne die mechanische Ver-Depending on their manufacturing process, metallic objects can be divided into two product classes, and forged or mechanically deformed in some other way Products and molded products. Forged or otherwise mechanically deformed parts are manufactured by first poured molten metal into a mold and that The intermediate product obtained in this way is then mechanically processed or deformed by rolling, drawing, extruding or forging will. In contrast to this, the production of castings takes place without the second process stage, i.e. without the mechanical

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formung des erstarrten Produkts. Während Gußteile im allgemeinen wärmebehandelt werden und auch im Anschluß an den Gießvorgang mechanisch gereinigt, maschinell bearbeitet oder ausgebessert werden können, erfahren sie keine plastische Verformung. shaping of the solidified product. While castings in general are heat-treated and also mechanically cleaned, machined or repaired after the casting process they do not experience any plastic deformation.

Dieser Unterschied zwischen einem mechanisch verformten und einem gegossenen Produkt, d.h. das Vorhandensein oder Fehlen einer mechanischen Verformung, ist extrem wichtig, weil er dem Hersteller von mechanisch verformten Produkten Gelegenheit gibt, verschiedene Fehler, die sich während der Erstarrung eingestellt haben können, zu korrigieren oder zu beseitigen. Es ist beispielsweise bekannt, daß erstarrte Blöcke aus unberuhigtem Stahl zwar sehr gute Oberflächeneigenschaften haben, jedoch unter der Oberfläche kleine Gasblasen aufweisen können. In ähnlicher Weise liegt bei den meisten stranggegossenen Stahlprofilen ein Mittelbereich mit Schwindungsporosität vor. Dessen ungeachtet werden diese Blasen und Porositätsbereiche während des anschließenden Walzens fast vollständig beseitigt; das mechanisch verformte Endprodukt ist praktisch frei von Anzeichen auf die ursprüngliche Porosität.That difference between a mechanically deformed and a molded product, i.e. the presence or absence mechanical deformation, is extremely important because it gives the manufacturer of mechanically deformed products an opportunity are there to correct or eliminate various errors that may have occurred during the solidification. It is known, for example, that solidified blocks of unskilled steel have very good surface properties, however, there may be small gas bubbles below the surface. A similar situation applies to most continuously cast steel profiles a central area with shrinkage porosity. Regardless of this, these bubbles and areas of porosity are during the subsequent rolling almost completely eliminated; the mechanically deformed end product is practically free of signs to the original porosity.

In ähnlicher Weise stellen Oberflächenfehler in Blöcken, Brammen und Knüppeln für den Hersteller von mechanisch verformten Produkten kein Problem dar, weil es sich dabei um Zwischenprodukte handelt, die eine erhebliche mechanische Nachbearbeitung undSimilarly, surface imperfections represent in blocks, slabs and billets do not pose a problem for the manufacturer of mechanically deformed products because they are intermediate products involves significant mechanical post-processing and

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plastische Deformation vor ihrem Versand erfahren. Wenn ferner Oberflächenfehler auftreten, lassen sie sich durch Schleifen oder Flämmen leicht beseitigen, bevor die weitere mechanische Verarbeitung erfolgt. Im Gegensatz dazu ist die Oberflächengüte von Gußstücken sehr wichtig, weil Gußstücke ein Endprodukt darstellen und jeder Fehler durch kostspieliges und zeitraubendes Handschleifen, Zurichten oder Abmeißeln beseitigt werden muß. Der so verursachte Hohlraum muß dann durch Schweißen oder Auftragen von Metall wieder ausgefüllt werden. Oberflächenausbesserungen können ferner die Dimensionsgenauigkeit und die mechanischen Eigenschaften des Gußstückes beeinträchtigen.experience plastic deformation before shipping. If further Surface defects occur, they can be removed by grinding or easily remove scarfing before further mechanical processing takes place. In contrast to this is the surface quality of castings is very important because castings are an end product and every fault must be eliminated by costly and time-consuming hand grinding, trimming or chiselling. The cavity thus created must then be welded or deposited to be filled in again by metal. Surface repairs can also affect the dimensional accuracy and the mechanical Impair the properties of the casting.

Weil Blöcke, Brammen und Knüppel Zwischenprodukte darstellen, lassen sich daher gewisse Oberflächenfehler und interne Fehler tolerieren, während dies für Gußstücke nicht der Fall ist, weil Gußstücke unmittelbar in ihre endgültige Gestalt gegossen werden .Because billets, slabs and billets are intermediate products, certain surface defects and internal defects can be identified tolerate, while for castings it does not because Castings are poured directly into their final shape.

Die Metallgießereitechnik hatte daher lange Zeit unter einer Reihe von schwierigen Problemen zu leiden, die durch unbefriedigende Gußstücke verursacht waren. Diese Probleme sind sowohl auf Oberflächenfehler als auch auf interne Fehler zurückzuführen. Viele Oberflächenfehler können zwar mit Hilfe der vorstehend genannten kostspieligen Nachbearbeitungsverfahren ausgebessert werden; Gußstücke mit internen Fehlern müssen dagegen häufig verschrottet, umgeschmolzen und umgegossen werden. Einige derMetal foundry technology has therefore long suffered from a number of difficult problems, followed by unsatisfactory ones Castings were caused. These problems are due to both surface defects and internal defects. Many surface defects can be repaired using the costly post-processing methods mentioned above will; Castings with internal defects, on the other hand, often have to be scrapped, remelted and recast. Some of the

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häufig auftretenden Oberflächenfehler von Gußstücken sind Warmrisse, Oberflächenrisse, rauhe Oberfläche und Gußblasen oder Lunker, deren Größe von Mikrolunkern bis Makrolunkern reicht. Im allgemeinen liegt für die letztlichen Ursachen dieser Fehler keine ausreichende Erklärung vor. Infolgedessen erfordern Schmelz- und Gießvorgänge eine umfangreiche Erfahrung und viele empirische Untersuchungen, wenn befriedigende Gußstücke erhalten werden sollen. Interne Fehler sind in erster Linie auf Porosität und Einschlüsse zurückzuführen, die die mechanischen Eigenschaften von Gußteilen nachteilig beeinflußen, d.h. insbesondere die Festigkeit, die Duktilität, die Zähigkeit und die Schlagfestigkeit. Diese Fehler dürften, ebenso wie eine Reihe anderer Mangel, zu denen Versprödung, Alterungshärtung und das Vorliegen von Fischaugen oder weißen Flecken gehören, mit dem Vorhandensein von unkontrollierten Mengen an Sauerstoff, Stickstoff, Wasserstoff, Phosphor und Schwefel in der Schmelze zusammenhängen. Infolgedessen hat man in der Gießereitechnik seit langem versucht, einwandfreie Gußstücke mit niedrigen oder vorbestimmten Gehalten an diesen fünf Elementen zu erzeugen. Bei der Herstellung von Gußstücken aus rostfreiem Stahl, wo die Korrosionsbeständigkeit von hervorragender Wichtigkeit ist, besteht außerdem häufig das Bestreben, fehlerfreie Gußteile mit niedrigen Kohlenstoffgehalten auszubilden.are common surface defects of castings Hot cracks, surface cracks, rough surfaces and blowholes or blowholes, their size from micro-cavities to macro-cavities enough. In general, there is insufficient explanation for the ultimate causes of these errors. As a result, require Melting and casting operations extensive experience and many empirical studies if satisfactory castings should be preserved. Internal defects are primarily due to porosity and inclusions that cause the adversely affect the mechanical properties of castings, i.e. in particular the strength, ductility and toughness and the impact resistance. These defects are likely, like a number of other defects, including embrittlement and aging hardening and the presence of fish eyes or white spots, with the presence of uncontrolled amounts of it Oxygen, nitrogen, hydrogen, phosphorus and sulfur in related to the melt. As a result, in the Foundry technology has long tried to produce flawless castings with low or predetermined contents of these five elements to create. In the manufacture of stainless steel castings, where the corrosion resistance is excellent Importantly, there is also often an effort to form defect-free cast parts with low carbon contents.

Gußfehler werden herkömmlicherweise durch Nachbearbeitungsvorgänge ausgebessert. Die meisten dieser Arbeiten sind in hohemCasting defects are traditionally identified by post-processing operations mended. Most of this work is in high

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Maße arbeitsintensiv und infolgedessen sehr kostspielig. Außerdem besteht ein großer Teil der Nachbearbeitung aus Schleifvorgängen, die Staub erzeugen, der gesundheitsschädlich sein kann. Ein Teil der Gußstücke läßt sich jedoch nicht ausbessern, weil die kritische Anwendung des betreffenden Teils dies nicht gestattet. In solchen Fällen muß das fehlerbehaftete Gußstück verschrottet werden. In der Gießereitechnik hat man daher seit langem nach einem Verfahren gesucht, das Gußstücke sowohl hinsichtlich ihrer Oberflächengüte als auch ihrer physikalischen Eigenschaften verbessert.Dimensions labor-intensive and, as a result, very costly. In addition, a large part of the post-processing consists of grinding operations that generate dust, which is harmful to health can be. However, some of the castings cannot be repaired because the critical application of the part in question this is not permitted. In such cases the faulty Casting to be scrapped. In foundry technology, there has long been a search for a process that produces castings both in terms of their surface quality and their physical properties Properties improved.

In der Gießereitechnik wurden verschiedene Techniken eingesetzt, um Schmelzen vor dem Vergießen zu raffinieren und damit die Güte der erhaltenen Gußteile zu verbessern. Zu der Endstufe des Schmelzvorganges gehört oft eine Reinigungs- oder Raffinierbehandlung, deren Aufgabe es ist, das Mikrogefüge und die Reinheit des Gußstückes zu beeinflussen. Im Rahmen solcher Behandlungen werden für gewöhnlich Gase eingeblasen oder dem Ofen oder der Transportpfanne gewisse Reagenzien zugesetzt. Zu solchen Behandlungen können Entkohlung, Entphosphorisierung, Desoxidation, Entschwefelung und Entgasung gehören.Various techniques have been used in foundry technology, to refine melts before casting and thus improve the quality of the castings obtained. To the final stage of the The melting process often includes a cleaning or refining treatment, whose task it is to influence the microstructure and the purity of the casting. As part of such treatments gases are usually blown in or into the furnace or certain reagents have been added to the transport pan. To such Treatments can include decarburization, dephosphorization, deoxidation, Desulfurization and degassing include.

