DE977203C

DE977203C - Process for the production of spherical graphite-containing cast iron

Info

Publication number: DE977203C
Application number: DEM5711A
Authority: DE
Inventors: Oliver Smalley
Original assignee: Meehanite Metal Corp
Current assignee: Meehanite Metal Corp
Priority date: 1950-08-24
Filing date: 1950-08-24
Publication date: 1965-06-10

Description

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von kugeligen Graphit enthaltendem Gußeisen (»nodular-graphitic cast iron«). Kugeligen Graphit enthaltendes Gußeisen ist kein Gußeisen, das eine solche kugelige Graphitform enthält, wie sie bei Hitzebehandlung, z. B. beim Schmiedbarmachen, sich bildet, sondern ein Gußeisen, das den Graphit in knotiger oder kugeliger (»spherulitic«) Form enthält, wie er sich im Gießvorgang bildet, wenn ίο die Schmelze aus dem flüssigen Zustand in einen festen übergeht.The invention relates to the manufacture of spherical graphite-containing cast iron (»Nodular-graphitic cast iron«). Cast iron containing spheroidal graphite is not a cast iron, the one contains such spherical graphite shape, as it is in heat treatment, for. B. in making forging, forms, but rather a cast iron, which the graphite in nodular or spherical (»spherulitic«) form contains how it forms in the casting process when ίο the melt from the liquid state into a solid transitions.

Das erste Erfordernis für die Erzeugung von Gußeisen mit kugeligem Graphit besteht darin, daß der überwiegende Teil des Kohlenstoffs in gebundener Form vorliegt und daß Spuren der flockigen, in der ursprünglichen Masse von geschmolzenem Eisen vorliegenden Form zerstört werden. Graphit gehört zu den als am hitzebeständigsten bekannten Substanzen und erfordert, um in völlige Lösung gebracht zu werden, höhere Temperaturen, als sie gebräuchlicherweise in der gewöhnlichen Schmelztechnik auftreten. In der durchschnittlichen Kupolofentechnik ist es zweifelhaft, ob eine Metalltemperatur über etwa 1600⁰ C je erreicht wird. Daher beträgt die maximale Menge an Kohlenstoff, die z. B. ein Eisen mit 2 % Silizium bei etwa 1600⁰ C in Lösung halten kann, rund 3,7"Vo. Wenn man annimmt, daß die gewöhnlichen LösungsgesetzeThe first requirement for the production of spheroidal graphite cast iron is that most of the carbon be in bound form and that traces of the flaky form present in the original bulk of molten iron be destroyed. Graphite is one of the substances known to be the most heat-resistant and, in order to be brought into complete solution, requires higher temperatures than are usually found in conventional melting technology. In the average cupola furnace technology it is doubtful whether a metal temperature above about 1600 ^° C. is ever reached. Therefore, the maximum amount of carbon that can e.g. B. can keep an iron with 2% silicon ^{in solution at about 1600 0} C, around 3.7 "Vo. Assuming that the usual laws of solution

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gelten, wird ein solches Eisen 3,7"/O Kohlenstoff lösen, falls dem Lösungsvorgang genügend Zeit gelassen wird. Das Schmelzen im Kupolofen verläuft jedoch äußerst schnell, und das geschmolzene Eisen erreicht selten i6oo° C. Infolgedessen enthält Grauguß von hohem Kohlenstoffgehalt, der nach gewöhnlichem Verfahren erschmolzen ist, immer etwas freien Graphit. Diese Tatsache wird nicht voll gewertet, aber man hat nachgewiesen, ίο daß solches Eisen, wenn es schnell in kaltes Wasser gegossen und dann einer chemischen und mikroskopischen Untersuchung unterworfen wird, geringe Spuren von freiem Kohlenstoff zeigt.apply, such an iron will be 3.7 "/ O carbon solve if enough time is allowed to solve the problem. Melting in the cupola takes place but extremely quickly, and the molten iron seldom reaches 160 ° C. As a result, contains High carbon gray cast iron melted by the usual process, always some free graphite. This fact is not fully valued, but it has been proven ίο that such iron when quickly poured into cold water and then a chemical and microscopic Subject to investigation shows slight traces of free carbon.

