DE60300412T2

DE60300412T2 - Impfpellet zur späten impfung von gusseisen

Info

Publication number: DE60300412T2
Application number: DE60300412T
Authority: DE
Inventors: Thomas Margaria
Original assignee: Pechiney Electrometallurgie SAS
Current assignee: Ferroglobe France SAS
Priority date: 2002-01-10
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: NO20042887L; CN1615192A; AU2003235766B2; SI1463595T1; AU2003235766A1; EP1463595B1; EP1463595A2; US20030126947A1; MXPA04006641A; WO2003057389A2; BR0306731A; JP2005514207A; KR100872102B1; US6613119B2; ES2240942T3; ATE291510T1; WO2003057389A3; CN1310719C; KR20040066940A; DE60300412D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die späte, so genannte „in Gussform", Behandlung von flüssigem Gusseisen bestimmt für das Herstellen von Teilen für welche es erwünscht ist eine Struktur frei von Eisenkarbiden zu erreichen.
Die betreffende Behandlung ist hauptsächlich die Impfung.
Die „in Gussform" Behandlung besteht darin, das Gusseisen Behandlungsprodukt in das flüssige Gusseisen Gusssystem einzubringen.
Vorherige Technik
Gusseisen ist eine wohlbekannte Eisen-Kohlenstoff-Silizium Legierung welche weit verbreitet gebraucht wird für die Herstellung von mechanischen Teilen. Es ist bekannt, dass um gute mechanische Eigenschaften dieser Teile zu erreichen, es nötig ist am Ende eine Eisen + Graphit Struktur zu erreichen während so weit wie möglich zu verhindern ist die Bildung von Fe₃C Typ Karbiden, welche die Legierung spröde werden lassen.
Es kann also vorgezogen werden dass das gebildete Graphit sphärisch ist, wenn ein sphärisches Graphit Gusseisen genannt „SG Eisen" benötigt wird, eher als ein lamellenartiges, wenn ein lamellenartiges Graphit Gusseisen genannt „LG Eisen" benötigt wird, aber die wesentliche erste Bedingung zu erreichen ist es die Bildung von Eisenkarbid zu verhindern.
Zu diesem Zweck wird das flüssige Gusseisen vor dem Guss einer Impfungsbehandlung ausgesetzt, welche während des Abkühlens die Bildung von Graphit fördert eher als die Bildung von Eisenkarbid.
Die Impfungsbehandlung ist deswegen sehr wichtig. Es ist effektiv wohl bekannt dass eine Impfung, gleich welche Impfstoffe gebraucht werden, auf das flüssige Gusseisen eine Wirksamkeit hat welche mit der Zeit abnimmt und welche, im Allgemeinen, schon 50% abgenommen hat nach einigen Minuten. Um eine maximale Effizienz zu erreichen, praktiziert der Mann der diese Technik beherrscht im Allgemeinen eine progressive Impfung, zu diesem Zweck wendet er verschiedene zusammengesetzte Impfstoffe bei verschiedenen Etappen der Entwicklung des Gusseisens an: die Endzusammensetzung ist „in Gussform" während des Füllens der Gussformen praktiziert oder selbst in den Füllwegen der Gussformen indem Einsätze, bestehend aus Impfstoffmaterial, in den Weg des flüssigen Gusseisens eingefügt werden. Diese Einsätze werden im Allgemeinen zusammen mit einem Filter gebraucht; in diesem Fall haben sie im Allgemeinen eine wohl definierte Form um in dem Filter befestigt zu werden, meistens in einem angepassten Hohlraum; diese Einsätze wohl definierter Form sind bekannt als Pellets. Wir werden mit dem Namen „Impffilter" die Einheit bestehend aus der Butze und dem Filter benennen.
Es bestehen zwei Typen von Pellets:

– Gegossene Pellets gebildet durch Giessen des geschmolzenen Impfstoffs.
– Agglomerierte Pellets gebildet aus gepresstem Puder mit im Allgemeinen sehr wenig Bindemittel, oder sogar ohne Bindemittel.

