EP0058999A1 - Kippbares Gefäss zur Behandlung von Gusseisenschmelzen - Google Patents

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EP0058999A1
EP0058999A1 EP82200084A EP82200084A EP0058999A1 EP 0058999 A1 EP0058999 A1 EP 0058999A1 EP 82200084 A EP82200084 A EP 82200084A EP 82200084 A EP82200084 A EP 82200084A EP 0058999 A1 EP0058999 A1 EP 0058999A1
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EP
European Patent Office
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vessel
treatment
cast iron
opening
chamber
Prior art date
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Granted
Application number
EP82200084A
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English (en)
French (fr)
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EP0058999B1 (de
Inventor
Hubertus A. J. M. Bisschop
Hendrikus Meijers
Jozef J. M. Van Der Randen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Group AG
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
SKW Trostberg AG
Metallgesellschaft AG
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Publication date
Application filed by SKW Trostberg AG, Metallgesellschaft AG filed Critical SKW Trostberg AG
Priority to AT82200084T priority Critical patent/ATE15076T1/de
Publication of EP0058999A1 publication Critical patent/EP0058999A1/de
Application granted granted Critical
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Expired legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C1/00—Refining of pig-iron; Cast iron
    • C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron

Definitions

  • the invention relates to a tiltable vessel for treating cast iron melts with substances inducing spheroidal graphite formation.
  • Spheroidal graphite-inducing substances are known in the prior art.
  • a vessel of the type mentioned known from DE-AS 22 16 796 and designed as a converter which can be tilted about a transverse axis, a chamber is attached to the bottom surface. This chamber is used to hold treatment additives and is loaded and closed from the outside.
  • the chamber walls have openings for the passage of the molten metal and the evaporating additives.
  • the converter opening which serves as a filling and tapping opening, can be closed with a lid. When the converter is in the horizontal position, the melt is filled in, but does not come into contact with the chamber contents.
  • the converter is pivoted into the vertical position.
  • the workload for loading, care and maintenance of the chamber has turned out to be disadvantageous.
  • the treated melt has to be poured into an intermediate transport vessel and poured from it into the molds.
  • a cylindrical vessel for treating metal melts which can be rotated horizontally about the cylinder axis, has a filling and tap opening, and an interior which is separated by a grate and can be closed and treated from the outside with treatment agents having.
  • treatment vessels have not been sufficient in all cases, since suitable intermediate vessels which are to be arranged under the drum ladle are additionally required as pouring ladles.
  • the work involved in material and maintenance of the grate and lock is uneconomical.
  • the present invention has for its object to avoid the aforementioned and other disadvantages of previously known methods and devices of the type described.
  • the invention is based on a refractory-lined, tiltable vessel for treating cast iron melts with substances inducing spheroidal graphite formation, with a chamber arranged in the interior on the bottom of the vessel for receiving the treatment agent and a vessel opening which can be closed with a lid for charging and emptying.
  • the invention is characterized by an essentially cylindrical vessel with a partition wall arranged in the interior on a cylinder bottom and forming a partition with the vessel wall, which is open towards the top of the vessel opening, the vessel being horizontally rotatable about a longitudinal axis and about one The transverse axis can be tilted in the vertical or horizontal position.
  • the treatment vessel according to the invention is generally cylindrical in shape.
  • a steel cylinder jacket is closed on both sides with riveted bottoms and thus forms a drum.
  • the longitudinal axis of the cylindrical treatment vessel according to the present invention can run in the middle.
  • the cylinder axis is the axis of rotation.
  • the axis expediently runs off-center.
  • the transverse axis of the cylindrical vessel according to the invention runs in the bisecting plane of the vessel.
  • the axial direction is preferably radial.
  • the transverse axis can also run in the direction of a secant.
  • axial pins or pivots are attached to the cylinder jacket or the cylinder bottoms.
  • the longitudinal axis can also extend outside the cylindrical vessel.
  • a bearing block carrying the pivot is attached to the two cylinder bases, the pivot lying outside the projection of the surface line.
  • the treatment vessel can be hung horizontally in a suitable crane hook frame or transport device and rotated about this longitudinal axis.
  • the rotation in a simple manner, for. B. with a chain hoist, which preferably engages the lower surface line in the middle.
  • the treatment vessel according to the invention has an opening in the cylinder jacket in the region of the upper cylinder base in relation to the vertical position. This serves to fill the treatment agent into the chamber and to fill the cast iron melt. If this opening can also serve as a tap opening for the cast iron melt treated, it is nevertheless more advantageous for the vessel to be in the region equip the opening with a pouring siphon.
  • the pouring siphon enables easy and slag-free pouring of the treated cast iron melt directly into the molds.
  • the siphon also serves to compensate for the z.
  • B. Magnesium treatment resulting overpressure with the lid closed. The vessel lid is kept closed by means known per se, such as swivel closures.