Bisher erfolgte die Entkohlung von schmelzflüssigem Stahl für Gußteile in der Regel dadurch, daß Sauerstoff in die Schmelze durch eine sich verbrauchende Lanze hindurch eingeblasen wurde, die durch eine Öffnung in den Ofen eingeführt wurde. Diese Art der Entkohlung ist jedoch vor allem für den Stahlwerker gefähr-So far, molten steel has been decarburized for Castings usually by blowing oxygen into the melt through a consumed lance, which was introduced into the furnace through an opening. However, this type of decarburization is particularly dangerous for steel workers.

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lieh, weil er heißem Metall und Funken ausgesetzt wird und weil er die Lanze normalerweise von Hand hält, was leicht zu Unfällen führen kann. Des weiteren ist diese Art der Entkohlung häufig ungenau, weil der gesamte Sauerstoff nicht immer mit dem Bad reagiert. Daher ist es oftmals notwendig, den geschmolzenen Stahl nachzublasen, weil anfänglich unzureichend Kohlenstoff beseitigt wurde. Schließlich neigen diese bekannten Entkohlungsverfahren dazu, in großem Umfang Dämpfe und Rauch zu erzeugen, was gesundheitsgefährdend und umweltschädlich ist.lent because of exposure to hot metal and sparks and because he usually holds the lance by hand, which can easily lead to accidents. Furthermore, this is the type of decarburization often inaccurate because all of the oxygen does not always react with the bath. Therefore it is often necessary to use the melted To blow back steel because insufficient carbon was initially removed. Finally, these well-known decarburization processes tend to be to generate a large amount of fumes and smoke, which is hazardous to health and the environment.

Weil bekanntlich das Vorhandensein von Sauerstoff für die Eigenschaften von GuSteilen schädlich ist, wird in Gießereien das schmelzflüssige Metall vor dem Vergießen im allgemeinen desoxidiert. Außerdem ist eine Desoxidation für gewöhnlich erforderlich, um die Bildung von Gußblasen während der Erstarrung zu verhindern. Dies geschieht in der Regel durch die Zugabe von bekannten Desoxidationsmitteln, wie Silicium oder Aluminium, und auch durch Einbringen von Spezialdesoxidationsmitteln wie "Calcibar" und "Hypercal" . Für die Herstellung von fehlerfreien·, zähen Gußteilen ist es wichtig, vor dem Vergießen eine gut desoxidierte Schmelze auszubilden.Because the presence of oxygen is known to be detrimental to the properties of cast parts, the molten metal is generally deoxidized in foundries prior to casting. In addition, deoxidation is usually required to prevent the formation of mold bubbles during solidification. This is usually done by adding known deoxidizing agents such as silicon or aluminum, and also by introducing special deoxidizing agents such as "Calcibar" and "Hypercal". For the production of flawless, tough cast parts, it is important to form a well-deoxidized melt before casting.

Die Entschwefelung von schmelzflüssigem Stahl für Gußteile geschah bisher in der Regel dadurch, aaß im Ofen basische Schlacken gebildet wurden, d.h. Schlacken, die ein hohes Verhältnis von Kalk zu Siliciumdioxid oder von Kalk zu Aluminiumoxid enthalten, The desulphurisation of molten steel for cast parts has so far usually been done by forming basic slags in the furnace, i.e. slags that contain a high ratio of lime to silicon dioxide or of lime to aluminum oxide,

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und daß anschließend die Schlacken mit gut desoxidiertem Metall gemischt wurden. Das Gleichgewicht zwischen der Schlacke und dem Metall bewirkt, daß der Schwefel von dem Metall in die Schlacke übergeht. Dieser Prozess ist sehr langsam; er erfordert oft mehrere Stunden, insbesondere wenn sehr niedrige Schwefelgehalte (d.h. unter 0,005 %) erwünscht sind. Häufig ist es erforderlich, die Schlacke zu beseitigen und eine neue Schlacke auszubilden. In einigen Fällen muß dies mehrmals wiederholt werden, um den gewünschten niedrigen Schwefelgehalt zu erzielen. Dieses Vorgehen ist sehr arbeitsaufwendig und zeitraubend; der Schmelzer wird geschmolzenem Metall und gesundheitsschädlichen Dämpfen in unnötig starkem Umfang ausgesetzt. Eine andere und wesentlich kostspieligere Entschwefelungstechnik besteht darin, dem Ofen unmittelbar vor dem Abstechen oder der Transportpfanne teure Schwefelausspülelemente, beispielsweise Calcium, Magnesium oder Seltenerden, zuzusetzen. Der Kostenaufwand dieses Vorgehens und das Fehlen von reproduzierbaren Ergebnissen, sprechen gegen eine Anwendung in größerem Maßstab.and that the slags were then mixed with well deoxidized metal. The equilibrium between the slag and the metal causes the sulfur to migrate from the metal into the slag. This process is very slow; it often takes several hours, especially when very low sulfur levels (ie below 0.005 %) are desired. It is often necessary to remove the slag and form a new slag. In some cases this must be repeated several times to achieve the desired low sulfur content. This procedure is very labor-intensive and time-consuming; the smelter is exposed to molten metal and harmful vapors to an unnecessarily high degree. Another and much more expensive desulfurization technique consists in adding expensive sulfur flushing elements, for example calcium, magnesium or rare earths, to the furnace immediately before tapping or the transport ladle. The cost of this procedure and the lack of reproducible results speak against application on a larger scale.

Zu bekannten Entgasungsbehandlungen gehören Vakuumschmelzen, Vakuumentgasen und Entgasen in der Weise, daß Spülgase, beispielsweise Argon, durch die Schmelze hindurchgeblasen werden. Eine Argonentgasung in der Pfanne vor dem Vergießen kann zwar die Qualität von Gußteilen verbessern, indem der Wasserstoff- und der Sauerstoffgehalt der Schmelze gesenkt werden; es werden jedoch nicht alle Verunreinigungen beseitigt; innerhalb derKnown degassing treatments include vacuum melting, vacuum degassing and degassing in such a way that purge gases, for example Argon, blown through the melt. An argon degassing in the ladle before casting can improve the quality of castings by using the hydrogen and the oxygen content of the melt can be reduced; it will however, it does not remove all impurities; within the

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begrenzten verfügbaren Zeitdauer werden auch keine niedrigen Wasserstoffpegel erzielt. Weil die für das Entgasen verfügbare Zeitspanne durch den Wärmeverlust des Entgasungsgefäßes genau beschränkt ist, erwies es sich als unmöglich, den Gehalt an gelösten Gasen in einem für viele Anwendungsfälle ausreichenden Maße zu senken. Die Entgasung als solche beseitigt keinen Schwefel; außerdem kann es erforderlich werden, die Schmelze erneut zu erhitzen, um eine für das Vergießen ausreichende Fließfähigkeit zu erzielen.In the limited amount of time available, low hydrogen levels are also not achieved. Because the ones available for degassing Exact time due to the loss of heat in the degassing vessel is limited, it proved impossible to keep the dissolved gas content in a sufficient amount for many applications Lower dimensions. As such, degassing does not remove sulfur; it may also be necessary to melt the melt reheat to achieve sufficient flowability for potting.

Bisher wurden die oben erläuterten Maßnahmen in der Gießereitechnik in dem Bemühen eingesetzt, fehlerfreie Gußteile herzustellen. Diese bekannten Verfahrensweisen sind jedoch kostspielig, häufig ungenau oder nicht reproduzierbar, zeitraubend, im allgemeinen gesundheitsgefährdend und alles in allem ungeeignet, um die Bedürfnisse der Praxis zu erfüllen. Infolgedessen sind für gewöhnlich noch immer extensive Ausbesserungsarbeiten an Gußteilen nach dem Erstarren notwendig. Bei Gußteilen, die beispielsweise für Nuklearanwendungen bestimmt sind, überschreiten die Kosten für Inspektion und Ausbesserung häufig den Materialwert der Gußteile selbst.So far, the measures explained above have been used in foundry technology used in an effort to produce flawless castings. However, these known procedures are costly, often imprecise or not reproducible, time-consuming, generally hazardous to health and all in all unsuitable, to meet the needs of the practice. As a result, extensive repair work is usually still on Castings necessary after solidification. For cast parts that are intended for nuclear applications, for example, exceed the cost of inspection and repair often the material value of the castings themselves.

Während der vergangenen 25 Jahre wurden von den Herstellern von mechanisch verformten Stahlprodukten große Fortschritte hinsichtlich einer Verbesserung der Verarbeitungsverfahren für schmelzflüssige Metalle erzielt, und zwar insbesondere durch ÜbernahmeDuring the past 25 years, manufacturers of mechanically deformed steel products have made great strides in this area an improvement in molten metal processing techniques, particularly through acquisition

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der jetzt geläufigen Raffinierverfahren wie das basische Sauerstoff-Aufblaskonverterverfahren, das AOD-Verfahren, das OBM- oder Q-BOB-Verfahren und das LWS-Verfahren. Diese Verfahren sind beispielsweise in den US-PSen 2 8CXD 631 , 3 252 790, 3 706 549, 3 930 843 bzw. 3 844 768 näher erläutert. Die Herstellung von mechanisch verformten Stählen mit vorbestimmten Gehalten an Kohlenstoff, Phosphor, Schwefel, Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff ist jetzt auf wirtschaftliche Weise möglich, indem eines oder in Kombination mehrere der oben genannten Verfahren sorgfältig ausgewählt werden. In der Gießereitechnik wurden jedoch vergleichbare Fortschritte nicht erzielt. Es werden zwar Erzeugnisse mit niedrigen oder vorbestimmten Gehalten an einem oder vielleicht zwei der oben genannten sechs Elemente hergestellt; die Fertigung von Gußteilen mit niedrigen oder vorbestimmten Gehalten an allen sechs Elementen war jedoch bis jetzt nicht möglich; infolgedessen waren auch der Wert oder die Vorteile, alle sechs Elemente beherrschen zu können, bislang nicht bekannt.the refining processes that are now common, such as the basic one Oxygen top-up converter process, the AOD process, the OBM or Q-BOB procedure and the LWS procedure. These Processes are described, for example, in US Pat. No. 2,8CXD 631, 3 252 790, 3 706 549, 3 930 843 and 3 844 768 respectively. The production of mechanically deformed steels with Predetermined levels of carbon, phosphorus, sulfur, oxygen, nitrogen and hydrogen is now on economic Way possible by carefully selecting one or more of the above methods in combination will. However, no comparable progress has been made in foundry technology. There will be products with low or predetermined levels of one or maybe made two of the above six items; the production of castings with low or predetermined contents up to now, however, was not possible on all six elements; consequently the value, or the virtues, were also all six To be able to control elements, not yet known.

