DE2823913B2

DE2823913B2 - Modifikationsmittel für Roheisen und Verfahren zu dessen Anwendung

Info

Publication number: DE2823913B2
Application number: DE19782823913
Authority: DE
Inventors: Michail M. Malaschin; Anatolij S. Moskau Naletov; Jurij J. Tula Nenachov; Lev V. Peregudov; Evgenij A. Moskau Sokolov
Original assignee: TULSKIJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ TECHNOLOGITSCHESKIJ INSTITUT MASCHINOSTROENIJA TULA (SOWJETUNION)
Current assignee: TULSKIJ PROEKTNO-KONSTRUKTORSKIJ TECHNOLOGITSCHESKIJ INSTITUT MASCHINOSTROENIJA TULA (SOWJETUNION)
Priority date: 1978-05-31
Filing date: 1978-05-31
Publication date: 1980-11-20
Also published as: DE2823913C3; DE2823913A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft Modifikationsmittel für Roheisen und Verfahren zu deren Anwendung im Hüttenwesen, insbesondere im Gießereiwesen.

Es sind Modifikationsmittel für Roheisen bekannt, die zur Verminderung der Hartgußschicht an der Oberfläche von dünnwandigen Roheisengußstücken verwendet werden.

Aus der JP-PS 48 43 007 ist ein Modifikationsmittel bekannt, das (in Gew.-%): Seltenerdmetalle von 15 bis 30, Kalzium von 10 bis 20, Aluminium von 5 bis 7 und Rest Silizium enthält.

Das Graphitierungsvermögen dieses Modifikationsmittels, das durch die Größe der Hartgußschicht eines technologischen Keilprobestückes bestimmt wird, gewährleistet nicht die Herstellung von Roheisengußstücken mit einer Wanddicke von 5 bis 10 mm ohne Hertgußschicht beim Gießen in Metallformen.

Die Hartgußschicht an der Oberfläche des Gußstückes weist niedrige mechanische Eigenschaften auf; deshalb werden solche Gußstücke einem Glühen bei hoher Temperatur im thermischen Ofen zur Erhöhung der Qualität und der Bearbeitbarkeit der Gußstücke ausgesetzt.

Das Glühen bei hoher Temperatur ist mit bedeutendem Energieaufwand verbunden; deshalb ist man naturgemäß bestrebt, ein Modifikationsmittel für Roheisen zu schaffen, das es gestattet, Gußstücke ohne Hartgußschicht herzustellen.

Die Schaffung eines solchen Modifikationsmittels ist mit der Überwindung einer Reihe von Schwierigkeiten verbunden, und die bekannten Modifikationsmittel und Silizium

Seltenerdelemente

Kalzium

Aluminium

Kohlenstoff

Schwefel

und Eisen

von 30 bis 40 von 2 bis 8 von 10 bis 20 von 15 bis 30 von 10 bis 30 von 0.1 bis 0,3 Rest

Bei einem Gehalt an Silizium, Kalzium und Aluminium, der unter dem erfindungsgemäß genannten Ge-•r> halt liegt, wird eine Stabilität des Prozesses der Graphitierung des modifizierten Roheisens nicht gewährleistet.

Bei einem Gehalt an Silizium, Kalzium und Aluminium, der über dem erfindungsgemäß genannten Gehalt V) liegt, werden die physikalisch-n^-chanischen Eigenschaften des modifizierten Roheisens verschlechtert.

Bei einem Gehalt an Seltenerdelementen, z. B. Zerium, der υπ.er dem erfindungsgemäß genannten Gehalt liegt, wird der Prozeß der Graphitierung des Roh-V) eisens nicht gewährleistet.

Bei einer Erhöhung des Gehaltes an Sellcncrdelementen, der über dem erfindungsgemäß angegebenen Gehalt liegt, erhöht sich stark der Gehalt an freiem Zementit im Gefüge des Roheisens. Bei einem geringeren Gehalt an Kohlenstoff und Schwefel im Modifikationsmitlei wird die Bildung der erforderlichen Kristallisationskeime von Graphit Hei der Erstarrung des Roheisens nicht gewährleistet.

Bei einem höheren Gehalt an Kohlenstoff und Schwefel werden die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des Roheisens verschlechtert.

Es ist zweckmäßig, die genannten Komponenten des Modifikationsmiltels für Roheisen in das schmelzfliis-

sige Roheisen in Form eines Gemisches von Legierungen und Gießereikoks einzuführen, die im folgenden Verhältnis (in Gew,-%) genommen werden:

Silikokalzium

Silikomischmetall

Silumin

und Gießereikoks

von 30 bis 55
von 5 bis 25
von 15 bis 30
von 10 bis 30

Bei einem Gehalt an Silikokalzium im Modifikationsmittel, der unter dem angegebenen liegt wird das vorgegebene Verhältnis zwischen dem Siliziumgehalt und dem Kalziumgehalt des Roheisens nicht gewährleistet

Eine Vergrößerung des Silikokalziumgehalt.es bis zu einer Größe, die den angegebenen Gehalt übersteigt führt zu einer Verschlechterung der physikalisch-mechanischen Eigenschaften des modifizierten Roheisens.