  • the vessel opening has a slag weir in the region of the upper cylinder base in the vertical position in its edge zone. With this slag weir, the cast iron melt treated can be easily removed by slightly tilting or tilting the vessel around the transverse axis below the horizontal line when the lid is open or removed.
  • a partition is drawn off-center at the bottom of the vessel, based on the vertical position.
  • the partition wall like the lining of the vessel, is made of refractory material.
  • This partition is expediently a flat or curved plate.
  • the plate advantageously has a slight inclination towards the vessel wall and forms an angle of 45 to 90, preferably 60 to 85 degrees with the vessel bottom in the chamber. This slight inclination prevents the treatment agent from slipping out during the pivoting-in process from the vertical filling position into the horizontal position, in which the melt is filled.
  • cylindrical treatment vessel according to the invention is explained in more detail and by way of example with reference to the drawings and a cast iron treatment with a magnesium carrier is described.
  • FIG. 1 shows a perspective view of a cylindrical vessel 1 with a steel jacket 2.
  • the bottoms 3 and 4 close the steel cylinder 2, the lower cylinder bottom 4 being widened beyond the steel jacket in order to ensure better stability when the vessel is set down.
  • “L” denotes a longitudinal axis of the vessel, which coincides with the cylinder axis in the case shown.
  • the transverse axis is labeled "Q”.
  • Suitable drive devices are attached to the axes.
  • the journal of the longitudinal axis "L” can be provided with a gear and the vessel can be rotated horizontally via a motor gear.
  • semicircular ring gears can also be provided on the vessel jacket.
  • journal of the transverse axis "Q" can be equipped with suitably dimensioned gears.
  • a particularly expedient drive device consists in that the axle journals of the transverse axis "Q" are mounted in the ends of a toothed ring which are formed in a semicircular manner and surround the vessel jacket.
  • the sprocket rotates around the horizontal longitudinal axis, while the tilting process of the vessel into the horizontal or vertical position is effected via a gear drive.
  • a pouring siphon is attached to the vessel opening 7.
  • 6 denotes a slag weir, which is recessed in the edge zone of the upper cylinder base 3.
  • the vessel opening 7 can be closed by a suitably designed lid, not shown in the figure.
  • the plate-shaped partition 9 forms with the vessel wall an open chamber 10 which is filled with treatment agent 11.
  • the vessel For the treatment of a cast iron melt with substances inducing spheroidal graphite formation, such as magnesium carriers, the vessel is generally brought into the vertical position with the lid removed.
  • the magnesium carrier is then filled into the chamber 9 located below the opening, which is open at the top, via the vessel opening 7.
  • a funnel-like device is expediently used in order to ensure safe placement of the treatment agent in the chamber.
  • the vessel is then pivoted from the vertical position into the horizontal position. This brings the chamber into a position approximately in the upper third of the horizontal cylinder.
  • the treatment agent can be introduced into the open chamber by means of a lance-shaped injector, for example, the vessel not having to be changed in its horizontal position. With this filling process, a movement process of the treatment vessel can be saved.
  • the cast iron melt is then introduced via the opening 7 and the vessel is filled to approximately two thirds of its volume.
  • the bath level does not come into direct contact with the magnesium carrier.
  • the lid closed the vessel is now swiveled rapidly into the vertical position within approximately 2 to 5 seconds and the magnesium carrier is brought into contact with the entire melting volume. The reaction is complete within a few minutes.
  • the vessel is then pivoted into the horizontal position, the lid is removed and, when the vessel is inclined slightly below the horizontal, the melt is slagged off over the weir 6.
  • the treated and detoxified cast iron melt if necessary after prior inoculation, is then transferred from the vessel, which has then been brought back into the horizontal, directly into casting molds to give cast materials made of spheroidal graphite cast iron poured.
  • the emptied vessel is then immediately available for a new treatment process.
  • FIG. 2 the vessel according to the invention is shown in simplified longitudinal section.
  • a partition 9 is drawn into the lining 8 of the vessel bottom with a slight inclination to the vessel wall.
  • the chamber 10 thus open on one side is filled with treatment agent 11.
  • the bath level 12 of the cast iron melt has no direct contact with the treatment agent.
  • the vessel has hollow profiles attached to the cylinder jacket to enable the tilting movement into the horizontal / vertical position, e.g. Pipes or U profiles 13 on.
  • the gripper arms of a rotating device can engage in these profiles and rotate the cylinder about the transverse axis.
  • two profiles on the one lateral surface facing away from the vessel opening are sufficient for holding the cylinder.
  • greater gripping safety is achieved with two or four profiles, each lying opposite one another on the lateral surfaces.
  • the cylindrical treatment vessel of FIG. 3 has an axis of rotation extending outside the cylinder.
  • axle blocks 14 are attached to the cylinder bottoms, on which the axial pins 15 are seated, with which the vessel can be suspended in a transport device, such as a crane train.
