DK173273B1 - Magnesiumbehandlingsfremgangsmåde og apparat til udøvelse af denne - Google Patents

Description

i DK 173273 B1

Den foreliggende opfindelse angår en magnesiumbehandlings fremgangsmåde til frembringelse af en behandlet smelte med mindre end 100 g/t umetalliske indeslutninger samt et apparat til udøvelse af denne fremgangsmåde.

5 Ved behandlingen af en jernsmelte med magnesium med det formål at påvirke grafitmorfologien således, at der dannes kuglegrafit, fremkommer større mængder af umetalliske forbindelser, f.eks. oxider, sulphider og lignende. Denne effekt forårsages af den store affinitet hos magnesium til 10 oxygen og svovl.

Den største del af de umetalliske reaktionsprodukter bliver allerede under behandlingen af jernsmelten eller i tidsrummet mellem behandlingens afslutning og udstøbningen udskilt som følge af massefyldeforskellen mellem slaggepar-15 tiklerne (ca. 3000 kg/m3) og smelten (ca. 7000 kg/m3). Det er imidlertid kendt, at en del af reaktionsprodukterne -partikler, som er mindre end 12,5 /im - også efter den sædvanlige til rådighed stående tid forekommer svævende i smelten.

Flotationshastigheden kan med forholdsvis god nøj ag-20 tighed bestemmes ved hjælp af Stoke's ligning: d2 x (6Fe - åslagge) x g x t x 10"9 L =* -—. ............... ~ " ----- 18 x μ 25 hvor: L « flotationshøjde i mm d * partikelstørrelse i μτη 5Fe « massefylde af jern i kg/m3 (7000) åslagge = massefylde af slagge i kg/m3 (3000) 30 t = flotationstid i sekunder μ = dynamisk viskositet (0,007)

De praktiske målinger viste, at ved de sædvanlige behandlingsmetoder ligger mængden af svævende partikler 35 mellem 200 og 600 g/t behandlet jern, hvilken så med støbestrålen indstøbes i den form, som skal udstøbes. Undersøgelserne viste ligeledes, at disse indeslutninger, som forbliver DK 173273 B1 2 i støbegodset, væsentlig kan formindske de dynamiske egenskaber af støbegodset.

For at muliggøre flotationen af reaktionsprodukterne må smelten henstå i længere tid i støbeskeen. Dette har 5 imidlertid betydelige, i regelen prohibitive, temperaturtab (6 til 15eC/min) til følge.

Anvendelse af den fra stålfremstillingen kendte fremgangsmåde med spuling af smelten med indifferent gas (N, Ar osv.) forårsager en stærk oxidering af magnesiummet, der 10 fører til dannelse af yderligere, nye indeslutninger, hvorfor det ønskede formål ikke kan opnås med denne fremgangsmåde.

Den foreliggende opfindelse har som formål at foreslå en fremgangsmåde og et apparat, med hvis hjælp behandlingsreaktionen kan styres således, at de umetalliske indeslut-15 ninger i den behandlede smelte reduceres til et minimum.

Dette formål opnås ved at udøve den indledningsvis nævnte fremgangsmåde som angivet i den kendetegnende del af krav 1 og ved at indrette det indledningsvis nævnte apparat som angivet i den kendetegnende del af krav 9.

20 Yderligere foretrukne foranstaltninger i forbindelse med fremgangsmåden fremgår af de uselvstændige krav 2 til 8, mens yderligere foretrukne træk hos apparatet ifølge opfindelsen er angivet i de uselvstændige krav 10 til 12.