Die Wirkung von grob angeordnetem Graphit in den Ausgangsmaterialien, die in den Kupolofen gefüllt werden, besteht nun darin, daß er in dem Metall Spuren der ursprünglichen flockigen Graphitstruktur hinterläßt und in dem fertigen Guß diese Struktur reproduziert. Wenn jedoch solch ein graphithaltiges Eisen schnell abgekühlt wird wie beim Gießen in dünne Barren oder in eine Gußform, können die Graphitflocken in feindispergierte oder granulierte Form aufgesprengt werden. Dies wurde an vielen umfassenden praktischen Versuchen nachgewiesen. The effect of roughly arranged graphite in the raw materials that are filled in the cupola now consists in the fact that there are traces of the original flaky graphite structure in the metal leaves behind and reproduces this structure in the finished cast. However, if such a graphite Iron is cooled quickly like when pouring into thin bars or into a mold, the graphite flakes can be blown into finely dispersed or granulated form. That was proven in many comprehensive practical tests.

Bei dem gewöhnlichen Ablauf der Herstellung von Grauguß aus solchen Materialien herrscht, wo der Guß nicht dieser raschen Abkühlung unterworfen wird, die gewöhnliche Graphitflockenstruktur vor. Es wurde nun gefunden, daß Gußeisen, welches freien Kohlenstoff in Knoten- und Kügelchenform enthält, durch Schmelzen von Eisen, das flockigen Graphit aufweist, hergestellt werden kann, jedoch unter Zugabe eines Karbidmetastabilisators mit der neuen Eigenschaft, daß er zur Knotenbildung drängt, wenn anschließend noch ein Graphitierungsmittel zugefügt wird. Unter einem Karbidmetastabilisator ist ein Stoff zu verstehen, der beim Zusetzen zu einem geschmolzenen Gußeisen, welches normalerweise grau erstarren würde, die Eigenschaft besitzt, die Abscheidung von Graphit während des Erstarrens zu verhindern, wenn das geschmolzene Gußeisen unmittelbar nach der Zugabe verfestigt wird, diese Eigenschaft aber allmählich verliert, wenn das Eisen vor der Erstarrung längere Zeit in geschmolzenem Zustand gehalten wird. Demzufolge besteht die vorliegende Erfindung in einem Verfahren zur Herstellung von Gußeisen, das freien Kohlenstoff in Knoten.- und Kugelform enthält, durch Graphitieren einer geschmolzenen Metallcharge, gekennzeichnet durch. Verwendung einer Schmelze von einer Zusammensetzung, die nach dem Gießen einen flockigen Graphit enthaltenden Grauguß ergeben würde, durch Zugabe eines Karbidmetastabilisierungsmittels zur Schmelze in solcher Menge, daß diese beim Gießen ein meliertes bis völlig weißes Roheisen ergeben würde, und dann durch Zusetzen eines Graphitierungsmittels in solcher Menge, daß die Schmelze nach dem Guß erstarrt.In the usual process of producing gray cast iron from such materials, where the Casting is not subject to this rapid cooling, the usual graphite flake structure before. It has now been found that cast iron, which contains free carbon in the form of nodules and spheres contains, can be made by melting iron, which comprises flaky graphite, however with the addition of a carbide metastabilizer with the new property that it leads to the formation of knots urges if a graphitizing agent is then added. Under a carbide metastabilizer is to be understood as a substance which, when added to a molten cast iron, which would normally solidify gray, which has the property of graphite during deposition to prevent solidification when the molten cast iron immediately after the addition solidifies, but gradually loses this property if the iron is longer before solidification Time is kept in the molten state. Accordingly, the present invention resides in a process for the production of cast iron, the free carbon in knot and spherical form contains, by graphitizing a molten metal charge, characterized by. use a melt of a composition which, after casting, will contain a flaky graphite Gray cast iron would be obtained by adding a carbide metastabilizer to the melt in such an amount that it would produce a mottled to completely white pig iron when poured, and then by adding a graphitizing agent in such an amount that the melt after casting stiffens.