  • a transport device such as a crane train.
  • the fastening device such as eyelet, a z. B. chain hoist, represented by chain 16.
  • a method of treating cast iron melts with spheroidal graphite induction has also been found Fabrics found using the treatment vessel according to the invention.
  • Suitable spheroidal graphite formers are, for example, magnesium-containing alloys based on nickel or ferrosilicon with magnesium proportions of between 1 and 50% or else pure magnesium. Furthermore, magnesium-containing pressed bodies or porous bodies impregnated with magnesium.
  • Magnesium master alloys expediently also contain rare earth metals such as cerium or cerium mixed metal. The latter can also be present as such separately from the magnesium master alloy.
  • the advantages of the vessel according to the invention can be seen in the fact that slagging problems in the treatment chamber and thus cleaning treatments with e.g. B. flux can be avoided. Short treatment times with high yields are achieved. Preheating of the vessel is also not necessary. Furthermore, no intermediate vessel between the melting furnace and the treatment vessel and between the treatment vessel and the casting vessel is required for the vessel according to the invention.
  • the vessel according to the invention advantageously enables a melt treatment, which can take place considerably after the filling process and also spatially elsewhere in the company.
  • the invention offers the advantages of a quasi one-pan system for treating, seeding, transporting and pouring the molten iron, a higher Mg yield, no need to cover the Mg carriers, practically smoke and light-free reaction, low temperature loss, no melt ejection, and no accumulation of residual iron.
  • a magnesium alloy with a grain size of 1 to 3 mm and in an amount of 1.5% by weight (based on the amount of cast iron) was introduced into the chamber of the treatment vessel at the bottom of the vessel by means of a funnel-shaped device through the vessel opening.
  • the alloy had the composition
  • the molten iron had the following composition:
  • the treatment vessel was then rotated from the horizontal position to the vertical position within 3 seconds.
  • the reaction was smooth, even, without expectoration, practically smoke and light-free and was completed in 65 seconds.
  • the vessel was then pivoted into the horizontal position and the melt was slagged off after removing the lid and slightly tilting the vessel below the horizontal line. In turn in the
  • Vaccination treatment with 0.2% by weight ferrosilicon (FeSi 75) was carried out in the horizontal position of the vessel.
  • the cast iron melt now had a temperature of 1,405 ° C. and was poured into molds by rotating the vessel about the longitudinal axis from the pouring siphon.
  • the analysis for the magnesium content showed 0.070%.
  • the vessel was then swiveled into the vertical position in just under 3 seconds and melt treatment was carried out quietly and without ejection in about 55 seconds.
  • the swiveling and rotating movement of the vessel for slagging and inoculation (0.1% FeSi 75) and pouring was carried out in accordance with the procedure in Example 1.
  • the pouring temperature when pouring into the molds was 1,395 ° C.
  • the residual magnesium content in the casting was found to be 0.068%, which corresponds to a Mg yield of approximately 70%.
  • the spheroidal graphite formation was 90%.
  • the number of graphite balls was found to be 300 per mm 2 .
  • the structure was 88% ferrite and 12% pearlite and was cementite-free.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein feuerfest ausgekleidetes kippbares Gefäss zur Behandlung von Gusseisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen, mit einer im Innenraum am Gefässboden angeordneten Kammer zur Aufnahme des Behandlungsmittels sowie einer mit Deckel verschliessbaren Gefässöffnung für Beschickung und Entleerung. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit unter Verwendung der beanspruchten Vorrichtung. Um Schmelzbehandlung und Abguss in einem einzigen Behandlungsgefäss sicher und wirtschaftlich vornehmen zu können, wird erfindungsgemäss ein im wesentlichen zyilndrisches Gefäss vorgesehen, mit im Innenraum an einem Zylinderboden angeordneter und mit der Gefässwand eine, in Richtung Gefässöffnung, oben offene Kammer bildender Trennwand, wobei das Gefäss um eine Längsachse horizontal drehbar und um eine Querachse in Vertikal- bzw. Horizontalstellung kippbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein kippbares Gefäß zur Behandlung von Gußeisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen.
  • Kippbare Gefäße zur Behandlung von Gußeisenschmelzen mit. die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen sind im Stand der Technik bekannt. Bei einem aus DE-AS 22 16 796 bekannten, als um eine Querachse kippbarer Konverter ausgebildeten Gefäß der genannten Art, ist an der Bodenfläche eine Kammer angebracht. Diese Kammer dient der Aufnahme von Behandlungszusätzen und wird von außen beschickt und verschlossen. Die Kammerwände weisen Öffnungen für den Durchtritt der Metallschmelze und der verdampfenden Zusatzmittel auf. Die als Einfüll- und Abstichöffnung dienende Konverteröffnung ist mit einem Deckel verschließbar. In der Horizontalstellung des Konverters erfolgt die Einfüllung der Schmelze, wobei diese nicht mit dem Kammerinhalt in Berührung kommt.