Die pneumatische Behandlung von schmelzflüssigem rostfreiem Stahl für die Herstellung von mechanisch verformtem Stahl durch gleichzeitiges Einblasen von Argon und Sauerstoff in die Schmelze, ein Verfahren das allgemein als AOD-Verfahren bezeichnet wird, hat in rostfreie Stähle erzeugenden Stahlwerken verbreitete kommerzielle Aufnahme für die Fertigung von mechanisch verformten Produkten gefunden. Das grundlegende AOD-Raffinierverfahren ist aus der US-PS 3 752 790 bekannt. EineThe pneumatic treatment of molten stainless Steel for the production of mechanically deformed steel by simultaneously blowing argon and oxygen into the Melting, a process commonly referred to as the AOD process, is used in stainless steel making steel mills widespread commercial intake for the manufacture of mechanical deformed products found. The basic AOD refining process is known from US Pat. No. 3,752,790. One

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Verbesserung dieses Verfahrens bezüglich eines programmierten Blasens der Gase ist in der US-PS 3 O46 1O7 beschrieben. Die Verwendung von Stickstoff in Kombination mit Argon und Sauerstoff zur Erzielung vorbestimmter Stickstoffgehalte ist aus der US-PS 3 754 894 bekannt. Eine Abwandlung des AOD-Verfahrens ist in der US-PS 3 867 135 erläutert; dabei werden Wasserdampf oder Ammoniak in Kombination mit Sauerstoff zum Raffinieren von schmelzflüssigem Metall benutzt.An improvement in this process with regard to programmed blowing of the gases is described in US Pat. No. 3,046,107. the Using nitrogen in combination with argon and oxygen to achieve predetermined nitrogen levels is off U.S. Patent No. 3,754,894. A modification of the AOD process is illustrated in U.S. Patent 3,867,135; water vapor or ammonia in combination with oxygen are used to refine molten metal used.

Es ist festzuhalten, daß bislang keines der oben erwähnten pneumatischen Verfahren zum Raffinieren von Schmelzen in der Gießereitechnik für die Herstellung von Gußteilen eingesetzt wurde.It should be noted that so far none of the above Pneumatic process for refining melts used in foundry technology for the production of cast parts became.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Oberflächengüte, die interne Güte und die physikalischen Eigenschaften von Gußteilen zu verbessern. Es soll ein Verfahren zur Herstellung von Gußteilen durch pneumatisches Raffinieren der Schmelze vor dem Vergießen geschaffen werden. Die Ausbeute an brauchbaren Gußteilen soll gesteigert werden.The invention is based on the object of improving the surface quality, the internal quality and physical properties of castings to improve. It is a process for the production of castings by pneumatically refining the melt before Shedding to be created. The yield of usable castings should be increased.

Es wurde gefunden, daß Gußteile von bisher nicht erreichter Qualität hergestellt werden können, indem die Schmelze in einem gesonderten Gefäß vor dem Vergießen pneumatisch raffiniert wird. Derartige Gußteile haben eine unerwartet überlegene Oberflächengüte und interne Güte.It has been found that castings of a previously unachievable quality can be produced by the melt in one separate vessel is refined pneumatically before potting. Such castings have an unexpectedly superior surface quality and internal goodness.

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Ein Verfahren zum Herstellen von Fertigprodukte bildenden Metallgußstücken (Formgußstücken) mit verbesserter Oberflächen- und Innengüte, bei dem (a) vorbestimmte Chargenstoffe in einem Ofen geschmolzen werden, (b) die Schmelze raffiniert wird, (c) die Schmelze in eine Form gegossen wird, (d) die Schmelze in der Form zum Erstarren gebracht wird und (e) das Gußstück aus der Form entfernt wird, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daßA method of making finished metal castings (Castings) with improved surface and internal quality, in which (a) predetermined batch materials in one Furnace, (b) the melt is refined, (c) the melt is poured into a mold, (d) the melt is poured into the mold is solidified; and (e) the casting is made is removed from the mold, is characterized according to the invention that

(1) die Schmelze vom Schmelzofen in ein mit(1) the melt from the melting furnace into one with

mindestens einer eingetauchten Blasform versehenes Raffiniergefäß überführt wird undat least one refining vessel provided with an immersed blow mold is transferred and

(2) die Schmelze raffiniert- wird, indem (a)(2) the melt is refined by (a)

in die Schmelze über die Blasform(en) ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch eingeblasen wird, das 10 % bis 90 % Verdünnungsgas enthält, und (b) danach über die Blasform(en) ein Durchblasgas in die Schmelze eingeblasen wird.an oxygen-containing gas mixture is blown into the melt via the blow mold (s) and contains 10% to 90 % diluent gas, and (b) a blow-through gas is then blown into the melt via the blow mold (s).

Vorzugsweise wird der sauerstoffhaltige Gasstrom von einem ringförmigen Strom aus einem Schutzfluid umgeben.Preferably, the oxygen-containing gas stream is from an annular Surrounded by a current of a protective fluid.

Der vorliegend benutzte Begriff "raffinieren" soll einen oder mehrere der folgenden Effekte einschließen: Entkohlung, Entphosphorisierung, Entschwefelung, Entgasung, Desoxidation, Gaslegieren, Verunreinigungsoxidation, Verdampfen von Verunreinigungen, Schlackeverringerung sowie Flotation und HomogenisierungThe term "refine" as used herein is intended to mean or Include several of the following effects: decarburization, dephosphorization, Desulfurization, degassing, deoxidation, gas alloying, impurity oxidation, evaporation of impurities, Slag reduction as well as flotation and homogenization

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von nichtmetallischen Verunreinigungen. Das vorliegend beschriebene Verfahren ist für das Raffinieren von beliebigen Eisen-, Kobalt- oder Nickelbasislegierungen geeignet; der Begriff "Metall" wird vorliegend in diesem Sinne benutzt.of non-metallic impurities. The one described here Process is suitable for refining any iron, cobalt or nickel based alloy; the The term "metal" is used in this context.

Unter dem Begriff "Verdünnungsgas" sollen vorliegend ein oder mehrere Gase verstanden werden, die dem Sauerstoffstrom zugesetzt werden, um den Partialdruck des Kohlenmonoxids in den Gasblasen zu senken, die während der Entkohlung der Schmelze gebildet werden und/oder um die Sauerstoffzufuhrmenge zu der Schmelze zu ändern, ohne daß eine wesentliche Änderung der Gesamtdurchflußmenge der eingeblasenen Gase erfolgt. Zu geeigneten Verdünnungsgasen gehören Argon, Helium, Wasserstoff, Stickstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Wasserdampf und Kohlenwasserstof f gase , beispielsweise Methan, Äthan, Propan und Erdgas. Argon stellt das bevorzugte Verdünnungsgas dar.In the present case, the term “diluent gas” should be understood to mean one or more gases which are added to the oxygen flow in order to lower the partial pressure of the carbon monoxide in the gas bubbles that occur during the decarburization of the melt are formed and / or to the amount of oxygen supplied to the To change the melt without a substantial change in the total flow rate of the blown gases. To suitable Diluent gases include argon, helium, hydrogen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor, and hydrocarbon f gases such as methane, ethane, propane and natural gas. Argon is the preferred diluent gas.

Der vorliegend verwendete Begriff "Schutzfluid" soll ein oder mehrere Fluide umfassen, die das sauerstoffhaltige Gas umgeben und die Blasform sowie die umgebende feuerfeste Auskleidung gegen übermäßigen Verschleiß schützen. Zu geeigneten Schutzfluiden gehören Argon, Helium, Stickstoff, Wasserstoff, Kohlenmonoxid, Kohlendioxid, Kohlenwasserstof ffiuide (Gas oder Flüssigkeit) und Wasserdampf. Methan, Äthan, Propan oder Erdgas sind geeignete Kohlenwasserstoffgase. Dieselöl Nr. 2 stellt einen zweckentsprechenden flüssigen Kohlenwasserstoff dar. Vorzugs-The term "protective fluid" used herein is intended to include or comprise a plurality of fluids surrounding the oxygen-containing gas and the blow mold and the surrounding refractory lining protect against excessive wear. Suitable protective fluids include argon, helium, nitrogen, hydrogen, carbon monoxide, Carbon dioxide, hydrocarbons (gas or liquid) and water vapor. Are methane, ethane, propane or natural gas suitable hydrocarbon gases. Diesel No. 2 represents one appropriate liquid hydrocarbon.

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weise wird Argon als Schutzfluid benutzt.argon is used as a protective fluid.

Unter dem Begriff "Durchblasgas" sollen vorliegend ein oder mehrere Gase verstanden werden, deren Funktion es ist, Verunreinigungen aus der Schmelze durch Verdampfung oder. Überführung in die Schlacke durch Einschluß in der Schlacke oder Reaktion mit der Schlacke zu beseitigen. Zu zweckentsprechenden Durchblasgasen gehören Argon, Helium, Stickstoff und Wasserdampf. Argon stellt das bevorzugte Durchblasgas dar.The term "blow-through gas" is intended to include an or several gases are understood, whose function is to remove impurities from the melt by evaporation or. Overpass into the slag by inclusion in the slag or reaction with the slag. Appropriate blow-through gases include argon, helium, nitrogen, and water vapor. Argon is the preferred blow-through gas.