Die endgültige Struktur des so erzeugten Gußeisens besteht aus gleichmäßig in einem Perlit- oder Perlit-Ferrit-Gefüge verteiltem kugeligem Graphit.The final structure of the cast iron thus produced consists of uniformly in a pearlite or Perlite-ferrite structure of distributed spherical graphite.

Vorzugsweise weist die Ausgangsschmelze einen Gehalt von weniger als 1,2% an gebundenem Kohlenstoff und von mehr als 1,5 % an Silizium auf. Gemäß der Erfindung ist es möglich, die Zugabe von Karbidmetastabilisator und Graphitierungsmitteln in Beziehung zur Dicke des herzustellenden Gusses und zueinander genau zu regeln, so daß fester, dichter Guß von kugelförmiger Graphitstruktur mit Perlit- oder Perlit-Ferrit-Gefüge in gießereimäßigem Produktionsausmaß erzeugt werden kann.The starting melt preferably has a bound content of less than 1.2% Carbon and more than 1.5% silicon. According to the invention it is possible to add of carbide metastabilizer and graphitizing agents in relation to the thickness of the one to be manufactured Gusses and to each other exactly to regulate, so that solid, dense casting of spherical graphite structure with perlite or perlite-ferrite structure can be produced on a foundry-like scale can.

Wie weiter unten erläutert, kann die Zugabe von Karbidmetastabilisator und Graphitierungsmitteln durch Anpassung des Karbidverhältnisses in Beziehung zur Dicke des herzustellenden Gusses, wie es durch Untersuchungen an keilförmigen Gußproben ermittelt wird, geregelt werden.As explained below, the addition of carbide metastabilizer and graphitizing agents by adjusting the carbide ratio in relation to the thickness of the cast to be made, such as it is determined by tests on wedge-shaped casting samples.

In einer als Beispiel zu wertenden Ausführung umfaßt der erste Schritt des neuen Verfahrens, anstatt daß man von einem Eisenmetall ausgeht, das einen hohen Anteil Stahl enthält, und dann graphitiert, um Grauguß von feinflockiger Graphitstruktur zu erzeugen, das Schmelzen einer Eisenmischung, die normalerweise einen Gehalt an gebundenem Kohlenstoff von weniger als 1,2 °/o und einen Siliziumgehalt von mehr als 1,5 °/o hat und für gewöhnlich als graues Gußeisen mit zerstreuten Abscheidungen von flockigem Graphit, der in Untertassenform vorliegt, sich gießen lassen würde. Dann wird als zweiter Schritt eine geregelte Zugabe eines Karbidmetastabilisierungsmittels vorgenommen, das vorzugsweise Lithium, Calium, Barium, Strontium oder Cadmium ist, wobei jedoch Magnesium nicht angewendet werden soll. Der Metastabilisator kann für gewisse Eisenschmelzen aus einem einzelnen Mittel bestehen und in anderen Beispielen, entsprechend der Beschaffenheit der Eisenschmelze, mit Materialien, wie Eisen, Kupfer, Zink und Mangan, legiert sein, damit die karbidstabilisierende und knotenbildende Wirkung auf die Eisenschmelze geregelt werden kann. Der dritte Schritt besteht in der Zugabe einer angemessenen Menge eines Graphitierungsmittels. Die Regelung in allen Arbeitsstufen erfolgt unter Berücksichtigung der Dicke des herzustellenden 'Gusses.In an embodiment to be evaluated as an example, the first step of the new method comprises instead of starting with a ferrous metal containing a high proportion of steel, and then graphitized to produce gray cast iron with a fine flaky graphite structure, the melting of an iron mixture, which normally have a bound carbon content of less than 1.2% and has a silicon content of more than 1.5% and is usually dispersed as gray cast iron Deposits of flaky graphite, which is in the form of a saucer, would be pourable. then a controlled addition of a carbide metastabilizing agent is carried out as a second step, the is preferably lithium, potassium, barium, strontium or cadmium, but not magnesium should be applied. The metastabilizer can be used for certain iron melts from an individual Means exist and in other examples, according to the nature of the iron melt, be alloyed with materials such as iron, copper, zinc and manganese, so that the carbide stabilizes and the knot-forming effect on the iron melt can be regulated. The third step is adding an appropriate amount of a graphitizing agent. The regulation in all working stages takes place in consideration of the thickness of the 'cast to be produced.