  • Zur Behandlung der Schmelze mit dem Zusatz wird der Konverter in die Vertikalstellung geschwenkt. Bei der bekannten Vorrichtung hat sich der Arbeitsaufwand für Beschickung, Pflege und Wartung der Kammer als nachteilig herausgestallt. Ferner muß die behandelte Schmelze in ein Zwischentransportgefäß eingefüllt und aus diesem in die Formen vergossen werden.
  • Des weiteren ist aus DE-OS 25 14 490 ein zylindrisches Gefäß zur Behandlung von Metallschmelzen bekannt, das um die Zylinderachse horizontal drehbar ist, eine Einfüll-und Abstichöffnung besitzt, sowie einen durch einen Rost abgeteilten und von außen mit Behandlungsmittel zu beschickenden und verschließbaren Innenraum aufweist. Derartige Behandlungsgefäße haben in der technischen Praxis nicht in allen Fällen genügen können, da als Gießpfannen geeignete und unter der Trommelpfanne anzuordnende Zwischengefäße zusätzlich erforderlich sind. Weiterhin ist der Arbeitsaufwand für Material und Pflege des Rostes und Verschlusses unwirtschaftlich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten und weitere Nachteile vorbekannter Verfahren und Vorrichtungen der beschriebenen Art zu vermeiden.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von einem feuerfest ausgekleideten, kippbaren Gefäß zur Behandlung von Gußeisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen, mit einer im Innenraum am Gefäßboden angeordneten Kammer zur Aufnahme des Behandlungsmittels sowie einer mit Deckel verschließbaren Gefäßöffnung für Beschickung und Entleerung. Bei einem Behandlungsgefäß der genannten Art ist die Erfindung gekennzeichnet durch ein im wesentlichen zylindrisches Gefäß mit im Innenraum an einem Zylinderboden angeordneter und mit der Gefäßwand eine, in Richtung Gefäßöffnung, oben offene Kammer bildender Trennwand, wobei das Gefäß um eine Längsachse horizontal drehbar und um eine Querachse in Vertikal- bzw. Horizontalstellung kippbar ist.
  • Das Behandlungsgefäß gemäß der Erfindung ist im allgemeinen von zylindrischer Form. Beispielsweise ist ein Zylindermantel aus Stahl beidseitig mit vernieteten Böden verschlossen und bildet auf diese Weise eine Trommel.
  • Die Längsachse des zylindrischen Behandlungsgefäßes gemäß vorliegender Erfindung, um welche das Gefäß in horizontaler Lage gedreht wird, kann mittig verlaufen. In diesem Fall ist die Zylinderachse die Drehachse. Zweckmäßig verläuft die Achse jedoch außermittig.
  • Die Querachse des erfindungsgemäßen zylindrischen Gefäßes verläuft in der Halbierungsebene des Gefäßes. Hierbei verläuft die Achsrichtung vorzugsweise radial. Die Querachse kann aber auch in Richtung einer Sekante verlaufen.
  • Für die Lagerung des Gefäßes in den jeweiligen Achsrichtungen sind achsiale Zapfen bzw. Drehzapfen am Zylindermantel bzw. den Zylinderböden angebracht.
  • Bei einer besonderen Ausführungsform des Behandlungsgefäßes gemäß der Erfindung kann die Längsachse auch außerhalb des zylindrischen Gefäßes verlaufen. Beispielsweise ist bei Behandlungsgefäßen kleineren Füllvolumens an den beiden Zylinderböden ein den Drehzapfen tragender Lagerbock angebracht, wobei die Drehzapfen außerhalb der Projektion der Mantellinie liegen. Mit diesen Drehzapfen kann das Behandlungsgefäß horizontal in ein geeignetes Kranhakengerüst oder Transportvorrichtung eingehängt und um diese Längsachse gedreht werden. In diesem Fall wird die Drehung in einfacher Weise z. B. mit einem Kettenzug bewirkt, der an der unteren Mantellinie vorzugsweise mittig angreift.
  • Das erfindungsgemäße Behandlungsgefäß besitzt im Zylindermantel im Bereich des oberen Zylinderbodens, auf Vertikalstellung bezogen, eine Öffnung. Diese dient der Einfüllung des Behandlungsmittels in die Kammer und der Einfüllung der Gußeisenschmelze. Wenn diese Öffnung auch als Abstichöffnung für die behandelte Gußeisenschmelze dienen kann, so ist es doch vorteilhafter, das Gefäß im Bereich der Öffnung mit einem Gießsiphon auszurüsten. Der Gießsiphon ermöglicht ein leichtes und schlackenfreies Vergießen der behandelten Gußeisenschmelze direkt in die Formen. Der Siphon dient des weiteren auch zum Ausgleich des bei der z. B. Magnesiumbehandlung entstehenden Überdrucks bei geschlossenem Deckel. Der Gefäßdeckel wird mit an sich bekannten Mitteln, wie Schwenkverschlüssen, geschlossen gehalten.