Unter Gußstücken mit verbesserter oder überlegener Oberflächengüte werden Formgußstücke oder Fertigprodukte bildende Gußstücke verstanden, die im Vergleich zu bekannten Gußteilen weniger Reinigung, Schleifen, Abmeißeln, Schweißen oder andere Ausbesserung erfordern. Eine derartige verbesserte Oberflächengüte läßt sich als vermindertes Auftreten von Fehlern nachweisen, beispielsweise durch Farbstoffeindringversuche oder magnetische Oberflächenprüfung .Among castings with improved or superior surface quality Molded castings or castings forming finished products are understood to be less in comparison to known castings Require cleaning, grinding, chiselling, welding, or other repair. Such an improved surface quality can can be proven as a reduced occurrence of defects, for example through dye penetration tests or magnetic surface testing .

Unter Gußstücken mit verbesserter oder überlegener Innengüte werden Fertigprodukte bildende Gußstücke oder Formgußstücke verstanden, die im Vergleich zu bekannten Gußteilen eine oder mehrere der folgenden Eigenschaften aufweisen: geringeres Maß an Einschlüssen, kleinere Korngröße im frischvergossenen Zustand, verminderte Innenporosität, geringere Neigung zur Wasserstoffflockenbildung während maschineller Bearbeitung, vermindertesCastings with improved or superior internal quality are castings or molded castings that form finished products, which, compared to known cast parts, have one or more of the following properties: lower level of Inclusions, smaller grain size in the freshly cast state, reduced internal porosity, lower tendency to form hydrogen flakes during machining, degraded

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Auftreten von Fehlern bei Inspektion durch Röntgenverfahren oder bessere physikalische Eigenschaften, beispielsweise Zähigkeit. Occurrence of errors during inspection by X-ray methods or better physical properties such as toughness.

Die Erfindung ist im folgenden anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die beiliegende Figur zeigt einen Querschnitt eines bevorzugten Raffiniergefäßes oder Konverters zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens.The invention is described below on the basis of preferred exemplary embodiments explained in more detail. The accompanying figure shows a cross section of a preferred refining vessel or converter to carry out the present procedure.

Es war zu erwarten, daß die Anwendung einer pneumatischen Raffinierung für die Behandlung von Stahlschmelzen für Gußteile zu den meisten der chemischen Vorzüge führt, die beim Raffinieren von schmelzflüssigem Stahl für die Herstellung von mechanisch verformten Stahlprodukten erhalten werden. Insbesondere war zu erwarten, daß gewisse Verbesserungen der Innengüte zu erzielen sind durch bessere Desoxidation der Schmelze, bessere Abtrennung der Desoxidationsprodukte und Erzielung niedrigerer Schwefel- und Wasserstoffgehalte. Es wurde jedoch überraschenderweise festgestellt, daß eine pneumatische Raffinierung der vorliegend beschriebenen Art zu Verbesserungen der Oberflächengüte von Gußstücken führt, die alle Erwartungen übertreffen, daß Gußteile mit wesentlich verbesserter Festigkeit, Duktilität und Zähigkeit erhalten werden, und daß es möglich wird, Gußstücke aus niedrig legierten Stählen und Kohlenstoffstählen herzustellen, deren Güte diejenige von bekannten Gußteilen weit übertrifft.It was to be expected that the application of a pneumatic Refining for the treatment of molten steel for castings Leads to most of the chemical merits involved in refining molten steel for the manufacture of mechanical deformed steel products can be obtained. In particular, it was to be expected that certain improvements in the internal quality would be achieved are due to better deoxidation of the melt, better separation of the deoxidation products and the achievement of lower sulfur and hydrogen levels. However, it was surprising found a pneumatic refining of the present described type to improve the surface quality of castings results that exceed expectations that castings have significantly improved strength, ductility and toughness are obtained, and that it becomes possible to produce castings of low alloy steels and carbon steels, their Quality far exceeds that of known cast parts.

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Das vorliegend erläuterte Verfahren gestattet es Gießereien befriedigende Gußstücke wesentlich verläßlicher herzustellen; außerdem können Gußteile mit höherer Qualität gefertigt werden. Insbesondere zeichnet sich die Oberfläche der erhaltenen Gußstücke durch weniger Risse und Warmrisse aus. Außerdem wurde gefunden, daß die Anwendung des vorliegenden Verfahrens zu einer glatteren Gußstückoberfläche führt, was das Ergebnis einer verminderten Wechselwirkung zwischen der Sandform und der Schmelze sein dürfte. Es zeigte sich ferner, daß die physikalischen Eigenschaften der Gußteile in unerwartetem Maße verbessert sind. Die Verbesserungen dürften in Verbindung stehen mit dem geringeren Ausmaß an Einschlüssen, der verminderten Wasserstoffflockenbildung und der kleineren Porosität, die bei Gußstücken anzutreffen sind, die entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestellt werden. Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelter schmelzflüssiger Stahl hat bei gleicher Temperatur eine höhere Fließfähigkeit oder Fluidität als unbehandeltes Metall, was zu besseren Gußstücken führt, weil das* Metall in kleinere und komplizierter gestaltete Hohlräume einströmen kann als die nichtraffinierte Schmelze. Alternativ läßt sich die gleiche Fließfähigkeit bei niedrigerer Gießtemperatur erzielen. Auch dies trägt zu verbesserter Oberflächengüte der Gußteile bei.The method explained here allows foundries produce satisfactory castings much more reliably; in addition, castings of higher quality can be produced. In particular, the surface of the obtained Castings are characterized by fewer cracks and hot cracks. It has also been found that the application of the present method increases a smoother casting surface, which is the result of reduced interaction between the sand mold and the melt should be. It was also found that the physical properties of the castings improved to an unexpected extent are. The improvements are likely to be related to the lower level of inclusions, the decreased Hydrogen flocculation and the smaller porosity that is associated with Castings are found that correspond to the present Process are produced. Molten steel treated according to the method of the invention has the same Temperature has a higher flowability or fluidity than untreated Metal, which leads to better castings because the * metal flows into smaller and more intricate cavities can be called the unrefined melt. Alternatively the same flowability can be achieved at a lower casting temperature. This also contributes to improved surface quality of the castings.

Die vorliegend erläuterte pneumatische Raffinierbehandlung kann mit Vorteil bei beliebigen Eisen- oder Stahlschmelzen verwendetThe pneumatic refining treatment explained here can used with advantage in any iron or steel melt

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werden; sie läßt sich auch bei Kobalt- und Nickellegierungen benutzen, wie sie normalerweise für die Herstellung von Metallgußteilen vorgesehen werden. Das erläuterte Verfahren erwies sich jedoch als besonders günstig für die Behandlung von ferritischen und austenitischen rostfreien Stählen, niedriglegierten Stählen und Kohlenstoffstählen. Spezielle Vorteile werden im Falle von Gußteilen erhalten, die aus Stählen wie WC6 und HY8O gefertigt werden, die gegenüber Wasserstoffflockenbildung und Warmrissbildung empfindlich sind. Stähle hoher Festigkeit, wie beispielsweise HY13O, die normalerweise ein umfangreiches Abmeißeln, Schleifen, Schweißen zur Ausbesserung von Gußfehlern erfordern, werden durch das vorliegende Verfahren wesentlich verbessert, was beträchtliche Kosteneinsparungen bei der Nachbearbeitung zur Folge hat. Austenitische rostfreie Stähle wie CN7M, CH2O, CK2O, 31OL und 347L, die bisher ohne Riß- oder Mikrorißbildung extrem schwierig zu vergießen waren, können unter Anwendung des vorliegenden Verfahrens problemlos gegossen werden, ohne daß die Gefahr einer Rißbildung besteht.will; it can also be used with cobalt and nickel alloys as they are normally used for the production of metal castings are provided. However, the explained method proved to be particularly favorable for the treatment of ferritic and austenitic stainless steels, low-alloy steels and carbon steels. Special advantages are obtained in the case of castings made from steels such as WC6 and HY8O, which oppose the formation of hydrogen flakes and hot cracking are sensitive. High strength steels, such as HY13O, are normally a extensive chiselling, grinding, welding for repairs of casting defects are significantly improved by the present process, resulting in significant cost savings in post-processing. Austenitic stainless Steels such as CN7M, CH2O, CK2O, 31OL and 347L that were previously without Cracks or microcracks were extremely difficult to cast, can be easily cast using the present process without the risk of cracking.

Die Vorteile des vorliegenden Verfahrens, das für kleine, einfache Gußteile ebenso anwendbar ist wie bei komplizierten oder großen Gußstücken, sind von besonderer Bedeutung, wenn Hochqualitätsgußteile hergestellt werden, wie sie beispielsweise für Pumpen und Turbinen notwendig sind, die im Flugzeugbau, Schiffsbau und für Nuklearkraftanlagen eingesetzt werden.The advantages of the present method, which are suitable for small, simple Castings as applicable as with complex or large castings are of particular importance when making high quality castings manufactured, for example, for pumps and turbines that are used in aircraft construction, Shipbuilding and for nuclear power plants are used.

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Zu weiteren Vorteilen, die sich zusätzlich zu den vorstehend erläuterten, überraschenden Ergebnissen aus der Anwendung des vorliegenden Verfahrens ergeben, gehören Einsparungen an Rohstoffen infolge von minimaler Oxidation an schmelztlüssigem Metall und die Möglichkeit, Chargenstoffe von geringerer Qualität einzusetzen. Ein gesteigerter Ausstoß ist ferner auf die größere Genauigkeit bei der Erzielung der angestrebten chemischen Zusammensetzung der Schmelze und auf weniger Ausschuß infolge verbesserter Qualität der Gußteile zurückzuführen.Further advantages, in addition to the surprising results explained above, from the application of the The present process includes savings in raw materials due to minimal oxidation of the molten liquid Metal and the possibility of using lower quality batch materials. An increased output is also due to the greater accuracy in achieving the desired chemical composition of the melt and less scrap due to the improved quality of the castings.