På grund af den kontrollerede spuling af smirelten i 25 en reducerende atmosfære over overfladen af jernsmelten allerede under magnesiumbehandlingen koagulerer de ved behandlingen frembragte reaktionsprodukter og transporteres ved hjælp af de opstigende magnesiumdampbobler som slagge til overfladen af smelten, og koagulationen af reaktionspro-30 dukterne bevirkes på grund af den frembragte dampmængde og ved hjælp af blandingsenergien. Erfaringerne viser, at intensiteten af koagulationen forstærkes væsentligt ved sammenstød af de umetalliske partikler på tidspunktet for deres dannelse, dvs. på stedet for reaktionen. Blandingsenergien kan 35 bestemmes ved hjælp af følgende ligning: DK 173273 B1 3

6,2 x 10-3 x Q x T(1-273/T) x ln p/pO

E - --

V

hvor:

5 E = blandingsenergi i W/tn3 Q gasmængde i NI/min T = temperatur i °K

pO *« tryk på overfladen af smelten i bar p * pO + ferrostatisk tryk i bar 10 V * volumen af smelten i m3

De praktiske forsøg viste, at mængden af umetalliske indeslutninger i smelten kan reduceres til værdier under 100 g/t, når blandingsenergien er større end 1000 W/m3, 15 magnesiumdampene fremkommer i en dybde på mindst 200 mm under overfladen af smelten, og atmosfæren ovenover smelten er overmættet med magnesiumdamp.

Dette skal beskrives i det følgende ved hjælp af et eksempel.

20

Eksempel:

Pra en jernsmelte med legeringssammensætningen: C - 3,72%

Si =» 2,3% 25 Mn - 0,27% S = 0,08% P » 0,05% blev efter en behandling med renmagnesium i en lukket behandlingsbeholder med en åbning på 30 cm2, hvor fire reak-30 tionsåbninger, som forbinder reaktionsrummet med smelten, har et samlet tværsnit på 1250 mm2, efter en reaktionstid på 60 sekunder udtaget en prøve. Analysen viste 3 ppm oxygen og 50 ppm svovl. Der blev beregnet en mængde på 20 g/t umetalliske indeslutninger. Den kvantitative metallografiske , 35 analyse viste en mængde af umetalliske indeslutninger på 23 g/t.

Claims (12)

1. Magnesiumbehandlingsfremgangsmåde til frembringelse af en behandlet smelte med mindre end 100 g/t umetalliske indeslutninger, kendetegnet ved, at behandlings - 5 reaktionen med magnesiummet styres i en dybde af mindst 200 mm under overfladen af smelten således, at mængden af det fordampede magnesium frembringer en blandingsenergi på mindst 1000 W/m3, hvorhos der ovenover overfladen af smelten i behandlingsbeholderen er tilvejebragt en ikke-oxiderende 10 atmosfære.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at der som behandlingsmiddel anvendes stykformigt renmagnesium.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendete g- 15 net ved, at der som behandlingsmiddel anvendes magnesiumgranulat .

4. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendeteg net ved, at der som behandlingsmiddel anvendes en blanding af renmagnesiumgranulat med et reaktionsneutralt materiale, 20 f.eks. jernspåner osv., med mindst 40 vægtprocent magnesium.

5. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene l til 4, kendetegnet ved, at magnesiumudnyttelsen ikke ligger højere end ved 75 procent.

6. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 5, 25 kendetegnet ved, at udgangssmelten har et svovlindhold mellem 0,001 og 0,30 vægtprocent.

7. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 6, kendetegnet ved, at behandlingstemperaturen indstilles mellem 1400 og 1530°C.

8. Fremgangsmåde ifølge ethvert af kravene 1 til 7, kendetegnet ved, at basiciteten af behandlingsslaggen ligger højere end l.

9. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge ethvert af kravene 1 til 8, kendetegnet ved, at 35 der er tilvejebragt en reaktionsbeholder, der har et fra - smelten adskilt reaktionsrum, som er forsynet med mindst to DK 173273 B1 åbninger, ved hjælp af hvilke forbindelsen mellem reaktionsrummet og smelten tilvejebringes.

10. Apparat ifølge krav 9, kendetegnet ved, at åbningerne har et samlet tværsnitsareal på mindst 5 500 mm^.

11. Apparat ifølge krav 9, kendetegnet ved, at den øvers te åbning er anbragt mindst 200 mm under overfladen af smelten.

12. Apparat ifølge krav 9, kendetegnet 10 ved, at reaktionsbeholderen i sin øvre del er forsynet med en åbning, som tilvejebringer en forbindelse med den omgivende atmosfære og herved sikrer et overtryk af magnesiumdamp på mindst 0,01 bar over overfladen af smelten. β