  • Die Gefäßöffnung weist im Bereich des - in Vertikalstellung - oberen Zylinderbodens in dessen Randzone ein Schlackenwehr auf. Über dieses Schlackenwehr kann die behandelte Gußeisenschmelze bei geöffnetem bzw. abgenommenem Deckel durch leichtes Neigen oder Kippen des Gefäßes um die Querachse unter die Horizontallinie in einfachster Weise entschlackt werden.
  • Am unteren Gefäßboden, auf Vertikalstellung bezogen, ist eine Trennwand außermittig eingezogen. Die Trennwand besteht wie die Auskleidung des Gefäßes aus Feuerfestmaterial. Zweckmäßig ist diese Trennwand eine ebene oder gewölbte Platte. Vorteilhaft hat die Platte eine leichte Neigung zur Gefäßwand hin und bildet mit dem Gefäßboden in der Kammer einen Winkel von 45 bis 90, vorzugsweise 60 bis 85 Winkelgraden. Diese leichte Neigung verhindert das Herausrutschen des Behandlungsmittels während des Einschwenkvorgangs aus der vertikalen Füllstellung in die Horizontalstellung, bei welcher die Schmelzeneinfüllung erfolgt.
  • Das zylindrische Behandlungsgefäß gemäß der Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher und beispielhaft erläutert und eine Gußeischenbehandlung mit einem Magnesiumträger beschrieben.
  • Fig. 1 zeigt in perspektivischer Sicht ein zylinderförmiges Gefäß 1 mit einem Stahlmantel 2. Die Böden 3 und 4 verschließen den Stahlzylinder 2, wobei der untere Zylinderboden 4 über den Stahlmantel hinaus verbreitert ist, um eine bessere Standfestigkeit beim Absetzen des Gefäßes zu gewährleisten. Mit "L" ist eine Längsachse des Gefäßes bezeichnet, die im dargestellten Fall mit der Zylinderachse zusammenfällt. Die Querachse ist mit "Q" bezeichnet. An den Achsen sind geeignete, nicht näher gezeichnete Antriebseinrichtungen angebracht. Beispielsweise kann der Achszapfen der Längsachse "L" mit einem Zahnrad versehen und über ein Motorgetriebe das Gefäß in die Horizontale gedreht werden. Es können aber auch am Gefäßmantel halbkreisförmige Zahnkränze vorgesehen werden. In ähnlicher Weise können die Achszapfen der Querachse "Q" mit geeignet dimensionierten Zahnrädern ausgerüstet sein. Eine besonders zweckmäßige Antriebseinrichtung besteht darin, daß die Achszapfen der Querachse "Q" in den zu Achslagern ausgebildeten Enden eines, den Gefäßmantel halbkreisförmig umgebenden Zahnkranzes gelagert sind. Über den Zahnkranz erfolgt der Drehvorgang um die horizontale Längsachse, während der Kippvorgang des Gefäßes in die Horizontal- bzw. Vertikalstellung über Zahnradantrieb bewirkt wird. An der Gefäßöffnung 7 ist ein Gießsiphon angebracht. Mit 6 ist ein Schlackenwehr bezeichnet, das in der Randzone des oberen Zylinderbodens 3 ausgespart ist. Die Gefäßöffnung 7 kann durch einen passend gestalteten, in der Figur nicht dargestellten Deckel verschlossen werden. Am unteren Zylinderboden 4 bildet die plattenförmige Trennwand 9 mit der Gefäßwand eine oben offene Kammer 10, die mit Behandlungsmittel 11 gefüllt ist.