Bei der praktischen Durchführung des vorliegenden Verfahrens kann das Schmelzen der Chargenstoffe in beliebiger bekannter Weise erfolgen. Zu den am weitesten verbreiteten Gießereischmelzöfen gehören mit Brennstoff befeuerte Herd- oder Tiegelöfen sowie Elektroöfen mit Widerstands-, Induktions- oder Lichtbogenbeheizung. Die beiden letztgenannten Ofentypen werden bevorzugt benutzt. Im Anschluß an das Schmelzen der Chargenstoffe wird die Schmelze mittels einer Pfanne überführt oder auf andere Weise in den pneumatischen Konverter nach Fig. 1 gegossen.In the practical implementation of the present procedure can be the melting of the batch materials in any known Way. The most popular foundry smelters include fuel-fired hearth or crucible furnaces as well as electric furnaces with resistance, induction or arc heating. The latter two types of ovens are preferred. Following the melting of the batch materials the melt is transferred by means of a pan or to another Way poured into the pneumatic converter of FIG.

Die Fig. 1 zeigt einen Querschnitt eines bevorzugten Raffiniergefäßes 1 zur Verwendung im Rahmen des vorliegenden Verfahrens. Das Gefäß 1 weist einen äußeren Stahlmantel 2 auf, der mit einem Tragring 3 lösbar verbunden ist. Der Tragring und damit auch das Gefäß sind durch Verbindung mit einem (nicht gezeigten) Antrieb kippbar, um das Auffüllen, die Probenentnahme, die Schlackebe-Figure 1 shows a cross section of a preferred refining vessel 1 for use in the context of the present proceedings. The vessel 1 has an outer steel jacket 2, which with a Support ring 3 is releasably connected. The support ring and thus also the vessel are connected to a drive (not shown) tiltable to allow filling, sampling, slag

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seitigung und das Abstechen zu erleichtern. Der Mantel 2 ist mit einer basischen feuerfesten Ausmauerung 4 ausgekleidet. Vorzugsweise wird mit lösbar angebrachten Mänteln gearbeitet, weil mehrere Mantel erforderlich sind, um einen ununterbrochenen Betrieb aufrechtzuerhalten. Während ein Mantel im Einsatz steht, werden ein oder mehrere Ersatzmäntel neu ausgemauert. Eine waagrecht verlaufende, von konzentrischen Rohren ausgebildete Blasform 5 sitzt in der Seitenwand des Gefäßes nahe dem Boden des Gefäßes, um die Fluide einzublasen. Falls erwünscht, können Blasformen zusätzlich zu den oder an Stelle der Blasformen in der Seitenwand auf dem Boden des Gefäßes angeordnet sein. Vorzugsweise wird jedoch mit mindestens zwei Blasformen gearbeitet, die sich in der Seitenwand des Gefäßes nahe dem Boden befinden und derart horizontal verlaufen, daß eine asymmetrische Anordnung erhalten wird. Das heißt zwei Blasformen sollten jeweils nicht so angeordnet sein, daß ihre Achsen und damit auch die eingeblasenen Fluidströme einander diametral gegenüberstehen. Durch eine asymmetrische Anordnung der Blasformen wird das Durchmischen der Schmelze mittels der eingeblasenen Gase verbessert. Die Blasform 5 besteht aus einem Innenrohr 6 und einem konzentrischen Außenrohr 7. Sauerstoff wird allein oder im Gemisch mit einem Verdünnungsgas durch das Innenrohr 6 eingeblasen, während das Schutzgas durch das Außenrohr 7 der Blasform hindurch eingebracht wird. Das Schutzgas bildet einen schützenden, ringförmigen Mantel um den Sauerstoffstrom herum aus; dieser Mantel schützt die feuerfeste Auskleidung gegen rasche Zerstörung.side and parting off. The coat 2 is lined with a basic refractory lining 4. It is preferable to work with detachable coats, because multiple jackets are required to maintain uninterrupted operation. While a coat is in use one or more replacement jackets are newly bricked up. One that runs horizontally and is made up of concentric tubes Blow mold 5 sits in the side wall of the vessel near the bottom of the vessel to inject the fluids. If desired, can Blow molds in addition to or in place of the blow molds in the side wall be arranged on the bottom of the vessel. Preferably however, at least two blow molds are used, which are located in the side wall of the vessel near the bottom and run horizontally in such a way that an asymmetrical arrangement is obtained. That means two blow molds should each not be arranged so that their axes and thus also the injected fluid flows are diametrically opposite one another. An asymmetrical arrangement of the blow molds improves the mixing of the melt by means of the blown gases. The blow mold 5 consists of an inner tube 6 and a concentric outer tube 7. Oxygen is alone or mixed with a dilution gas is blown through the inner tube 6, while the protective gas is introduced through the outer tube 7 of the blow mold will. The protective gas forms a protective, annular jacket around the oxygen flow; this coat protects the refractory lining against rapid destruction.

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Der Druck der Fluide muß ausreichend groß sein, damit die Fluide in die Schmelze eindringen können. Vorzugsweise sind die absoluten Drücke der Fluide an den Blasformeinlassen sowohl des Mittelkanals als auch des Ringkanals mindestens doppelt so hoch wie die absoluten Drücke der Fluide an den Auslassen .The pressure of the fluids must be large enough so that the Fluids can penetrate into the melt. Preferably the absolute pressures of the fluids at the blow mold inlets are both the central channel and the ring channel at least twice as high as the absolute pressures of the fluids at the outlets .

Eine detaillierte Beschreibung eines Gefäßes sowie von Blasformen, die sich zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens eignen, findet sich in der US-PS 3 7O3 279. Das Durchblasgas kann in die Schmelze über die gleiche Blasform oder Blasformen eingeblasen werden, die auch für den Sauerstoffstrom verwendet werden, oder aber über gesonderte Blasformen; ersteres ist vorzuziehen. Vorzugsweise wird, nachdem der Sauerstoffblasvorgang abgeschlossen ist, das Durchblasgas über dem Mittelkanal der Blasform und durch den Ringkanal hindurch eingeblasen, um zu verhindern, daß schmelzflüssiges Metall zurück in die Blasform strömt, wo es erstarren würde.A detailed description of a vessel and blow molds, Suitable for carrying out the present process can be found in US Pat. No. 3,7O3,279. The blow-through gas can be poured into the melt via the same blow mold or blow molding are blown in, which is also used for the flow of oxygen or via separate blow molds; the former is preferable. Preferably after the oxygen blowing process is completed, the blow-through gas over the central channel of the Blow mold and blown through the annular channel to prevent molten metal from going back into the blow mold flows where it would freeze.

Die Metallraffinierphase des vorliegenden Verfahrens wird durchgeführt, indem Sauerstoff und ein Verdünnungsgas sowie ein Schutzfluid (wobei es sich bei beiden um Argon handeln kann) in die Schmelze durch die eingetauchten Blasformen hindurch eingeblasen werden. Die Entkohlung, d.h. die Reaktion des eingeblasenen Sauerstoffs mit Kohlenstoff in der Schmelze, führt zu einer gesteuerten Oxidation der Badkomponenten und erzeugt War-The metal refining phase of the present process is carried out using oxygen and a diluent gas and a protective fluid (both of which can be argon) are blown into the melt through the immersed blow molds. The decarburization, i.e. the reaction of the blown Oxygen with carbon in the melt, leads to a controlled oxidation of the bath components and generates war-

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me, die die Badtemperatur aufrechterhält. Die Schmelze wird anfänglich mit einem hohen Verhältnis von Sauerstoff zu Verdünnungs- und Schutzgas geblasen. Je nach der Zusammensetzung des zu raffinierenden Stahls kann das Verhältnis von Sauerstoff zu Verdünnungsgas und Schutzfluid abgesenkt werden, und zwar im allgemeinen in mehreren Stufen, um während des gesamten Blasvorganges günstige thermodynamische Bedingungen bei sinkenden Sauerstoffgehalten aufrechtzuerhalten.me, which maintains the bath temperature. The melt will initially with a high ratio of oxygen to diluent and shielding gas blown. Depending on the composition of the steel to be refined, the ratio of oxygen to diluent gas and protective fluid are lowered, generally in several stages in order to during the whole Blowing process to maintain favorable thermodynamic conditions with falling oxygen levels.

Weil der Sauerstoff und andere Gase unterhalb der Oberfläche der Schmelze und mit hoher Geschwindigkeit eingeleitet werden, findet eine ausgezeichnete Durchmischung innerhalb der Schmelze statt; es kommt zu einem innigen Kontakt zwischen Gas und Metall sowie zwischen Schlacke und Metall. Infolgedessen wird die Reaktionskinetik aller chemischen Prozesse, die innerhalb des Gefäßes ablaufen, wesentlich verbessert. Dies gestattet eine Entschwefelung auf sehr niedrige Werte (unter 0,005 %) in der Regel innerhalb einer Blasdauer von weniger als zehn Minuten und ohne Zugabe von kostspieligen Entschwefelungsmitteln wie Calcium, Magnesium oder Seltenerden. Die Entphosphorisierung von Legierungen, die weniger als ungefähr 1 % Chrom enthalten, läßt sich leicht verwirklichen, indem das Bad auch unter O,1 % Kohlenstoff unter Verwendung eines Gasgemischs entkohlt wird, das mindestens 75 % Sauerstoff enthält. Die so gebildete phosphorhaltige Schlacke muß dann abgezogen werden, bevor mit einem Durchblasgas geblasen wird oder Reduzierungsmit-Because the oxygen and other gases are introduced below the surface of the melt and at high speed, excellent mixing takes place within the melt; there is intimate contact between gas and metal and between slag and metal. As a result, the reaction kinetics of all chemical processes that take place inside the vessel are significantly improved. This allows desulfurization to very low values (below 0.005 %) , usually within a blowing time of less than ten minutes and without the addition of expensive desulfurizing agents such as calcium, magnesium or rare earths. The dephosphorization of alloys containing less than about 1 % chromium can be easily accomplished by also decarburizing the bath under 0.1% carbon using a gas mixture containing at least 75 % oxygen. The phosphorus-containing slag formed in this way must then be drawn off before blowing with a blow-through gas or reducing agent

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tel, Desoxidationsmittel oder Entschwefelungsmittel zugesetzt werden.tel, deoxidizer or desulfurizing agent added will.