Vorzugsweise werden.gemäß der Erfindung die zweite und dritte Arbeitsstufe des Verfahrens durch Untersuchungen an keilförmigen Gußproben, wie unten erläutert, geregelt.Preferably, according to the invention, the second and third working stages of the method controlled by tests on wedge-shaped casting samples, as explained below.

Die Gußkeiluntersuchung besteht im Gießen eines Stückes von vorher festgelegter Länge und keilförmigem Querschnitt mit einem spitzen Winkel von etwa 20 bis 30⁰. Die Keile können von mehreren Größen sein, nämlich 12,5 mm Basis mit annähernd 28,5° spitzem Winkel, 19 mm Basis mit annähernd 26,5° spitzem Winkel, 25 mm Basis mit annähernd 25⁰ spitzem Winkel und 50 mm Basis mit annähernd 23,5° spitzem Winkel. Nachdem die Keilprobe gegossen und abgekühlt ist, wird sie der Länge nach in zwei Teile zerlegt. Bei der Beobachtung kann man erkennen, daß der Teil um den spitzen Winkel ein weißliches Aussehen hat, während der verbleibende Basisteil grauweiß aussieht.The casting wedge examination consists in casting a piece of predetermined length and wedge-shaped cross-section with an acute angle of about 20 to 30 ^° . The wedges may be of several sizes, namely 12.5 mm base with approximately 28.5 ° acute angle, 19 mm base with approximately 26.5 ° acute angle, 25 mm base with approximately 25 ⁰ acute angle and 50 mm base with approximately 23.5 ° acute angle. After the wedge sample has been poured and cooled, it is divided lengthwise into two parts. Upon observation, it can be seen that the part around the acute angle has a whitish appearance, while the remaining base part looks gray-white.

In dem weißen Teil liegt der Kohlenstoff in gebundener Form und in dem grauweißen Teil in Graphitform vor. Der weiße Teil ist maschinell unbearbeitbar. Die Breite des Keils an der Grenzlinie zwischen dem weißen und dem grauweißen Teil ist der »Keilwert« (»wedge value«), und die Größe dieses Wertes ist ein Kennzeichen für die durch den Karbidmetastabil isator oder das Graphitierungsmittel erzielte Wirkung.The carbon is bound in the white part and in the gray-white part Graphite form. The white part is machinable. The width of the wedge on the borderline between the white and gray-white part is the "wedge value", and the The size of this value is an indicator of the amount caused by the carbide metastabilizer or the graphitizing agent effect achieved.

ίο Die scharfe Kante des Probekeils kühlt rasch ab, während der starke Teil viel langsamer abkühlt, und das Ergebnis ist eine sich ändernde Textur in dem Gußstück von der scharfen Kante zur Mitte.ίο The sharp edge of the test wedge cools down quickly, while the strong part cools much more slowly, and the result is a changing texture in the casting from the sharp edge to the center.

Wenn z. B. gesagt wird, daß die in der zweiten Arbeitsstufe des Verfahrens erzeugte karbidmetastabilisierte Schmelze einen Keilwert von 16 mm hat, so bedeutet das, daß die Breite des Keils an der Grenzzone annähernd 16 mm beträgt. Infolge der Form der Keile wird die Grenzzone im wesentliehen die gleiche sein, ohne Rücksicht darauf, welches Format der benutzte Keil hat. Mit anderen Worten: Sie gibt ein klares Bild von der erreichten karbidmetastabilisierenden Wirkung.If z. B. it is said that the carbide produced in the second stage of the process metastabilized Melt has a wedge value of 16 mm, this means that the width of the wedge is on the border zone is approximately 16 mm. Due to the shape of the wedges, the boundary zone will be essentially be the same regardless of the format of the wedge used. With others In words: it gives a clear picture of the carbide metastabilizing effect achieved.