  • Zur Behandlung einer Gußeisenschmelze mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen, wie Magnesiumträger, wird das Gefäß bei abgenommenem Deckel im allgemeinen in die Vertikalstellung gebracht. Über die Gefäßöffnung 7 wird sodann der Magnesiumträger in die unter der Öffnung befindliche Kammer 9, die nach oben offen ist, eingefüllt. Dabei wird zweckmäßig ein trichterartiges Gerät verwendet, um eine sichere Plazierung des Behandlungsmittels in die Kammer zu gewährleisten. In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Magnesiumträger mit Eisenschrottmaterial abzudecken oder mit Materialien, die eine Reaktion des Behandlungsmittels verzögern wie beispielsweise Gußspäne, Graphit, Koksgrus, Calciumcarbid, Quarzsand, Tonminerale. Sodann wird das Gefäß aus der Vertikalstellung in die Horizontalstellung geschwenkt. Hierdurch gelangt die Kammer in eine Position etwa im oberen Drittel des waagerecht liegenden Zylinders. Gegebenenfalls kann das Behandlungsmittel mittels z.B. eines lanzenförmigen Injektors in die offene Kammer eingebracht werden, wobei das Gefäß in seiner horizontalen Lage nicht verändert zu werden braucht. Bei diesem Füllvorgang kann ein Bewegungsvorgang des Behandlungsgefäßes eingespart werden. Über die Öffnung 7 wird sodann die Gußeisenschmelze eingegeben und das Gefäß etwa zu zwei Dritteln seines Volumens gefüllt. Dabei tritt der Badspiegel in keinen direkten Kontakt mit dem Magnesiumträger. Bei geschlossenem Deckel wird nunmehr das Gefäß rasch innerhalb etwa 2 bis 5 sec in die Vertikalstellung geschwenkt und der Magnesiumträger mit dem gesamten Schmelzvolumen in Kontakt gebracht. Die Reaktion ist innerhalb weniger Minuten beendet. Sodann wird das Gefäß in die Horizontalstellung geschwenkt, der Deckel abgenommen und bei leicht unter die Horizontale geneigtem Gefäß die Schmelze über das Wehr 6 abgeschlackt. Aus dem sodann wieder in die Horizontale gebrachten Gefäß wird über den Gießsiphon 5 die behandelte und entschlackte Gußeisenschmelze, gegebenenfalls nach vorheriger Impfung, direkt in Gießformen zu Gußwerkstoffen aus Gußeisen mit Kugelgraphit abgegossen. Das entleerte Gefäß steht anschließend sofort für einen neuen Behandlungsvorgang zur Verfügung.
  • In Fig. 2 ist das Gefäß gemäß der Erfindung im Längsschnitt vereinfacht dargestellt. In die Auskleidung 8 des Gefäßbodens ist eine Trennwand 9 mit leichter Neigung zur Gefäßwand eingezogen. Die hierdurch gebildete einseitig offene Kammer 10 ist mit Behandlungsmittel 11 gefüllt. Der Badspiegel 12 der eingefüllten Gußeisenschmelze hat keinen direkten Kontakt mit dem Behandlungsmittel.
  • In Fig. 3 ist eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Behandlungsgefäßes dargestellt, das für zu behandelnde kleinere Schmelzenvolumina besonders geeignet ist. Hierzu weist das Gefäß zur Ermöglichung der Kippbewegung in die Horizontal/Vertikal-Stellung am Zylindermantel befestigte Hohlprofile, z.B. Rohre oder U-Profile 13 auf. In diese Profile können die Greifarme einer Drehvorrichtung eingreifen und den Zylinder um die Querachse drehen. Im allgemeinen genügen für die Halterung des Zylinders zwei Profile auf der einen, der-Gefäßöffnung abgewandten Mantelfläche. Eine größere Greifsicherheit wird jedoch mit zwei oder vier, jeweils auf den Mantelflächen sich gegenüberliegenden Profilen erzielt. Das zylindrische Behandlungsgefäß der Fig. 3 besitzt eine außerhalb des Zylinders verlaufende Drehachse. Für die Drehung um die Horizontalachse sind beispielsweise an den Zylinderböden Achsböcke 14 angebracht, an denen die achsialen Zapfen 15 sitzen, mit welchen das Gefäß in eine Transportvorrichtung, wie Kranzug, eingehängt werden kann. An der unteren Mantellinie greift an der Befestigungsvorrichtung, wie Öse, ein z. B. Kettenzug an, dargestellt durch Kette 16.
  • Es wurde ferner ein Verfahren zum Behandeln von Gußeisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen unter Verwendung des Behandlungsgefäßes gemäß der Erfindung gefunden.
  • Bei einem Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit durch Behandeln von, in einem mit Einfüll- bzw. Abstichöffnung versehenen kippbaren Gefäß befindlicher Gußeisenschmelze mit einem Kugelgraphitbildner, der in eine am Gefäßboden befindliche Reaktionskammer eingebracht und nach Kippen des Gefäßes in die Behandlungsstellung mit der Gußeisenschmelze in Reaktionskontakt gebracht wird, besteht die Erfindung darin, daß
    • a) bei Vertikal- oder Horizontalstellung des zylinderförmigen Gefäßes der Kugelgraphitbildner durch die Einfüllöffnung in die oben offene Kammer eingefüllt wird,
    • b) Gußeisenschmelze in das in Horizontallage eingeschwenkte bzw. befindliche Gefäß mit der Maßgabe eingefüllt wird, daß kein direkter Kontakt des Badspiegels mit dem Kugelgraphitbildner stattfindet,
    • c) die Gußeisenschmelze mit dem Kugelgraphitbildner durch rasches Kippen des Gefäßes in die Vertikalstellung zur Reaktion gebracht wird,
    • d) die behandelte Gußeisenschmelze durch Kippen des Gefäßes in eine um die Horizontallage wenig geneigte Lage abgeschlackt wird, und
    • e) die abgeschlackte, behandelte Gußeisenschmelze durch Drehen des, in die Horizontallage gebrachten, zylindrischen Gefäßes um eine Längsachse über einen Gießsiphon vergossen wird.