Weitere wesentliche Vorzüge des vorliegenden Verfahrens sind
eine sehr enge Beherrschung des Endkohlenstoffgehalts sowie
sehr niedrige Restwerte an Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff. Typische Restwerte dieser drei Elemente, wie sie bei der praktischen Durchführung des vorliegenden Verfahrens erhalten werden, sind in der Tabelle I zusammengestellt.Further essential advantages of the present process are
a very tight control of the final carbon content as well
very low residual values of oxygen, nitrogen and hydrogen. Typical residual values of these three elements, as obtained in the practice of the present process, are summarized in Table I.

TABLE I.

rostfreier niedriglegierter Stahl Stahl stainless low-alloy steel steel

Sauerstoff 4O-7O ppm 20-50 ppmOxygen 40-70 ppm 20-50 ppm

Wasserstoff 2-4 ppm 1-3 ppmHydrogen 2-4 ppm 1-3 ppm

Stickstoff 150-200ppm 20-50 ppmNitrogen 150-200ppm 20-50ppm

Des weiteren werden in der Schmelze vorhandene Mengen an Blei und Zink auf Werte abgesenkt, die metallurgisch harmlos sind.In addition, there are quantities of lead present in the melt and zinc reduced to values that are metallurgically harmless.

Aufgrund der mittels des vorliegenden Verfahrens erhaltenen
synergistischen Ergebnisses, d.h. niedriger Gasgehalt (Sauerstoff, Stickstoff und Wasserstoff) in Verbindung mit niedrigem Schwefelgehalt und erhöhter Fließfähigkeit der Schmelze, werden Gußstücke von bisher nie erreichter Oberflächengüte, innererDue to the obtained by means of the present method
synergistic result, ie low gas content (oxygen, nitrogen and hydrogen) in connection with low sulfur content and increased flowability of the melt, castings of previously unattained surface quality become more internal

809840/10*7809840/10 * 7

Reinheit und verbesserten mechanischen Eigenschaften erzielt. In der untenstehenden Tabelle II sind die chemischen und physikalischen Eigenschaften von zwei Gußstücken aus rostfreiem Stahl CA6NM miteinander verglichen, wobei entsprechend der ASTM-Spezifikation A296 das eine auf herkömmliche Weise und das andere .mittels des vorliegenden Verfahrens hergestellt wurde.Purity and improved mechanical properties achieved. In Table II below are the chemical and physical Properties of two castings made of stainless Steel CA6NM compared with each other, whereby according to the ASTM Specification A296 the one conventional way and the other. produced by the present process became.

TABELLE IITABLE II Chemische ZuChemical to CC. ASTM Spez.ASTM spec. bekanntknown Erfindunginvention sammen se tzungcomposition MnMn A296A296 (30(30 Si ■Si ■ CrCr O,O6 max.O, O6 max. O.O5O.O5 Ο.Ο26Ο.Ο26 NiNi 1,0O max.1.0O max. O,6OO, 6O 0,470.47 Mo -Mon - 1,OO max.1, OO max. O, 55O, 55 0,960.96 SS. 11,5 - 14,011.5-14.0 1 2, 7O1 2, 7O 12,8112.81 PP. 3,5 - 4,53.5-4.5 3,803.80 4,004.00 Mechanische EigenschaftenMechanical properties 0,40- 1 ,OO0.40-1, OO 0,500.50 0, 570.57 Zugfestigkeit (N/mm )Tensile strength (N / mm) Ο,Ο3 max.Ο, Ο3 max. 0,0250.025 0,0220.022 Streckgrenze (N/mm )Yield point (N / mm) O,Ο4 max.O, Ο4 max. O.O2OO.O2O 0.O250.O25 Dehnung {%) Elongation {%) Einschnürung (%) Constriction (%) 758,4 min.758.4 min. 792,9792.9 846,7846.7 KerbschlagzähigkeitNotched impact strength 551,6 min.551.6 min. 689,5689.5 746,7746.7 15 min.15 minutes. 2020th 2121st 35 min.35 min. 6060 6767 keineno 8,88.8 10,4-10,810.4-10.8

Charpy V bei Raumtemperatur (J)Charpy V at room temperature (J)

Aus der Tabelle II ist zu erkennen, daß das entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestellte Gußteil in jeder Hinsicht und insbesondere bezüglich der Kerbschlagzähigkeit, überlegenFrom Table II it can be seen that according to the Cast part produced by this method in every respect and in particular with regard to notched impact strength

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ist. Der Unterschied in der Zähigkeit ist noch stärker beeindruckend, wenn man berücksichtigt, daß bei diesem speziellen Gußteil der Schwefelgehalt 0,022 % an Stelle des üblichen Wertes von weniger als 0,01 % betrug, wie er sich mit dem pneumatischen Raffinieren erzielen läßt. In diesem Falle war keine spezielle Entschwefelungsbehandlung vorgesehen.is. The difference in toughness is even more impressive when one considers that in this particular casting the sulfur content was 0.022% instead of the usual less than 0.01 % obtained with pneumatic refining. In this case, no special desulfurization treatment was provided.

Mit hochfesten Legierungen wie HY-13O wurde eine 85 %ige Ver besserung der Kerbschlagzähigkeit für ein entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestelltes Gußteil gegenüber einem Gußteil der gleichen Legierung erzielt, das aus vakuumentgastem Metall gefertigt wurde. Eine derart hohe Kerbschlagzähigkeit übertrifft jede bisher erzielte Kerbschlagzähigkeit von Gußxeilen aus dieser Legierung bei weitem.With high strength alloys such as HY-130, an 85% improvement in notched impact strength was achieved for a casting made according to the present process over a casting of the same alloy made from vacuum degassed metal. Such a high notched impact strength far exceeds any previously achieved notched impact strength of cast parts made from this alloy.

example 1

Ein elektrischer Lichtbogenofen wurde mit 2853 kg ΗΥ-80-Schrott, 2662 kg Flußstahlschrott und 136 kg Kalk beschickt. An die Elektroden wurde Spannung angelegt; die Charge wurde innerhalb ungefähr einer Stunde geschmolzen. Im Anschluß an das Niederschmelzen wurde die Zusammensetzung in herkömmlicher Weise eingestellt, um die unten angegebene Zusammensetzung beim Abstechen aus dem Ofen sowie eine Temperatur von ungefähr 1700 C zu erzielen .An electric arc furnace was loaded with 2853 kg ΗΥ-80 scrap, 2662 kg of mild steel scrap and 136 kg of lime were charged. To the Voltage was applied to electrodes; the batch was melted in about an hour. Following the melting down the composition was adjusted in a conventional manner to be the composition shown below in tapping from the oven as well as a temperature of around 1700 C. .

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Die genannte Schmelze wurde aus dem Lichtbogenofen in eine Transportpfanne abgestochen und dann in das Raffiniergefäß eingebracht. 227 kg Kalk, 45 kg MgO und 27 kg Aluminium wurden der Charge zugesetzt. Zu Anfang des pneumatischen Raffiniervorganges lag die Temperatur der Schmelze bei 1593 C. Die Schmelze wurde über zwei eingetauchte, waagrechte, aus konzentrischen Rohren aufgebaute Blasformen geblasen, die in der unteren Seitenwand eines feuerfest ausgekleideten Raffiniergefäßes der in der Fig. veranschaulichten Art asymmetrisch angeordnet waren.The said melt was from the arc furnace into a The transport pan is cut off and then placed in the refining vessel. 227 kg of lime, 45 kg of MgO and 27 kg of aluminum were added to the batch. At the beginning of the pneumatic refining process the temperature of the melt was 1593 C. The melt was blown over two submerged, horizontal blow molds made up of concentric tubes, those in the lower side wall of a refractory lined refining vessel of the in the type illustrated were arranged asymmetrically.

Das Blasgas, das aus Sauerstoff verdünnt mit Argon bestand, wurde durch das Innenrohr der Blasformen hindurch eingeblasen. Argon wurde als Schutzfluid benutzt und durch den Ringkanal der Blasformen hindurch eingeblasen. Das Verhältnis der Sauerstoffdurchflußmenge zu derjenigen der kombinierten Argonströme betrug 3:1. Insgesamt wurden 60,9 m Sauerstoff eingeblasen. Die kombinierte Gasdurchflußmenge der eingeblasenen Gase lag bei ungefähr 170 Nm /h. Ungefähr 9 Minuten nach Beginn des Blasvorganges wurden 5,O kg Chrom und 8,2 kg normalen Mangans der Schmelze zugesetzt. Am Ende des Blasvorgangs betrug die Temperatur der Schmelze 1693° C; der Kohlenstoffgehalt lag bei 0,10 %. The blowing gas, which consisted of oxygen diluted with argon, was blown through the inner tube of the blow molds. Argon was used as a protective fluid and was blown through the annular channel of the blow molds. The ratio of the oxygen flow rate to that of the combined argon flows was 3: 1. A total of 60.9 m of oxygen was blown in. The combined gas flow rate of the injected gases was approximately 170 Nm / h. Approximately 9 minutes after the start of the blowing process, 5.0 kg of chromium and 8.2 kg of normal manganese were added to the melt. At the end of the blowing process, the temperature of the melt was 1693 ° C; the carbon content was 0.10 %.

Im Anschluß an die Zugabe von 50 % FeSi in einer Menge von 45,4 kg wurde die Schmelze durchgeblasen und umgerührt, indem Argon in einer Menge von ungefähr 113 Nm /h 4 Minuten lang durch beide Kanäle beider Blasformen hindurch eingebracht wurde.Following the addition of 50 % FeSi in an amount of 45.4 kg, the melt was blown through and stirred by introducing argon in an amount of approximately 113 Nm / h for 4 minutes through both channels of both blow molds.

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Die Temperatur der Schmelze lag zu diesem Zeitpunkt bei 1361 C. Die Schmelze wurde dann in herkömmlicher Weise desoxidiert und mit Argon 2 weitere Minuten lang durchgeblasen, bevor sie in eine Stopfenpfanne zum anschließenden Vergießen in Formen abgestochen wurde. Die Zusammensetzung des Ofenabstichs und die Endzusammensetzung der raffinierten Schmelze beim Abstechen sind nachfolgend zusammengestellt.The temperature of the melt was at this point in time 1361 C. The melt was then deoxidized in a conventional manner and bubbled with argon for 2 more minutes before placing in a stopper pan for subsequent potting was cut into molds. The composition of the furnace tap and the final composition of the refined melt for parting are summarized below.

Analyse %C %Mn %5i %Cr %Ni %Mo %P %S Analyze % C% Mn% 5i% Cr% Ni% Mo % P% S

Ofenabstich 0,32 O,54 O,55 1,29 2,85 O.43 0,014 O.OO4 raffinierteFurnace tapping 0.32 O.54 O.55 1.29 2.85 O.43 0.014 OOO4 refined

Schmelze O.1O 0,61 0,35 1,49 2,97 O,42 O.O17 0,001Melt O.1O 0.61 0.35 1.49 2.97 O.42 O.O17 0.001

Example 2

Für Vergleichszwecke wurde eine konventionell verarbeitete Charge aus HY-80 (einem niedriglegierten Stahl) wie folgt hergestellt. Ein elektrischer Lichtbogenofen wurde mit 6804 kg HY-8O-Schrott, 24,9 kg Chrom, 6387 kg Flußstahlschrott und 272 kg Kalk beschickt. An die Elektroden wurde Spannung angelegt; die Charge wurde innerhalb von etwa 75 Minuten geschmolzen und auf 1266 C erhitzt. Dann wurden in das Bad ungefähr 113 Nm /h Sauerstoff über eine von Hand gehaltene, abschmelzende Lanze eingeblasen. Die dabei gebildete Schlacke wurde abgestrichen; es wurde eine Badtemperatur von 1293 C gemessen.For comparison purposes, a conventionally processed one was used Batch made of HY-80 (a low alloy steel) as follows. An electric arc furnace was loaded with 6804 kg of HY-8O scrap, 24.9 kg of chromium, and 6387 kg of mild steel scrap 272 kg of lime charged. Voltage was applied to the electrodes; the batch was melted in about 75 minutes and heated to 1266 C. Approximately 113 Nm / h of oxygen was then introduced into the bath via a hand-held, meltable Lance blown in. The resulting slag was scraped off; a bath temperature of 1293 ° C. was measured.

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Dann wurden der Schmelze zugesetzt:Then the melt was added:

90,7 kg Kohlenstoff, 226,8 kg 50%-FeSi, 226,8 kg Kalk, 99,8 kg Chrom, 129,3 kg Ni und 29,9 kg MoO₃.90.7 kg carbon, 226.8 kg 50% FeSi, 226.8 kg lime, 99.8 kg chromium, 129.3 kg Ni and 29.9 kg MoO ₃ .

Den Elektroden wurde erneut Strom zugeführt; innerhalb einer Zeitspanne von 45 Minuten wurde die Badtemperatur auf 1370 C gesteigert. Zu diesem Zeitpunkt wurde eine vorläufige ProbeCurrent was again supplied to the electrodes; The bath temperature rose to 1370 ° C. over a period of 45 minutes increased. At this point it was a preliminary sample

entnommen, deren Zusammensetzung unten angegeben ist. Danach wurden 226,8 kg Kalk, 90,7 kg Chrom, 61,2 kg Ni und 12,7 kg FeMo zugesetzt. Die Schmelze wurde weiter entkohlt, indem über eine von Hand gehaltene, abschmelzende Lanze 19O Nm Sauerstoff eingeblasen wurden. Nach einer Blasdauer von ungefähr 20 Minuten wurde ein Kohlenstoffgehalt von O,O7 % gemessen. 124,7 kg SiMn und 59,4 kg 75%-FeSi wurden zugesetzt; dieCharge wurde sofort abgestochen; eine Probe wurde untersucht. Die Endzusammensetzung des Abstichs ist gleichfalls unten angegeben.taken, the composition of which is given below. Then 226.8 kg of lime, 90.7 kg of chromium, 61.2 kg of Ni and 12.7 kg of FeMo were added. The melt was further decarburized by blowing in 190 Nm of oxygen through a hand-held, melting lance. After a blowing time of approximately 20 minutes, a carbon content of 0.07 % was measured. 124.7 kg of SiMn and 59.4 kg of 75% FeSi were added; the batch was drawn off immediately; a sample was examined. The final composition of the tap is also given below.

Analyse %C %Mn %Si %Cr %Hi %Mo %P %S vorläufig 0,63 O,26 1,06 0,93 2,32 0,34 0,016 0,006 Abstich O.1O O,63 0,47 1,4O 2,79 O,40 0,015 0,007Analysis % C % Mn% Si % Cr% Hi % Mo % P% S provisional 0.63 0.26 1.06 0.93 2.32 0.34 0.016 0.006 tapping O.1O 0. 63 0.47 1, 4O 2.79 O, 40 0.015 0.007

In der untenstehenden Tabelle III sind die physikalischen Eigenschaften der Gußstücke einander gegenübergestellt, die aus den Schmelzen entsprechend den vorstehend angegebenen Beispielen 1 und 2 hergestellt wurden, wobei beide in herkömmlicner Weise eine im wesentlichen gleiche Wärmebehandlung erfuhren.In Table III below are the physical properties of castings juxtaposed from the Melts were prepared according to Examples 1 and 2 given above, both in a conventional manner received essentially the same heat treatment.

8098 4 0/10478098 40/1047

TABELLE III (HY-80)TABLE III (HY-80)

Example 1 Example 2

Zugfestigkeit (N/mm²) 708,4 705,5Tensile strength (N / mm ² ) 708.4 705.5

Streckgrenze (N/mm ) 601,2 606,0Yield strength (N / mm) 601.2 606.0

Dehnung (%) 22 21Elongation (%) 22 21

Einschnürung {%) 55 53Constriction (%) 55 53

Kerbschlagzahigkeit bei 7,9;13,6;14,6 6,O;6,1;5,O 38 C - Charpy V (J)Notched impact strength at 7.9; 13.6; 14.6 6, O; 6.1; 5, O 38 C - Charpy V (J)

Aus der Tabelle III ist zu erkennen, daß sämtliche Eigenschaften der Gußstücke im wesentlichen die gleichen sind, bis auf die wesentlich verbesserte Kerbschlagzähigkeit der Gußteile, die entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestellt wurden. Man würde erwarten, daß ähnliche Eigenschaften erhalten werden, weil sowohl die chemische Zusammensetzung als auch die Wärmebehandlung der Gußstücke im wesentlichen die gleichen waren. Die erhöhte Kerbschlagzähigkeit dürfte die verbesserte interne Reinheit der Schmelze widerspiegeln, die mit dem vorliegenden Verfahren erzielt wurde. Während dieser Anstieg der Zähigkeit als solcher eine betrachtliche Verbesserung der Güte des Gußstuckes darstellt, wurde eine zusätzliche Verbesserung von großer Wichtigkeit beim Reinigen und Nachbearbeiten der Gußteile beobachtet. Die aus der Schmelze des Beispiels 1 hergestellten Gußstücke erforderten erheblich weniger Reinigung, Schleifen, Schweißen und andere Ausbesserungsarbeiten als die bekannten Gußteile aus der Schmelze des Beispiels 2. Diese Verbesserung vjar unerwartet und aufgrund der bisherigen Erfahrun-From Table III it can be seen that all of the properties of the castings are essentially the same except for the significantly improved impact strength of the castings made according to the present process. One would expect that similar properties would be obtained because both the chemical composition and the heat treatment of the castings were essentially the same. The increased impact strength is believed to reflect the improved internal melt purity achieved with the present process. While this increase in toughness as such represents a considerable improvement in the quality of the casting, an additional improvement of great importance in cleaning and reworking the castings has been observed. The castings produced from the melt of Example 1 required considerably less cleaning, grinding, welding and other repair work than the known castings from the melt of Example 2. This improvement was unexpected and based on previous experience.

8 O 9 8 h O / I O h 78 O 9 8 h O / IO h 7

gen nicht voraussehbar; sie ist für die Gießereitechnik von großer Bedeutung, weil die damit verbundenen Arbeitseinsparungen einen wesentlichen Teil des Wertes des Gußstückes ausmachen .gen unpredictable; it is for foundry technology from of great importance because the labor savings associated with it make up a substantial part of the value of the casting .

Zusätzlich zu den vorstehend erläuterten überraschenden Verbesserungen wurden weitere Verbesserungen an HY-80-Gußteilen festgestellt, die entsprechend dem vorliegenden Verfahren hergestellt wurden. Beispielsweise waren bei einem erfindungsgemäß gefertigten Experimentiergußstück nur 5 Reparaturschweißungen verglichen mit 95 Reparaturschweißungen erforderlich, die bei dem gleichen Gußstück notwendig waren, das auf konventionelle Weise gefertigt worden war. Des weiteren zeigten erfindungsgemäß hergestellte Gußteile selbst bei Querschnittsabmessungen von 33 cm keine Wasserstoffflockenbildung.In addition to the surprising improvements discussed above Further improvements were noted in HY-80 castings made in accordance with the present process became. For example, in an experimental casting manufactured according to the invention, there were only 5 repair welds compared to 95 repair welds required on the same casting as conventional Way had been made. Furthermore showed according to the invention produced cast parts even with cross-sectional dimensions of 33 cm no hydrogen flake formation.

Example 3

Ein elektrischer Lichtbogenofen wurde mit 4058 kg Schrott aus rostfreiem 18-8-Stahl, 18,1 kg Kohlenstoff und 226,8 kg Kalk beschickt. Den Elektroden wurde Strom zugeführt; die Charge wurde geschmolzen. Im Anschluß an das Herunterschmelzen wurde die Zusammenstellung in konventioneller Weise eingestellt, um eine Ofenabstichzusammensetzung der unten angegebenen Art und eine Temperatur von ungefähr 1704 C zu erreichen.An electric arc furnace was made with 4058 kg of scrap 18-8 stainless steel, 18.1 kg carbon and 226.8 kg lime loaded. Current was supplied to the electrodes; the batch was melted. Following the meltdown was the composition is adjusted in a conventional manner to produce an oven tap composition of the type and below to reach a temperature of approximately 1704 C.