Gegossene Pellets sind angesehen, durch den Mann der die Technik beherrscht, als seiend die beste Qualität, obschon agglomerierte Pellets ihnen oft vorgezogen werden aus Kostengründen.
Gegenstand der Erfindung
Der Gegenstand der Erfindung ist ein Pellet, vorgesehen für die späte Impfung von Gusseisen, hergestellt durch Agglomerieren eines puderförmigen Impfstoffs, charakterisiert dadurch, dass die Masseproportion des granulometrischen Anteils 50 – 250 Mikron des puderförmigen Impfstoffs woraus das Pellet besteht enthalten ist zwischen 35 und 60%, und vorzugsweise zwischen 40 und 50%, und die Masseproportion des granulometrischen Anteils unter 50 Mikron geringer ist als 25%, und vorzugsweise geringer als 20%, und die Partikelgröße des puderförmigen Impfstoffs geringer als 1 mm ist.
Beschreibung der Erfindung
Der Mann der die Technik beherrscht und die Impfung bei den verschiedenen Stadien der Entwicklung des Gusseisens durchführt, wendet Produkte an welche feiner sind je später die Impfstoffe dem Prozess zugefügt werden; die Logik ist dass zu Beginn des Prozesses zugefügte Produkte genügend Zeit haben sich aufzulösen und dass ihnen wenn sie den Einlass der Gussform erreichen nur noch einige Sekunden bleiben vor der Erstarrung.
Auf diese Weise wird der Granulometrieträger 2/10 mm jetzt gebraucht bei der Vor-Impfung, 0,2/2 mm während Gießkellebehandlung, und 0,2/0,7 mm für Runner Impfung wenn die Gießkellen gegossen werden. Der Anmelder hat tatsächlich im Testlabor ein unerwartetes Phänomen festgestellt:
Für die gleiche Dosierung an Impfstoff, nimmt die Anzahl der Graphitkerne welche in dem flüssigen Gusseisen entstehen zu mit der Anzahl an Impfstoffpartikeln welche der Impfstoff Masseeinheit zugefügt werden.
Deshalb wenn zwei Gießkellen mit Gusseisen unter identischen Bedingungen behandelt werden mit dem gleichen Impfstoff mit zwei verschiedenen Partikelgrößeverteilungen, beinhaltet das Gusseisen welches mit dem feinsten Produkt behandelt wurde mehr Graphitkerne als jenes das mit dem gröberen Produkt behandelt wurde; diese Kerne sind auch von geringerer Größe.
Das gleiche Phänomen ist auch beobachtet worden während einer „in Gussform" Behandlung mit agglomerierten Butzen; das Gusseisen das mit einer Butze erhalten aus einem feineren Puder wird mehr Graphitkerne enthalten als jenes das behandelt wurde mit einem Pellet erhalten aus einem gröberen Puder; diese Kerne werden auch geringerer Größe sein.
Diese sehr unerwartete Beobachtung könnte vorteilhafte Anwendungen haben, da es möglich sein könnte die Dichte der Graphitkerne in dem Gusseisenteil zu kontrollieren und dadurch die Struktur des hergestellten Teils.
Um auf diese Weise Pellets zu erhalten welche eine maximale Effizienz bezüglich der Impfung haben, hat es den Anmelder dazu geführt Puder vorzubereiten von 0/1 mm mit der unten definierten speziellen internen Partikelgrößenverteilung:
Passierend bei 1 mm: 100%
Teil zwischen 50μ und 250μ: 35% bis 60%, und vorzugsweise 40% bis 50%
Teil unter 50μ: weniger als 25% und vorzugsweise weniger als 20%
Ein Puder dieses Typs agglomeriert leicht was es ermöglicht mit geringeren Proportionen an Bindemittel zu arbeiten. Also mit Natriumsilikat welches ein bekanntes Bindemittel ist, genügen Dosen von 0,3 cm³ für 100g Puder bis 3 cm³ für 100g Puder entsprechend der angewandten Drücke welche zwischen 50 und 500 MPa liegen; da die mechanische Leistung der Pellets leicht erreicht wird, können die Druck- und Bindemittelprozentsatz- Parameter gebraucht werden um die Auflösungsgeschwindigkeit der Pellets zu kontrollieren und nicht deren mechanische Leistung.