  • Als Kugelgraphitbildner eignen sich beispielsweise Mag--nesium enthaltende Legierungen auf Basis von Nickel oder Ferrosilicium mit Magnesiumanteilen zwischen 1 und 50 % oder auch Reinmagnesium. Ferner Magnesium enthaltende Preßkörper oder mit Magnesium imprägnierte poröse Körper.
  • Magnesiumvorlegierungen enthalten zweckmäßig noch Metalle der Seltenen Erden wie Cer oder Cermischmetall. Letztere können auch als solche getrennt neben der Magnesiumvorlegierung vorliegen.
  • Die Vorteile des erfindungsgemäßen Gefäßes sind darin zu sehen, daß Verschlackungsprobleme der Behandlungskammer und damit Reinigungsbehandlungen mit z. B. Flußmittel vermieden werden. Es werden kurze Behandlungszeiten mit hoher Ausbeute erzielt. Ferner ist eine Vorwärmung des Gefäßes nicht erforderlich. Des weiteren wird für das erfindungsgemäße Gefäß kein Zwischengefäß zwischen Schmelzofen und Behandlungsgefäß und zwischen Behandlungs- und Gießgefäß benötigt. Das Gefäß gemäß der Erfindung ermöglicht vorteilhaft eine Schmelzenbehandlung, die zeitlich erheblich nach dem Füllvorgang und auch räumlich an anderer Stelle des Betriebes erfolgen kann.
  • Zusammenfassend bietet die Erfindung die Vorteile eines quasi Einpfannensystems für'Behandeln, Impfen, Transport und Gießen der Eisenschmelze, eine höhere Mg-Ausbeute, kein Erfordernis der Abdeckung der Mg-Träger, praktisch rauch- und lichtfreie Reaktion, geringer Temperaturverlust, kein Schmelzenauswurf, sowie kein Anfall von Resteisen.
  • In den folgenden Beispielen wird die Behandlung einer Gußeisenschmelze mit einem Magnesiumträger zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit näher und beispielhaft beschrieben, wobei ein, mit neutralem Pfannenfutter ausgekleidetes Behandlungsgefäß gemäß Figur3 zum Einsatz gelangte.
    • Beispiel 1
  • In die am Gefäßboden befindliche Kammer des Behandlungsgefäßes wurde bei Vertikalstellung des Gefäßes eine Magnesiumlegierung einer Körnung von 1 bis 3 mm und in einer Menge von 1,5 Gew.-% (auf Gußeisenmenge bezogen) mittels einer trichterförmigen Vorrichtung durch die Gefäßöffnung eingefüllt. Die Legierung hatte die Zusammensetzung
    Figure imgb0001
  • Nach Einschwenken des Behandlungsgefäßes in die Horizontalstellung wurden 1.500 kg einer Eisenschmelze einer Temperatur von 1 460 °C durch die Einfüllöffnung eingegossen und die Öffnung anschließend mit einem Deckel verschlossen. Die Eisenschmelze hatte folgende Zusammensetzung:
    Figure imgb0002
  • Das Behandlungsgefäß wurde sodann innerhalb von 3 Sekunden aus der Horizontalstellung in die Vertikalstellung gedreht. Die Reaktion verlief ruhig, gleichmäßig, ohne Auswurf, praktisch rauch- und lichtfrei und war in 65 Sekunden beendet. Hierauf wurde das Gefäß in die Horizontalstellung eingeschwenkt und nach Abnahme des Deckels und leichter Neigung des Gefäßes unter die Horizontallinie die Schmelze abgeschlackt. Bei wiederum in die
  • Horizontalstellung gebrachtem Gefäß wurde eine Impfbehandlung mit 0,2 Gew.-% Ferrosilicium (FeSi 75) vorgenommen. Die Gußeisenschmelze hatte nunmehr eine Temperatur von 1 405 °C und wurde durch Drehen des Gefäßes um die Längsachse aus dem Gießsiphon in Formen vergossen. Die Analyse für den Magnesiumgehalt ergab 0,070 %.
  • Dies entspricht einer Magnesiumausbeute von ca. 88 %.
  • In den Gußstücken war der Graphit zu 90 % als Kugelgraphit ausgebildet. Die Anzahl der Kugeln betrug 250 pro mm2. Das Gefüge war zementitfrei und enthielt 90 % Ferrit und 10 % Perlit.
  • In Vergleichsversuchen wurde unter gleichen Versuchsbedingungen, jedoch unter Verwendung einer üblichen, offenen schlanken Behandlungspfanne eine Magnesiumausbeute von unter 60 %, in aller Regel von etwa 50 % erzielt.
