DE3014450A1

DE3014450A1 - Anordnung zur konservierung von magnesiumhaltigen gusseisenschmelzen ueber laengere zeitraeume

Info

Publication number: DE3014450A1
Application number: DE19803014450
Authority: DE
Inventors: Richard Dr Schluesselberger
Original assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Current assignee: Andritz Hydro GmbH Austria
Priority date: 1979-04-18
Filing date: 1980-04-15
Publication date: 1980-10-30
Also published as: DE3014450C2; SE8006488L; SE449007C; GB2083503B; SE449007B; AT363112B; ATA289579A; US4324587A; CH649727A5; GB2083503A

Description

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- 3 Beschreibung

"Anordnung zur Konservierung von magnesiumhaltigen Gußeisenschmelzen über längere Zeiträume"

Um Gußeisen mit Kugelgraphit herzustellen, muß in die Gußeisenschmelze vor dem Gießen Magnesium eingebracht werden. Das Magnesium reagiert zunächst mit vorhandenem Sauerstoff, Schwefel und unter Umständen anderen Begleitelementen. Wichtig ist ein gewisser Überschuß an freiem, aktivem Restmagnesium, so daß in Gußstücken aus Gußeisen mit Kugelgraphit etwa 0,03 bis 0,07 (Masse) % Magnesium analytisch nachgewiesen werden können.

In der Praxis ist es erforderlich, größere Schmelzeeinheiten durch Einbringen von Magnesium zu behandeln. Sehr häufig benötigt die Gußeisenschmelze längere Zeit, bis der eigentliche Gießvorgang vollzogen wird. Die Wege vom Ort der Magnesiumeinbringung bis zur Form können sehr weit sein oder der Gießvorgang ist automatisiert, so daß über längere Zeiträume laufend magnesiumbehandelte Gußeisenschmelze zur Verfügung stehen muß. Betriebsunterbrechungen, die sich beispielsweise durch das Wochenende oder durch etwaige Störungen ergeben, spielen bei dieser Überlegung ebenfalls eine Rolle.

Nun behalten magnesiumbehandelte Gußeisenschmelzen unter Luft nur verhältnismäßig kurze Zeit, in der Regel bis zu einer halben Stunde, den notwendigen Magnesiumgehalt. Das hat seine Ursache darin, daß Magnesium sehr leicht oxidierbar ist und mit dem Sauerstoff der Luft reagiert. Andererseits hat Magnesium aufgrund seines niedrigen Siedepunktes von etwa 1102 C (Temperatur der Gußeisenschmelze meistens um l45O°C)einen hohen Dampfdruck.

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Dem Problem der Oxydierbarkeit des Magnesiums ist man durch Verkleinerung der Schmelzeoberfläche im Vorratsgefäß und/oder durch Verwendung von Schutzgas beigekommen. Außerdem hat man mit Erfolg Versuche unternommen, die Reaktion des Magnesiums mit der Ofen- oder Pfannenauskleidung durch geeignete Zustellmaterialien, wie MgO oder Al„0~, zu vermindern. Dagegen ist es bisher nicht gelungen, die Verminderung des eingebrachten Magnesiums aufgrund seines hohen Dampfdruckes zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung zur Konservierung von magnesiumhaltigen Gußeisenschmelzen über längere Zeiträume zu schaffen, bei der, unter Bewältigung der oben aufgezeigten Probleme mit Sicherheit der erforderliche Magnesiumgehalt der Gußeisenschmelze gewährleistet ist.

Die Erfindung betrifft demnach eine Anordnung zum Konservieren von magnesiumhaltigen Gußeisenschmelzen in gießfertigem Zustand über längere Zeiträume, beispielsweise mehrere Stunden oder Tage, unter Verwendung einer Schutzgasatmosphäre, bei der erfindungsgemäß die über der Schmelzeoberfläche befindliche Schutzgasatmosphäre, insbesondere aus einem inerten Gas, einschließlich aller Begrenzungsteile eine Temperatur über dem Siedepunkt von Magnesium, d.i. 1102° C, besitzt und einen Partialdruck von dampfförmigem Magnesium aufweist, der gleich oder höher ist als der Partialdruck des Magnesiums innerhalb der Schmelze.

Auf diese Weise wird verhindert, daß dampfförmiges Magnesium kondensiert und dadurch der Partialdruck absinkt.

Gemäß einem weiteren Vorschlag der Erfindung ist die gesamte Schmelzeoberfläche unter magnesiumhaltiger Inertgasatmosphäre in einem geschlossenen Ofen gehalten.