Dennoch zeigt die Erfahrung dass die oben erwähnte Partikelgrößenverteilung nicht durch natürliches mahlen erreicht werden kann; die Bereitung von Puder mit dieser Partikelgrößenverteilung erfordert das dosieren von isoliert vorbereiteten Größenteilen.
Die Impfstoffzusammensetzung kann entweder erreicht werden durch Mischen von verschiedenen elementaren Produkten, oder in Form eines Legierungspuders, oder durch Mischen von Pudern verschiedener Legierungen.
Beispiele
Die folgenden Beispiele Nr. 1 bis 5 behandeln SG Gusseisen, Beispiel Nr. 6 behandelt einen Fall von LG Gusseisen.
Beispiel 1:
Ein Satz A von kommerziell erhältlichen agglomerierten Impfstoff Pellets der vorherigen Technik ist gekauft worden; die Analyse ergab:
Si = 72.1%, Al = 2.57%, Ca = 0.52%
Dann wurde ein Satz geschmolzener Impfstoffe einer Analyse so nah wie möglich bei der des vorherigen Satzes synthetisiert in einem Induktionsofen aus FeSi 75, die stärke wurde korrigiert durch Zusatz von Kalziumsilizid, Aluminium und dann Eisen; der Satz von Impfstoffen wurde dann gegossen in 25g gegossenen Pellets.
Probeentnahme und Analyse dieses Satzes von Pellets B ergab:
Si = 72.4%, Al = 2.83%, Ca = 0.42%
Beispiel 2:
Eine Ladung von Gusseisen wurde im Induktionsofen geschmolzen und behandelt mit dem Tundish Cover Prozess mittels einer Legierung des FeSiMg Typs mit 5% Mg, 2% Ca, und 2% TR bei einer Dosis von 20 kg für 1600 kg von Gusseisen.
Die Analyse dieses flüssigen Gusseisens ergab:
C = 3.7%, Si = 2.5%, Mn = 0.09%, P = 0.03%, S = 0.003%, Mg = 0.042%
Seine eutektische Temperatur war 1141°C.
Dieses Gusseisen wurde gebraucht um Teile zu gießen von einer Einheitsmasse von ungefähr 1 kg, abgelegt in Gruppen in einer 20 Teile Gussform gespeist durch einen Inflowkanal worin ein gegossenes Pellet eingebracht wurde, unterstützt durch einen Filter bestehend aus einem refraktären Schaum mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 mm.
Das verwendete gegossene Pellet stammt aus dem Satz B.
Die Anzahl von Graphitknoten welche durch Metallographie auf dem Querschnitt der Teile beobachtet wurden war 184/mm².
Beispiel 3
Beispiel n°2 wurde reproduziert auf identische Weise mit dem einzigen Unterschied dass das gegossene Pellet vom Satz B ersetzt wurde durch ein agglomeriertes Pellet entsprechend der vorherigen Technik erhalten durch Pressen eines Puders zu 0/2 mm erhalten durch natürliches mahlen von gegossenen Pellets entnommen aus demselben Satz B wie das Pellet welches im vorigen Beispiel gebraucht wurde.
Die Partikelgrößenverteilung dieses Puders war:
Passierend bei 2 mm: 100
Passierend bei 0,4 mm 42%; Passierend bei 0,2 mm 20%;
Passierend bei 50μ: 10%, i.e. eine Partikelgrößenverteilung sehr nah an jener empfohlen in dem Foseco Patent EP 0.234.825 .
Die Anzahl von Graphitknoten welche durch Metallographie auf dem Querschnitt der Teile beobachtet wurden war 168/mm².
Beispiel 4
Beispiel Nr. 3 wurde reproduziert auf identische Weise mit dem einzigen Unterschied dass das gegossene Pellet von Satz A stammt. Die Anzahl von Graphitknoten welche durch Metallographie auf dem Querschnitt der Pellets beobachtet wurden war 170/mm².
Beispiel 5