Die beim ersten Schritt des Verfahrens dieser Erfindung verwendete Eisenschmelze würde einen im wesentlichen vollständig grauen Keil mit einer sehr kleinen Menge an weißem Eisen liefern. Die Grenzlinie zwischen Grau und Weiß an einer Bruchfläche des Keils kann in der Nähe von nur 2.4 mm liegen. Das ist der erste Punkt der Abweichung von der normalen Arbeitsweise, da die Verwendung eines hohen Anteils an Stahl oder teurer Legierungen beim Einschmelzen des Gußeisens enthält. Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, daß unter gewissen Marktbedingungen billigere Ausgangsstoffe chargiert werden können. Ein weiterer Vorteil ist, daß weiches, graphithaltiges Eisen kontinuierlich aus dem Kupolofen erzeugt werden kann, und es ist immer vorteilhaft, einen Teil der Schmelze in kugelförmigen Graphit enthaltendes Eisen von hoher Festigkeit umwandeln zu können.The molten iron used in the first step of the process of this invention would become a essentially provide a completely gray wedge with a very small amount of white iron. the Boundary line between gray and white at a fracture surface of the wedge can be close to only 2.4 mm. This is the first point of departure from the normal way of working, since the Use of a high proportion of steel or expensive alloys when melting down the cast iron contains. An advantage of the invention is that under certain market conditions cheaper raw materials can be charged. Another advantage is that it is soft, graphite-containing Iron can be produced continuously from the cupola, and it is always advantageous convert part of the melt into spherical graphite-containing iron of high strength to be able to.

Der zweite Schritt, d. h. die geregelte Zugabe von Karbidmetastabilisierungsmittel, steht in enger Beziehung zu der dritten oder Graphitierungsstufe und zu der Dicke des herzustellenden Gußstückes. Das Karbidmetastabilisierungsmittel wird vorzugsweise im Gießlöffel zugeführt, bis ein erster Probekeil eine Grenzlinie von mehr als der fünffachen Länge des »Keilwertes« des unbehandelten Eisens, aber nicht mehr als der zweifachen Dicke des herzustellenden Gußstückes zeigt. Wenn z. B. der »Keilwert« für das unbehandelte Eisen 1,6 mm wäre, dann würde der geringste »Keilwert« für die karbidmetastabilisierte Schmelze 8 mm betragen, und wenn die Dicke des herzustellenden Gusses 25 mm wäre, dann würde der größte »Keilwert« für die karbidmetastabilisierte Schmelze 50 mm sein. Als allgemeines Gesetz (innerhalb gewisser Grenzen) gilt, daß je größer der »Keilwert« der karbidmetastabilisierten Schmelze bis zu dem der Dicke des herzustellenden Gußstückes gleichenden Wert hin ist, um so besser ist die Kohlenstoffverteilung und um so vollständiger die kugelige Ausbildung des Graphits.The second step, i. H. the regulated addition of carbide metastabilizing agents is in closer focus Relationship to the third or graphitization stage and to the thickness of the casting to be produced. The carbide metastabilizer is preferably added in the ladle until a first test wedge a boundary line more than five times the length of the "wedge value" of the untreated iron, but no more than twice the thickness of the casting to be produced shows. If z. B. the The "wedge value" for the untreated iron would be 1.6 mm, then the lowest "wedge value" for the carbide-metastabilized melt is 8 mm, and if the thickness of the cast to be produced If 25 mm, then the largest "wedge value" for the carbide-metastabilized melt would be 50 mm be. As a general law (within certain limits), the greater the "wedge value" the carbide-metastabilized melt up to that of the thickness of the casting to be produced The value added, the better the carbon distribution and the more complete the spherical one Formation of graphite.

Der »Keilwert« der in der dritten Verfahrensstufe erzeugten graphitierten Schmelze steht direkt in Beziehung zur Dicke des herzustellenden Gußstückes. Nachdem man, um den angestrebten »Keilwert« hervorzubringen, das Karbidmetastabilisie- rungsmittel hinzugesetzt hat, wird ein Graphitierungsmittel beliebiger Art zugegeben. Der »Keilwert« der graphitierten Schmelze beträgt vorzugsweise höchstens ^3I/s2 der Dicke des herzustellenden Gusses für alle Gußdicken. Wenn also die Dicke des zu gießenden Teils 25 mm beträgt, dann wäre der größte »Keilwert« der graphitierten Schmelze 24,2 mm; das bedeutet, daß der Guß gerade nur grau sein wird. Mit anderen Worten: Nachdem der Kohlenstoff im zweiten Verfahrensschritt bis zum gewünschten Weißbetrag richtig in Lösung gebracht worden ist, erfolgt als dritter Schritt die Züfügung eines Graphitierungsmittels, bis ein Probekeil anzeigt, daß die Keillinie an Länge bis zu einem Wert abgenommen hat, der kleiner als die Dicke des herzustellenden Gußstückes ist. Wenn die Schmelze nun gegossen wird, dann wird der Guß freien Kohlenstoff in Form kugeligen Graphits enthalten. Die Menge des zugegebenen Graphitierungsmittels wird die Länge dieser Linie und das Maß an ausgefälltem Kohlenstoff bestimmen. Der ausgefällte Kohlenstoff wird durch den anwesenden, zur Kugelbildung treibenden Stabilisator beeinflußt, so daß er in seiner Form kugelig wird.The "wedge value" of the graphitized melt produced in the third process stage is directly related to the thickness of the casting to be produced. After the carbide metastabilizing agent has been added in order to achieve the desired "wedge value", a graphitizing agent of any kind is added. The "wedge value" of the graphitized melt is preferably at most ^3I / s2 of the thickness of the cast to be produced for all cast thicknesses. So if the thickness of the part to be cast is 25 mm, then the greatest "wedge value" of the graphitized melt would be 24.2 mm; that means the cast will just be gray. In other words: After the carbon has been properly dissolved in the second process step to the desired level of whiteness, the third step is the addition of a graphitizing agent until a test wedge shows that the wedge line has decreased in length to a value that is less than is the thickness of the casting to be made. If the melt is now poured, the casting will contain free carbon in the form of spherical graphite. The amount of graphitizing agent added will determine the length of this line and the amount of carbon precipitated. The precipitated carbon is influenced by the stabilizer present, which drives the spheres, so that it becomes spherical in shape.

In dem Maß, wie der Graphitierungsprozeß in der dritten Verfahrensstufe fortschreitend den Keilwert der graphitierten Schmelze von 24,2 auf 1,6 mm reduziert, wird der Guß weicher und wächst die Menge an kugeligem Graphit an. Es wurde gefunden, daß die wünschenswerte untere Grenze für die dritte Stufe ein »Keilwert« der graphitierten Schmelze von 2,4 mm für 25 mm dicken Guß, 4,8 mm für 50 mm dicken Guß und 6,4 mm für 75 mm dicken oder noch dickeren Guß ist.As the graphitization process in the third process stage progressively reduces the wedge value of the graphitized melt from 24.2 to 1.6 mm, the cast becomes softer and the amount of spherical graphite increases. It has been found that the desirable lower limit for the third stage is a "wedge value" of the graphitized melt of 2.4 mm for 25 mm thick castings, 4.8 mm for 50 mm thick castings and 6.4 mm for 75 mm thick or is even thicker cast.

Aus der vorhergehenden Schilderung ist ersichtlich, daß um so mehr Kohlenstoff zur Kugelbildung verfügbar sein wird, je größer die Menge des im zweiten Verfahrensschritt zugeführten Karbidmetastabilisators ist. Wenn jedoch zuviel Karbidmetastabilisator anwesend ist, kann sein Einfluß durch das Graphitierungsmittel nicht richtig überwunden werden. Außerdem muß die Menge des zugegebenen Graphitierungsmittels genau überwacht werden, damit der Keilwert für graphitierten oder kugeligen Zustand eingehalten und ein festes, dichtes Eisen erzeugt wird.From the preceding description it can be seen that the more carbon is used to form spheres will be available, the greater the amount of carbide metastabilizer added in the second process step is. However, if too much carbide metastabilizer is present, its influence can be through the graphitizing agent cannot be properly overcome. In addition, the amount of the added Graphitizing agent must be closely monitored so that the wedge value for graphitized or spherical Condition is maintained and a solid, dense iron is produced.

Die Erfindung ist bisher in bezug auf die angewendeten Kontrollmaßnahmen, aber nicht unter Berücksichtigung der erforderlichen Zeitgrenzen erläutert worden. Wie zuvor geschildert, ist der verwendete Karbidstabilisator vom Metastabilisatortyp und hat daher eine begrenzte Funktions-Lebensdauer, die durch Temperatur und Zeit beeinflußt wird. Die Erfindung berücksichtigt den Graphitierungsschritt, der durch den Kugelbildungs-The invention is so far with respect to the control measures used, but not below Consideration of the necessary time limits have been explained. As previously described, the is used carbide stabilizer of the metastabilizer type and therefore has a limited functional life, which is influenced by temperature and time. The invention takes into account the graphitization step, which is caused by the spherical formation

Keiltest überwacht wird, innerhalb der wirksamen Lebensdauer des Metastabilisators.Wedge test is monitored within the effective life of the metastabilizer.

Um noch deutlicher zu erläutern: Unter gewöhnlichen Bedingungen erschmolzener und in Sandformen gegossener Grauguß enthält Graphit als Flocken von Untertassenform. Damit dies verhindert wird, gibt man das Karbidmetastabilisierungsmittel zu, so daß dieser Graphit völlig gelöst und sicher in Verbindungsform in Lösung gebracht wird; hierauf gibt man das Graphitierungsmittel zu, um die vollständige, zur Kugelbildung treibende Wirkung sicherzustellen, und zwar beim Übergang vom flüssigen in den festen Zustand.To explain even more clearly: Melted under ordinary conditions and in sand molds Cast gray iron contains graphite as flakes of saucer shape. So that prevents this the carbide metastabilizer is added so that this graphite is completely dissolved and is securely solubilized in compound form; the graphitizing agent is then added to to ensure the full, driving effect for the ball formation, namely at Transition from the liquid to the solid state.

Der Temperaturbereich, der für die Durchführung dieser Strukturänderung, d. h. für die Behandlung des geschmolzenen Eisens mit einem Karbidmetastabilisierungsmittel und anschließend mit dem Graphitierungsmittel verfügbar ist, ist äußerst beschränkt und wird durch die Schmelztemperatur und die Geschwindigkeit, mit der diese Operation durchgeführt wird, begrenzt. Wenn das Metall nicht heiß genug ist, ist die Behandlung unvollkommen, und es ergibt sich ein gemischter, teils flockiger und teils kugelförmiger Graphit und damit ein mangelhafter Guß. Es ist daher wichtig, daß das Metall bei genügend hoher Hitze geschmolzen wird, so daß der gesamte Graphit bei Zugabe des Metastabilisierungsmittels in Lösung geht, und daß das Graphitierungsmittel eingetragen wird, während die Wirkung des Karbidmetastabilisierungsmittels anhält; auch muß gleichzeitig eine ausreichende Hitze für das geschmolzene Eisen beibehalten werden, um es in den auftretenden chemischen Reaktionen zu säubern und das Gießen von sauberem, festem Guß zu gestatten.The range of temperatures required for this structural change to be made; H. for the treatment of the molten iron with a carbide metastabilizer and then with the Graphitizing agent available is extremely limited and is controlled by the melting temperature and limits the speed at which this operation is performed. If the metal doesn't If it is hot enough, the treatment is imperfect and the result is a mixed, partly flaky one and partly spherical graphite and thus a poor casting. It is therefore important that the Metal is melted at high enough heat so that all of the graphite is added when the metastabilizer is added goes into solution and that the graphitizing agent is introduced while the effect of the carbide metastabilizing agent continues; sufficient heat must also be maintained for the molten iron at the same time in order to to clean it up in the chemical reactions that occur and the pouring of clean, solid cast to allow.

In dem gewöhnlichen Verfahren zum Schmiedbarmachen wird diese Graphitierung durch Anlassen von weißem Gußeisen auf Temperaturen zwischen 840 und 925° C ausgeführt. In dem hier geschilderten Dreistufenverfahren wird der gleiche physikalische Effekt erreicht, jedoch während das Eisen in einem begrenzten Temperaturbereich zwischen 15- und 30°/oiger Überhitzung über die Schmelztemperatur geschmolzen wird. Die Keilgußprobe ist ein praktisches Mittel für den Betrieb bei der Bestimmung der in den zulässigen Temperaturgrenzen zuzusetzenden Mengen von Karbidmetastabilisator und Graphitierungsmitteln, damit die erforderlichen Strukturmerkmale und Festigkeitseigenschaften erreicht werden.In the usual process of malleability, this graphitization is done by tempering Made of white cast iron at temperatures between 840 and 925 ° C. In the one described here The three-step process achieves the same physical effect, but while the iron is in a limited temperature range between 15 and 30% overheating above the melting temperature is melted. The wedge cast sample is a convenient means of operation in the determination the amounts of carbide metastabilizer to be added within the permissible temperature limits and graphitizing agents to achieve the required structural characteristics and strength properties will.

Die Erfindung wurde als Dreistuf en verfahren beschrieben, bei dem zwei Schritte durch Keilproben überwacht werden, die Zeitpunkt und Menge von charakteristischen Zusätzen anzeigen. Es versteht sich, daß die Erfindung auch die im wesentlichen gleichzeitige Zufügung von Metastabilisator und Graphitierungsmittel umfaßt. Die Erfindung liegt in der völlig neuen, hier erläuterten Idee für die Umwandlung von Graphit und in der kontrollierten Anwendung dieser Idee.The invention was described as a three-step process, where two steps are monitored by wedge samples, the time and amount of show characteristic additions. It is understood that the invention also essentially simultaneous addition of metastabilizer and graphitizing agent. The invention lies in the completely new idea explained here for the transformation of graphite and in the controlled one Application of this idea.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Process for the production of cast iron, which graphite as nodules and in spherical Form contains, as a sand casting using a melt as the starting material, which is a gray cast iron with flake graphite without additives would result, characterized in that the wedge value of this melt determines and then such amounts of a carbide metastabilizer, excluding magnesium, are added that it shows a grayish to white structure when poured in sand molds, the wedge value not being greater than that should be twice the thickness of the intended casting, and then such a Hand of test wedges a certain amount of a graphitizing agent is added that the The melt treated in this way solidifies as gray cast iron with spherical and nodular graphite.

2. The method according to claim 1, characterized in that that lithium, calcium, barium, strontium or cadmium is used as carbide metastabilizing agent.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that a starting melt is used which normally have a bound carbon content of less than 1.2% and a silicon content greater than 1.5% ".

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the amounts to be added of metastabilizers and graphitizing agents by making test wedges in be determined in such a way that the metastabilizer is added in such amounts becomes that the melt displaced therewith gives a wedge value that is more than five times greater than the unmelted melt, but not greater than the thickness of the casting is, and further that the graphitizing agent is added in such amounts that the with offset melt gives a wedge value which is less than the thickness of the casting, wherein the minimum 2.4 mm for a 25 mm cast, 4.8 mm for a 50 mm cast and 6.4 mm for a 75 mm cast or greater must not be undercut.