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In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann auch nur ein Teil der Schmelzeoberfläche unter Aufbringen einer tauchglockenähnlichen Vorrichtung unter magnesiumhaltiger Inertgasatmosphäre gehalten sein.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß das Einbringen von Magnesium in Gußeisenschmelzen, das bekanntlich mit großen Schwierigkeiten verbunden sein kann, erfindungsgemäß allein aus der Gasphase zu bewerkstelligen ist.

Ebenso ist es möglich, wenn eine solche Schmelze über einige Tage abstehen muß, den Magnesiumgehalt in der Schmelze absinken zu lassen und den alten Zustand kurz vor dem Gießen dadurch herzustellen, daß die inerte Gasphase mit Magnesium beladen wird, welches dann durch den höheren Partialdruck von der Schmelze aufgenommen wird.

Es wurde bereits bekannt, Magnesium in Autoklaven (Druckpfannen oder Druckkammern) in die Gußeisenschmelze einzubringen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren steht die Schmelze hingegen nur unter geringem Überdruck. Dieser hat den Zweck, die Schutzgasatmosphäre auch bei Leckverlusten aufrecht zu erhalten. Außerdem wird dadurch die laufende Entnahme von Schmelze zum Unterschied vom Autoklaven-Verfahren ermöglicht. Durch eine laufende, gezielte Magnesiumzugabe zum inerten Gas wird der gewünschte Magnesium-Partialdruck über der Schmelze eingestellt.

Die laufende Beladung des Schutzgases mit Magnesium kann dadurch erreicht werden, daß erfindungsgemäß in die Inertgasatmosphäre feinstückiges Magnesium oder magnesiumhaltiges Material in Form von Pulver, Grieß, Granalien, Drahtstücken oder ähnlichem eingebracht werden, wobei insbesondere geeignete Dosiervorrichtungen eingesetzt werden müssen.

Ferner kann erfindungsgemäß Magnesiumdampf in den mit inertem Gas gefüllten Ofenraum eingeleitet werden.

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-D-

Pür den erstgenannten Fall (Einbringen von feinstückigem Magnesium oder magnesiumhaltigem Material) kann beispielsweise folgende Vorrichtung dienen:

In einem flachzylindrischen Gehäuse ist eine Scheibe mit geringem Spiel drehbar gelagert. Diese wird mit einem Schwenkzylinder oszillierend bewegt. Die Scheibe besitzt zwei diametral angeordnete zylindrische Bohrungen zur Aufnahme der Magnesiumdosis. Eine der beiden Bohrungen steht bei der Umdrehung auf Füllstellung, während die andere öffnung gleichzeitig auf Entleerungsstellung steht. Dort wird das Magnesiummaterial in den durchströmenden Inertgasstrom eingebracht. Das Magnesium schmilzt und verdampft beim Eintritt in den Ofenraum. Die einzubringende Magnesiummenge läßt sich je nach Bedarf oder Größe der zu behandelnden oder zu konservierenden Schmelze dadurch regulieren, daß die Größe der Bohrungen durch einsetzbare Ringe verändert wird und/oder daß die Taktzahl des Schwenkzylinders variiert wird.

Es hat sich auch bewährt, in die heiße Inertgas-Atmosphäre von oben oder von der Seite einen Draht aus Magnesium oder magnesiumhaltigem Material einzuführen, in der das Magnesium durch die Erhitzung zum Schmelzen und Verdampfen gebracht wird. Für den Fall der Einbringung von Magnesiumdampf in die Inertgasatmosphäre kann z.B. vorteilhaft eine kleine Menge Magnesium oder magnesiumhaltiges Material in einem beheizbaren Behälter bei einer Temperatur nahe dem Siedepunkt des Magnesiums gehalten werden. Die Magnesiummenge, die verdampfen soll, um den gewünschten Magnesiumpartialdruck in der Inertgas-Atmosphäre zu erhalten, wird durch Energiezufuhr zu dem Schmelzegefäß reguliert .

Die Erfindung sei im nachstehenden an Hand von Beispielen erläutert.

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Beispiel 1: Eine Schmelze nachstehender Zusammensetzung

% C % Si % Mn % F % S % ng 3,40 2,30 0,02 0,015 0,003 0,092

wird in einem induktiv beheizten Warmhalteofen mit einer Kapazität von 440 kg und einer Magnesiumoxid-Ofenauskleidung längere Zeit warmgehalten. Der Ofen ist durch einen Deckel verschlossen und mit Einrichtungen zur Einleitung von Argon und Zugabe von Magnesium versehen. Beim Einleiten von Argon entsprechend der Leckrate des Ofens von 8 l/min zeigt sich, wie aus nachstehender Tabelle 1 zu ersehen ist, daß der Magnesiumgehalt innerhalb von 2 Std. von 0,092 auf 0,004 % Mg absinkt.

Tabelle 1

Warmhaltedauer Std. 0 0,5 1 1,5 2

% Mg 0,092 0,042 0,028 0,012 0,004

Wird dagegen durch geeignete Zugabe von Magnesium in den Ofenraum ein ausreichender Magnesiumpartialdruck erzeugt und aufrechterhalten, so steigt der Magnesiumgehalt der Schmelze innerhalb von 4 Std. von 0,004 % auf 0,043 % Mg, entsprechend Tabelle 2 wieder an.

Tabelle 2

Warmhalte-

dauer Std. ° ¹ 2 3 4

% Mg 0,004 0,017 0,027 0,039 0,043

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-β- 301U5Q

Beispiel 2:

Bei einer weiteren Schmelze, deren Mapinesiumpehalt unter Arrcn von 0,1^5 auf 0,020 % Mg in 1,5 Std. gesunken ist, kann durch Zugabe von Magnesium zum Schutzgas der Magnesium-Abfall durch Aufbau eines ausreichenden Magnesiumpartialdruckes über der Schmelze abgefangen und auf eine Höhe von etwa 0,0} % Fg eingestellt werden (siehe Tabelle 3).

Tabelle 3

ohne Mg -Zusatz mit Mg-Zusatz

Warmhaltedauer Std. ° °'^{5 1}^ ¹^ ²>° ⁵>°

% Mg 0,145 0,058 0,034 0,020 0,026 0,030

Unter den vorliegenden Verhältnissen wird bei 0,019 % Mg bereits einwandfreie Kugelgraphitausbildung im Gußeisen erreicht. In der Praxis sind üblicherweise höhere analysierte Magnesiumgehalte für einwandfreies Gußeisen mit Kugelgraphit erforderlich. Bei längerem Abstehen der Schmelze scheiden sich unwirksame Magnesiumverbindungen, die aber mitanalysiert werden würden, aus. Aus diesem Grunde genügen bei dem erfindungsgemäßen Verfahren niedrigere, analysierte Magnesiumgehalte.

Q30QA4/0776

Claims

JLjLzJL-.

NACHGEREIGHT

DIETRICH LEWINSKY ,

HciNZ-JOACHlM HUBER ' 15.April 1980

REINER PRlETSCH 13.036-I/vm

MÖNCHEN 2 1

GOTTHARDSTR.81

p 30 lh 450.4

Elin-Union Aktiengesellschaft für elektrische Industrie

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Konservieren von magnesiumhaltigen Gußeisenschmelzen in gießfertigem Zustand über längere Zeiträume, beispielsweise mehrere Stunden oder Tage unter Verwendung einer Schutzgasatmosphäre, dadurch gekennzeichnet, daß die über der Schmelzeoberfläche befindliche Schutzgasatmosphäre, insbesondere aus einem inerten Gas, einschließlich aller Begrenzungsteile eine Temperatur über dem Siedepunkt von Magnesium, d.i. 1102 C, besitzt und einen Partialdruck von dampfförmigem Magnesium aufweist, der gleich oder höher ist als der Partialdruck des Magnesiums innerhalb der Schmelze.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Schmelzeoberfläche unter magnesiumhaltiger Inertgas-Atmosphäre in einem geschlossenen Ofen gehalten ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der Schmelzeoberfläche durch Aufbringen einer tauchglockenähnlichen Vorrichtung unter magnesiumhaltiger Inertgasatmosphäre gehalten ist.

h. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 3> dadurch gekennzeichnet, daß in die Inertgas-Atmosphäre feinstückiges Magnesium oder feinstückiges, magnesiumhaltiges Material in Form von Pulver, Griess, Granalien, Drahtstücken oder ähnlichem, insbesondere durch eine Dosiervorrichtung eingebracht ist.

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ORIGINAL INSPECTED

3OH45O

5. Anordnung nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die heiße Inertgas-Atmosphäre von oben oder von der Seite ein Draht aus Magnesium oder magnesiumhaltigem Material eingeführt ist.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erforderliche Menge von Magnesiumdampf in der Inertgasatmosphäre aus einem mit dieser in Verbindung stehenden Schmelzenbehälter mit Magnesium oder magnesiumhaltigem Material entnehmbar ist, wobei insbesondere die verdampfende Magnesiummenge durch die Heizleistung steuerbar ist.

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