Bei einem Gehalt an Silikomischmetall im Modifikationsmittel der unter dem angegebenen Gehalt liegt, wird das vorgegebene Verhältnis zwischen dem Siliziumgehalt uikI dem Gehalt an Seltenerdelementen nicht gewährleistet

Bei einem Gehalt an Silikomischmetall, der über dem angegebenen Gehalt liegt, findet eine starke Vergrößerung der Hartgußschicht an der Oberfläche der Gußstücke statt

Bei einem geringeren Silumingehalt, als angegeben ist wird die Stabilität des Prozesses der Graphitierung nicht gewährleistet

Bei einer Erhöhung des Silumingehaltes, der höher als der angegebene ist findet eine Verschlechterung der physikalisch-Techanischen und Gußeigenschaften

des Roheisens statt

Bei einem geringeren Gießereikoksgehalt, als dem angegebenen, wird die Bildung der erforderlichen Kristallisationskeime aus Graphit bei der Erstarrung des Roheisens nicht gewährleistet

Bei einem höheren Gehalt an Gießereikoks werden die physikalisch-mechanischen Eigenschaften des modifizierten Roheisens verschlechtert

Das erfindungsgemäße Modifikationsmittel wird vorzugsweise in das schmelzflüssige Roheisen in einer Menge von 0,4 bis 0,8 Gew.-% eingeführt

Bei der Einführung des Modifikationsmittels in das schmelzflüssige Roheisen in einer Menge, die unter der genannten Menge liegt, wird die Herstellung von dünnv.andigen Gußstücken und Kokillenguß ohne Hartgußschicht nicht gewährleistet.

Die Einführung des Modifikationsmittels in das schmelzflüssige Roheisen in einer Menge, die die angegebene übersteigt verschlechtert die physikalischmechanischen und Gußeigenschaften des modifizierten Roheisens und erhöht die Kosten der herzustellenden Erzeugnisse.

Zur Erläuterung der Erfindung werden nachstehend Beispiele für chemische Zusammensetzungen des Modifikationsmittels in Tabellen angeführt und ein Verfahren zur Anwendung dieses Modifikatkmsmittels beschrieben. Als Seltericrdelement wird in den Beispielen Zerium verwendet.

Das erfindungsgemäße Modifikationsmittel enthält (in Gew. %):

	Beispiel I	Beispiel Il	Beispiel III	Bekanntes	von 5 bis 25
				Modifika-	von 10 bis 30
				tionsmitiel
Silizium von 30 bis 40	30	34	40	Rest
Seltenerdelemen: (Zerium)	8	15	2	20
von 2 bis 8
Kalzium von 10 bis 20	10	14	20	15
Aluminium von 15 bis 30	15	25	30	7
Kohlenstoff von 10 bis 30	30	20	10	_
Schwefel von 0,1 bis 0,3	0,3	0,2	0,1	—
Eisen — Rest	Rest
■jkationsmittel für Roheisen weist	ein hohes	Silikomischmetall
igsvermögen auf.		und Gießereikoks

Das wird dadurch erreicht, daß Kohlenstoff, der in das schmelzflüssige Roheisen eingeführt wird, nicht vollständig aufgelöst wird, und die übriggebliebenen Festteilchen die Bildung von Graphiteinschlüssen aktivieren. Außerdem tritt der in das Modifikationsmittel eingeführte Schwefel in eine Reaktion mit den diesem gegenüber chemisch aktiven Komponenten des Modifikationsmittels (Seltenerdelementen und Kalzium) ein und bildet hochschmelzende Verbindungen, deren Teilchen auch die Graphitkristallisation aktivieren. Die Verwendung dieses Modifikationsmitlels nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewährleistet das angegebene Verhältnis zwischen den Bestandteilen. Gemäß dem Verfahren wird das Modifikationsmittel in Form eines Gemisches eingeführt, das Silikomischmctall. Silikokalzium, eine Siluminlegierung und Gießereikoks in folgenden Mengen (in Gew.-%) enthält:

Silikokalzium
Silumin

von JO bis 55
von 15 bis 30

Die Graphitierungswirkung des Modifikationsmittels wird dadurch gesichert, daß dieses in das schmelzflüssige Roheisen in einer Menge von 0,4 bis zu 0,8 Gew.-% eingeführt wird.

Zu einer versuchsweisen Herstellung des Modifikationsmittels wurden drei Mischungen von Bestandteilen hergestellt, die jeweils (in Gew.-%) enthielten:

Silikokalzium 30, 40 und 55,

Silikomischmetall 25, 15 und 5,

Silumin 15, 25 und 30 und

Koks 30, 20 und 10.

Mit jeder dieser Mischungen wurde das Roheisen modifiziert. Zur Gegenüberstellung wurde parallel die Modifikation eines ähnlichen Roheisens mittels des bekannten Modifikationsmittels vorgenommen. Die Größe der Hartgußschicht wurde an einem technologischen Keilprobestiick im Vergleich mit dem nichi modifizierten Roheisen bestimmt.