809840/1047809840/1047

Die Schmelze wurde aus dem Lichtbogenofen in eine Transportpfanne abgestochen und dann in das Raffiniergefäß eingebracht. Der Charge wurden 226,8 kg Kalk zugesetzt. Zu Beginn der pneumatischen Raffinierbehandlung betrug die Temperatur der Schmelze 1320 C. Die Schmelze wurde über zwei eingetauchte, waagrechte, aus konzentrischen Rohren bestehende Blasformen geblasen, die in der unteren Seitenwand eines Raffiniergefäßes der in der Fig. gezeigten Art asymmetrisch angeordnet waren. Das Blasgas bestand aus mit Argon verdünntem Sauerstoff, der über die mittleren Rohre eingeblasen wurde. Argon wurde als Schutzfluid durch die Ringkanäle der Blasformen hindurch eingebracht. Das Verhaltnis von Sauerstoff zu den kombinierten Argondurchflußmengen betrug 3:1 . Insgesamt wurden 51 m Sauerstoff eingebracht. Die kombinierte Durchflußmenge der eingeblasenen Gase (d.h. Sauerstoff plus Argon) betrug ungefähr 198 Nm /h. Nach einer Blasdauer von 21 Minuten bei dem 3:1-Verhältnis betrug die Temperatur der Schmelze 1415 C, während der Kohlenstoffgehalt bei 0,15 % lag. Das Verhältnis zwischen der Sauerstoffdurchflußmenge zu der kombinierten Argondurchflußmenge wurde dann auf 1:1 geändert. Bei diesem Verhältnis wurde der Blasvorgang für etwa 15 Minuten fortgesetzt; während dieser Zeitspanne wurden insgesamt 28 m Sauerstoff eingeblasen. Danach wurde das Verhältnis zwischen dem Sauerstoff und den kombinierten Argonströmen erneut auf 1:3 geändert; innerhalb einer Zeitspanne von 4 Minuten wurden 2,8 m Sauerstoff eingeblasen. Dann wurden 181,4 kg FeCrSi₁ 45,4 kg Kalk und 97,5 kg 5O%-FeSi zuge-The melt was tapped from the electric arc furnace into a transport ladle and then introduced into the refining vessel. 226.8 kg of lime was added to the batch. At the beginning of the pneumatic refining treatment, the temperature of the melt was 1320 C. The melt was blown over two immersed, horizontal blow molds consisting of concentric tubes, which were arranged asymmetrically in the lower side wall of a refining vessel of the type shown in the figure. The blowing gas consisted of oxygen diluted with argon, which was blown in through the central tubes. Argon was introduced as a protective fluid through the ring channels of the blow molds. The ratio of oxygen to the combined argon flow rates was 3: 1. A total of 51 m of oxygen was introduced. The combined flow rate of the injected gases (ie oxygen plus argon) was approximately 198 Nm / h. After a blowing time of 21 minutes at the 3: 1 ratio, the temperature of the melt was 1415 ° C., while the carbon content was 0.15%. The ratio between the oxygen flow rate to the combined argon flow rate was then changed to 1: 1. At this ratio, blowing was continued for about 15 minutes; a total of 28 m of oxygen was blown in during this period. Thereafter, the ratio between the oxygen and the combined argon flows was again changed to 1: 3; 2.8 m of oxygen was blown in over a period of 4 minutes. Then 181.4 kg FeCrSi _1, 45.4 kg lime and 97.5 kg 5O% -FeSi were added

8098AO/10478098AO / 1047

setzt. Die Schmelze wurde 17 Minuten lang nur mit Argon gerührt und durchgeblasen, wobei Argon durch beide Kanäle beider Blasformen eingebracht wurde. Die Abstichtemperatur betrug 1324 C. Die Charge wurde dann in eine Stopfenpfanne für anschließendes Vergießen in Formen abgestochen.puts. The melt was stirred with argon only for 17 minutes and blown through, wherein argon was introduced through both channels of both blow molds. The tapping temperature was 1324 C. The batch was then placed in a stopper pan for subsequent Potting in molds cut off.

Analyse %C %Mn %Si %Cr %Ni %Cu %Mo" %P %S Analysis% C% Mn % Si % Cr% Ni% Cu% Mo " % P% S

Ofenabstich 0,35 O,75 0,34 19,29 8,95 O,34 0,65 O.O29 0,00 RaffinierteFurnace tapping 0.35 O.75 0.34 19.29 8.95 O.34 0.65 O.O29 0.00 Refined

Schmelze O,02 0,70 1,47 2O.O9 9,54 0,33 0,63 0,028 O,OOMelt 0.02 0.70 1.47 2O, O9 9.54 0.33 0.63 0.028 O, OO

Example 4

Für Vergleichszwecke wurde eine konventionell verarbeitete Charge aus rostfreiem 18-8-Stahl wie folgt hergestellt. Ein elektrischer Lichtbogenofen wurde mit 8483 kg 18-8-Schrott, 169,6 kg FeNi, 68,0 kg Kohlenstoff und 1134 kg Kalk beschickt. Den Elektroden wurde Strom zugeführt; die Charge wurde innerhalb von etwa 118 Minuten geschmolzen und auf 1293 C erhitzt. Eine zu diesem Zeitpunkt entnommene vorläufige Probe hatte die unten angegebene .Zusammensetzung. Dann wurden über eine von Hand gehaltene, abschmelzende Lanze ungefähr 340 Nm Sauerstoff in das Bad eingeblasen. Die dabei gebildete Schlacke wurde abgestrichen; der Schmelze wurden zugesetzt: 10.33 kg FeCrSi, 136,1 kg FeCr mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, 363 kg Kalk, 36,3 kg Ni.For comparison purposes, a conventionally processed one was used 18-8 stainless steel batch made as follows. A electric arc furnace was loaded with 8483 kg of 18-8 scrap, 169.6 kg FeNi, 68.0 kg carbon and 1134 kg lime are charged. Current was supplied to the electrodes; the batch was melted and heated to 1293 ° C in about 118 minutes. A preliminary sample taken at this point had the composition shown below. Then one was made over by hand held, melting lance blown approximately 340 Nm of oxygen into the bath. The resulting slag was scraped off; the melt was added: 10.33 kg FeCrSi, 136.1 kg FeCr with low carbon content, 363 kg lime, 36.3 kg Ni.

809840/1047809840/1047

An die Elektroden wurde erneut Spannung angelegt; die Charge wurde in eine Pfanne zum anschließenden Vergießen in Formen abgestochen. Die Zusammensetzung der vorläufigen Probe und die Zusammensetzung des Endabstichss waren wie folgt.Voltage was reapplied to the electrodes; the batch was placed in a pan for subsequent pouring into molds cut off. The composition of the preliminary sample and the composition of the final tap were as follows.

Analyse %C %Mn %5i %Cr %Ni %Mo %P %5 vorläufig O,45 O,53 0,42 17,65 8,78 0,83 0,028 0,010 Abstich O,05 0,63 1,21 19,84 8,85 0,78 0,033 O.0O5 Analysis % C % Mn% 5i% Cr % Ni % Mo % P% 5 preliminary O, 45 O, 53 0.42 17.65 8.78 0.83 0.028 0.010 tapping O, 05 0.63 1.21 19, 84 8.85 0.78 0.033 O.0O5

Die mechanischen Eigenschaften der Gußteile aus den Schmelzen der Beispiele 3 und 4 waren im wesentlichen die gleichen. Die mittlere Zeitdauer, die, basierend auf 6 Gußteilen, für die Reinigung und Ausbesserung von erfindungsgemäß hergestellten Gußteilen erforderlich war, lag jedoch näherungsweise 30 % unter der mittleren Zeitdauer, die das Reinigen und Ausbessern von 7 gleichartigen Gußteilen erforderte, die auf bekannte Weise hergestellt waren.The mechanical properties of the castings from the melt Examples 3 and 4 were essentially the same. The median amount of time, based on 6 castings, for the Cleaning and repair of castings produced according to the invention was required, but was approximately 30% below the mean time required to clean and mend 7 similar castings, that in known manner were manufactured.

809840/1047809840/1047

Claims

PATENT Attorney DIPL.-ING. GERHARD SCHWAN ELFENSTRASSE32 D-80D0 MUNICH 83 L-1O943-G Claims

1. Process for the manufacture of finished products forming Metal castings with improved surface and internal quality, in which (a) predetermined batch materials in a furnace are melted, (b) the melt is refined, (c) the melt is poured into a mold, (d) the melt solidified in the mold; and (e) the casting is removed from the mold, characterized in that that

(1) the melt from the melting furnace into a refining vessel provided with at least one submerged blow mold is convicted and

(2) the melt is refined by (a)

an oxygen-containing gas mixture is blown into the melt via the blow mold (s) and contains 10% to 90 % diluent gas, and (b) a blow-through gas is then blown into the melt via the blow mold (s).

2. The method according to claim 1, characterized in that the oxygen-containing gas stream from an annular stream

809840/1047809840/1047

TELEPHONE: 089/6012039 · CABLE: ELECTRICPATENT MUNICH "»

ORIGINAL INSPECTED

surrounded by a protective fluid.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that the diluent gas argon, helium, hydrogen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor and / or a hydrocarbon gas is used.

4. The method according to claim 1 or 2, characterized in that that argon is used as the diluent gas.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized marked that argon, helium, nitrogen are used as blow-through gas and / or steam is used.

6. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that argon is used as the blow-through gas.

7. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that that as protective fluids argon, helium, hydrogen, nitrogen, carbon monoxide, carbon dioxide, water vapor and / or a hydrocarbon fluid is used.

8. The method according to any one of claims 2 to 6, characterized in that that argon is used as the protective fluid.

9. The method according to any one of the preceding claims, characterized

809840/1047809840/1047

characterized in that a refining vessel provided with at least two submerged blow molds is used.

1O. Method according to claim 9, characterized in that a Refining vessel is used in which the blow molds in the side wall of the vessel near the bottom are arranged to run horizontally in such a way that the blow mold axes lying asymmetrically.

. Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the absolute pressure of the blown Fluids at the blow mold inlets at least twice as high like the absolute pressure of the fluids at the blow mold outlets is held.

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