    • Beispiel 2
  • In die Kammer des in Horizontalstellung befindlichen Behandlungsgefäßes wurden durch die Einfüllöffnung mittels eines lanzenförmigen Injektors 1,0 Gew.-% (auf Eisenschmelze bezogen) einer Magnesiumlegierung der Korngröße 1 bis 5 mm eingebracht. Die Magnesiumlegierung hatte die Zusammensetzung
    Figure imgb0003
  • Sodann wurden in Horizontalstellung des Gefäßes 750 kg einer Eisenschmelze von 1 455 °C und folgender Zusammensetzung eingegossen:
    Figure imgb0004
  • Bei geschlossenem Deckel wurde das Gefäß sodann in knapp 3 Sekunden in die Vertikalstellung geschwenkt und eine ruhig und ohne Auswurf erfolgende Schmelzenbehandlung in etwa 55 Sekunden erzielt. Die Schwenk- und Drehbewegung des Gefäßes für Abschlackung und Impfung (0,1 % FeSi 75) sowie Abguß erfolgte entsprechend der Arbeitsweise in Beispiel 1. Die Gießtemperatur beim Abguß in die Formen betrug 1 395 °C. Der Restmagnesiumgehalt im Gußstück wurde zu 0,068 % ermittelt, was einer Mg-Ausbeute von ca. 70 % entspricht. Die Kugelgraphitausbildung betrug 90 %. Die Anzahl der Graphitkugeln wurde zu 300 pro mm2 festgestellt. Das Gefüge wies zu 88 % Ferrit und zu 12 % Perlit auf und war zementitfrei.
  • Bei einem Vergleichsversuch einer Behandlung der Gußeisenschmelze in einer üblichen schlanken und offenen Pfanne wurde unter sonst gleichgehaltenen Versuchsbedingungen eine Magnesiumausbeute von 45 % erzielt.

Claims (10)

1. Feuerfest ausgekleidetes kippbares Gefäß zur Behandlung von Gußeisenschmelzen mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Stoffen, mit einer im Innenraum am Gefäßboden angeordneten Kammer zur Aufnahme des Behandlungsmittels sowie einer mit Deckel verschließbaren Gefäßöffnung für Beschickung und Entleerung, gekennzeichnet durch ein im wesentlichen zylindrisches Gefäß mit im Innenraum an einem Zylinderboden angeordneter und mit der Gefäßwand eine, in Richtung Gefäßöffnung, oben offene Kammer bildender Trennwand, wobei das Gefäß um eine Längsachse horizontal drehbar und um eine Querachse in Vertikal- bzw. Horizontalstellung kippbar ist.
2. Behandlungsgefäß nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand als ebene oder gewölbte Platte ausgebildet ist.
3. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennwand mit dem Gefäßboden in der Kammer einen Winkel von 45 bis 90°, vorzugsweise 60 bis 850, bildet.
4. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse mittig oder außermittig verläuft.
5. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querachse radial oder in Richtung einer Sekante verläuft.
6. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gefäßöffnung, auf Vertikalstellung bezogen, im Bereich des oberen Zylinderbodens im Zylindermantel und verschließbar angeordnet ist.
7. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer, auf Vertikalstellung bezogen, unter der Gefäßöffnung am unteren Zylinderboden angebracht ist.
8. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gefäßöffnung in der Randzone des oberen Zylinderbodens ein Schlackenwehr angebracht ist.
9. Behandlungsgefäß nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an der Gefäßöffnung ein Gießsiphon angebracht ist.
10. Verfahren zum Herstellen von Gußeisen mit Kugelgraphit durch Behandeln von - in einem mit Einfüll- bzw. Abstichöffnung versehenen kippbaren Gefäß befindlicher - Gußeisenschmelze mit einem Kugelgraphitbildner, der in eine am Gefäßboden befindliche Kammer eingebracht und nach Kippen des Gefäßes in Behandlungsstellung, mit der Gußeisenschmelze in Reaktionskontakt gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß
a) bei Vertikal- oder Horizontalstellung des zylinderförmigen Gefäßes der Kugelgraphitbildner durch die Einfüllöffnung in die oben offene Kammer eingefüllt wird,
b) Gußeisenschmelze in das in Horizontallage eingeschwenkte bzw. befindliche Gefäß mit der Maßgabe eingefüllt wird, daß kein direkter Kontakt des Badspiegels mit-dem Kugelgraphitbildner stattfindet,
c) die Gußeisenschmelze mit dem Kugelgraphitbildner durch rasches Kippen des Gefäßes in die Vertikalstellung zur Reaktion gebracht wird,
d) die behandelte Gußeisenschmelze durch Kippen des Gefäßes in eine um die Horizontallage wenig geneigte Lage abgeschlackt wird, und
e) die abgeschlackte, behandelte sowie gegebenenfalls geimpfte Gußeisenschmelze durch Drehen des, in die Horizontallage gebrachten, zylindrischen Gefäßes um eine Längsachse über einen Gießsiphon vergossen wird.
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