Beispiel Nr. 3 wurde wiederholt unter folgenden Bedingungen:
Ein 25 kg Satz von gegossenen Pellets kommend von Satz B wurde gemahlen zu 0/1 mm.
Die Teile 0.63/1 mm; 0.40/0.63 mm; 0.25/0.40 mm; 0.050/0.25 mm und 0/0.050 mm wurden getrennt durch Sieben.
Es wurde erhalten: 3.5 kg von 0.63/1 mm; 3.9 kg von 0.40/0.63 mm; 4.2 kg von 0.25/0.40 mm; 7.1 kg von 0.050/0.25 mm und 6.1 kg von 0/0.050 mm.
Ein Synthesepuder wurde vorbereitet durch Mischen:
2 kg von 0.63/1 mm, 2 kg von 0.40/0.63 mm, 2 kg von 0.25/0.40 mm, 7 kg von 0.050/0.25 mm, und 2 kg von 0/0.050 mm.
Zu diesen 15 kg Puder wurde zugefügt: 150 cm³ Natriumsilikat und 150 cm³ von 10N Natriumhydroxid.
Die erhaltene Mischung wurde gebraucht um zylindrische agglomerierte Pellets herzustellen von 24 mm Durchmesser, 22 mm hoch. Der auf das Pellet ausgeübte Druck war 285 MPa während 1 Sekunde.
Die geformten Pellets wurden während 8 Stunden bei 25°C in einem vorsichtig gelüfteten Raum aufbewahrt, und wurden dann ofengetrocknet bei 110°C während 4 Stunden. Die erhaltenen Pellets von 25 kg Einheitsmasse, werden bezeichnet als Satz C.
Beispiel Nr. 3 wurde dann wiederholt mit Pellets kommend von Satz C zusammengesetzt mit einem keramischen Schaumfilter identisch mit jenem gebraucht in Beispiel Nr. 2.
Die Anzahl von Graphitknoten welche durch Metallographie auf dem Querschnitt der Teile beobachtet wurden war 234/mm².
Beispiel 6
Beispiel Nr. 5 wurde wiederholt mit folgenden Bedingungen:
Eine Ladung von 1600 kg Gusseisen wurde geschmolzen in einem Induktionsofen: eine Probe wurde genommen von dem flüssigen Metall und analysiert.
Die Analyse ergab:
C = 3.15%, Si = 1.82%, Mn = 0.71%, P = 0.15%, S = 0.08%
Seine eutektische Temperatur war 1135°C.
Dieses Gusseisen wurde gebraucht um Teile zu gießen von einer Einheitsmasse von ungefähr 1 kg, abgelegt in Gruppen in einer 20 Teile Gussform gespeist durch einen Inflowkanal worin ein gegossenes Pellet eingebracht wurde, unterstützt durch einen Filter bestehend aus einem refraktären Schaum mit einem durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 mm.
Die gebrauchten gegossenen Pellets kamen von Satz C.
Die Anzahl von eutektischen Zellen welche durch Metallographie auf dem Querschnitt der Teile beobachtet wurden war 310/mm².

Claims

Impfpellet zur späten Impfung von Gusseisen bestimmt, durch die Zusammenballung eines pulverförmigen Impfstoffes gewonnen, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis des Anteils der zwischen 50 und 250 Mikron großen Körner des pulverförmigen Impfstoffes, aus dem das Pellet besteht, zwischen 35 und 60% liegt, dass das Massenverhältnis des Anteils der Körner unter 50 Mikron niedriger als 25% ist und dass der pulverförmige Impfstoff eine Partikelgröße aufweist, die kleiner als 1 mm ist.
Impfpellet nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis des Anteils der zwischen 50 und 250 Mikron großen Körner zwischen 40 und 50% liegt und dass das Massenverhältnis des Anteils der über 50 Mikron großen Körner weniger als 20% ist.
Impfpellet nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Präparat des Impfpellets verwendete pulverförmige Impfstoff ein Gemisch von zwei oder mehr Impfpuderlegierungen ist.
Impfpellet nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in dem Präparat des Impfpellets verwendete Impfstoff ein Gemisch von zwei oder mehr einen heterogenen Impfstoff bildenden Produkten ist.