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Das Roheisen in technologischen Probestücken wies folgende Größen von HartguBschicht (siehe Tabelle) auf:

Modifikationsmitlel	Größe der zugesetzten	0,4	43	Menge vom	Modirikfltionsmitiel (in	Gew.%)
	0,2			0,6	0,8	Nicht modifiziertes
		HartguBschicht in mm	0.2			Roheisen
	5.4
Bekanntes Modifikationsmittel			3.2	2,6	16
Beispiel 1	1.5
Silikokalzium — 30%			0.0	0,5	16
Silikomischmetall — 25%
Silumin — 15%		0,8
Koks - 30%
Beispiel 2
Silikalzium — 40%	1.8
Silikomischmetal! — 15%			0,0	0,0	16
Silumin — 25%		1,4
Koks - 20%
Beispiel 3
Silikokalzium — 55%	24
Silikomischmetall — 5%		0,0	0,0	16
Silumin — 30%
Koks - 10%

Die chemische Zusammensetzung des Modifikationsmittels gemäß der Erfindung und das Verfahren zu dessen Anwendung gestatten es, eine Graphitierungswirkung zu sichern, die, wie aus der Tabelle zu ersehen ist. höher liegt, als es bei der Anwendung des bekannten Modifikationsmittels für die Herstellung von Roheisengußstücken der Fall ist.

Bei einer Verminderung des Gehaltes an Modifikationsmittel im Roheisen kann die erforderliche Verminderung der Hartgußschicht nicht erreicht werden, und

bei einer Vergrößerung des Gehaltes ändert sich die Größe der Hartgußschicht nur gering.

Ein höheres Graphitierungsvermögen des erfindungsgemäßen Modifikationsmittels gestattet es, dünnwandige Roheisengußstücke ohne Hartgußschicht zu erhalten; dadurch werden die Bearbeitbarkeit dieser Gußstücke durch Zerspanen verbessert, das Tempern überflüssig und die Herstellungskosten der Gußstücke gesenkt.

Claims

Patentansprüche:

1. Modifikationsmitte] fur Roheisen, das Silizium, Seltenerdeelemente, Kalzium, Aluminium und Eisen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß es zusätzlich Kohlenstoff und Schwefel enthält, und die genannten Komponenten in diesem in folgenden Mengen (in Gew.-%) enthalten sind:

Silizium

Seltenerdelemente

Kalzium

Aluminium

Kohlenstoff

Schwefel

Eisen

von 30 bis 40 von 2 bis 8 von 10 bis 20 von 15 bis 30 von 10 bis 30 von 0,1 bis 03 Rest

2. Verfahren zur Anwendung des Modifikationsmittels für Roheisen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Komponenten in Form eines Gemisches von Legierungen und Gießereikoks eingeführt werden, die in folgenden Mengen (in Gew.-%) genommen werden:

Silikokalzium

Silikomischmetall

Silumin

und Gießereikoks

von 30 bis 55 von 5 bis 25 von 15 bis 30 von 10 bis 30

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Modifikationsmittel in das schmelzflüssige Roheisen in einer Menge von 0,4 bis 03 Gew.-% eingeführt wird.

Verfahren zu deren Anwendung ermöglichen es nicht, dieses Problem zu lösen.

Das gegenwärtig verwendete Glühen von Gußstükken bei hoher Temperatur, die beim Gießen in Metallformen hergestellt wurden, führt zu einer Verminde rung der physikalisch-mechanischen Eigenschaften der Gußstücke infolge der Bildung eines Ferrit- oder Ferrit-Perlit-Gefüges. Da Modifikationsmittel für Roheisen fehlen, die es gestatten, dünnwandige Gußstücke ohne

ίο Hartgußschicht herzustellen, ist es nicht möglich, die

Ausgaben für die Elektroenergie, für die Verwendung

von öfen zum Glühen sowie für die Hilfsausrüstungen und das Bedienungspersonal zu senken.

Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Beseiti-

gung der genannten Schwierigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Modifikationsmittel für Roheisen mit einer Zusammensetzung der in diesem enthaltenen Kompor.jnten und ein Verfahren zur Anwendung dieses Modifikationsmittels zu schaffen, die es gestatten, dünnwandige Roheisengußstücke ohne Hartgußschicht an deren Oberfläche beim Gießen in Metallformen herzustellen, die Qualität der Roheisengußstücke zu verbessern und die Kosten für deren Herstellung zu senken, was dadurch erreicht wird, daß man auf das Glühen bei hoher Temperatur und auf die Verwendung von kostspieligen Ausrüstungen verzichten und die Anzahl des Bedienungspersonals vermindern kann. Diese Aufgabe wird durch ein Modifikationsmittel

jo für Roheisen gelöst, das Silizium, Seltenerdelemente, Kalzium, Aluminium und Eisen enthält, wobei erfindungsgemäß Kohlenstoff und Schwefel enthalten sind, und die genannten Komponenten in folgenden Mengen (in Gew.-%) anwesend sind: