EP1957219A1 - Verfahren zur anpassungsfähigen prozesssteuerung für die herstellung von gusseisen - Google Patents

Verfahren zur anpassungsfähigen prozesssteuerung für die herstellung von gusseisen

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EP1957219A1
EP1957219A1 EP06829337A EP06829337A EP1957219A1 EP 1957219 A1 EP1957219 A1 EP 1957219A1 EP 06829337 A EP06829337 A EP 06829337A EP 06829337 A EP06829337 A EP 06829337A EP 1957219 A1 EP1957219 A1 EP 1957219A1
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EP
European Patent Office
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melt
treatment agent
determination
casting furnace
alloy
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EP06829337A
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EP1957219B8 (de
EP1957219B1 (de
Inventor
Manfred Fengler
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FENGLER, MANFRED
Original Assignee
Daimler AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D1/00—Treatment of fused masses in the ladle or the supply runners before casting
    • B22D1/007—Treatment of the fused masses in the supply runners
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D27/00—Treating the metal in the mould while it is molten or ductile ; Pressure or vacuum casting
    • B22D27/20—Measures not previously mentioned for influencing the grain structure or texture; Selection of compositions therefor
    • 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
    • C21C1/08—Manufacture of cast-iron
    • 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
    • C21C1/105—Nodularising additive agents

Definitions

  • the invention relates to a method for adaptable process control for the production of cast iron, in particular GJV and GJS, and for calculating the addition quantities in melts, in particular iron melts, into which an alloy is introduced, which contains at least magnesium and a further metal as a treatment agent and a vaccine contains.
  • the filler wire consists of an outer jacket made of metal and a filler material, the filler material having at least a first powdery or granular treatment agent and a second treatment agent.
  • the invention provides that the second treatment agent is in the form of at least one solid inner wire made of solid material.
  • the jacket is made of steel.
  • the jacket can also consist of other materials, in particular Cu or aluminum, and therefore also of the material of the melt to be treated.
  • the first or second treatment agent and / or the coating can have calcium, lead, sulfur, tellurium, boron, carbon, chromium, manganese, magnesium, silicon, niobium, titanium, vanadium, iron or zirconium and / or alloys of these elements and / or compounds with further elements.
  • two-stage treatment methods and thus very long process times with the corrections associated therewith are required, since the treatment of the molten metal, hereinafter referred to as the melt, is essentially upstream and the treatment of the melt takes place in the transport pan and then with the aid of wire injection in the casting furnace . There are also high losses in use of the automatic molding machines. Furthermore, corrections are necessary in this two-stage, very long production process and therefore the temperature losses and the consumption of treatment agents are also very high.
  • the invention has for its object to achieve the production of directly castable GJV and GJS melts in a one-step process and for this purpose to optimally adjust the physical characteristics and the cavity index of the castings within the specified process limits, the condition of the iron being continuously evaluated and the exact amounts added are automatically calculated in order to be able to enter the determined quantity into the melt.
  • the state of the melt is determined using thermal and chemical analysis and the expected physical, mechanical parameters, Strength index as well as the void cortex-x,
  • the shaping agents to be introduced into the melt such as treatment agents, inoculants, alloying agents, carburizing agents, covering material, are then calculated,
  • the forming agent with the upper and lower release agents is introduced between the melt of a casting furnace and the still untreated melt to be filled in at least into a casting of the casting furnace or in the form of a wire injection into the melt.
  • the total weight of the melt is determined in a casting furnace (1) and / or in a transport pan and the melt is analyzed using a thermal measurement method. It is also advantageous that (4) during and / or after the casting process, the actual process data are continuously compared with target data or with target data stored in a computer, and the forming means are then determined.
  • the process data are determined at least the physical, mechanical and chemical parameters and / or the parameters such as strength index and shrinkage index are determined with the aid of the determination of individual cooling temperature curves of the melt (3).
  • each crucible has a different response means, e.g. May contain vaccines.
  • melt to be poured into a mold and the addition of the new melt to the casting furnace are carried out continuously during the determination of the process data. This can reduce the overall work process.
  • the forming agents form a multilayer sandwich such as a triple sandwich or a quadruple sandwich, which as the bottom separating layer contains at least one FeSi-based inoculant, then at least one treatment agent such as metal and Mg and then as the top layer - contains at least one covering agent which does not influence the process of the melt.
  • the process time is reduced and, among other things, a uniform process of forming the melt in the casting furnace is achieved.
  • the top layer is the covering agent, which consists of crushed steel such as steel granules or steel gravel.
  • the treatment agent is an alloy which contains about 10% to 50% Mg and at least one further alloy component such as Cu, Ni, Sn or a lanthanoid such as cerium and into the melt is entered. Due to the advantageous composition of Mg in the treatment agent and the additional metal, a high output is achieved and there is only a low consumption of the treatment agent.
  • the alloy contains 15% to 30% Mg and moreover at least Cu or another metal.
  • the separating material for example in the area of the cast-in of the pressure casting furnace, a separating layer is formed for the iron level and the iron to be filled in and therefore premature reaction and burning is prevented, so that, among other things, the desired process parameters are reliably achieved and a high level of process reliability combined with high output Mg is guaranteed up to 95%.
  • the treatment agent is an alloy which contains approximately 20% Mg and 80% Cu and is introduced into the melt.
  • the alloy is largely introduced into the pressure-casting furnace with the exclusion of oxygen from the atmosphere, the treatment and control of the germ state and / or the modification of the alloy components taking place within the pressure-casting furnace.
  • steel granules or steel gravel is provided as the top layer or as covering means, which forms a separating layer when the melt is poured in.
  • the multi-layer sandwich being pressed into the crucible when the base iron is being poured in and the iron being formed only in this.
  • the lower separating layer and the upper layer prevent a reaction in the pouring, the use of steel granules or steel gravel being provided as the top layer or as a covering agent.
  • the treatment agent formed at least from metal and Mg is applied in a grain size to the inoculant or separating layer.
  • this produces very small amounts of slag.
  • the treatment of the melt by the use of alloy components such as Cu and the inoculation of foreign germs results in a controllable reaction in the casting furnace due to the metallurgical separation.
  • Cu is present as a pearlite generator in iron, its share in the treatment
  • the amount of solution can advantageously be adjusted via the base content in the iron.
  • the weight of the melt in the casting furnace and in the transport pan is determined before the formation agents such as inoculants, treatment agents, alloying agents, masking or separating material are input, i.e.
  • the actual process data are determined, inter alia, by means of the thermal analysis and thus the amount of base iron to be filled in is determined and the melt is analyzed.
  • the treating agent contains 0.03% to 0.09% Mg or 0.005% to 0.03% Mg with respect to the total melt.
  • the method according to the invention and the advantageous introduction of the forming agent into the melt make it possible to automate the treatment, the introduction of foreign germs and the alloying, so that the automatically operating molding system is highly available by reducing the process time.
  • the work process can be carried out very quickly, since the usual process steps can be dispensed with.
  • Another advantage is the very high Mg output, which is between 80% and 95%.
  • Fig. 1 shows the potting furnace with a multi-layer sandwich
  • FIG. 2 shows a process overview with a measuring and evaluation station for calculating the formation materials, an operating agent dosing system for providing the quantities and the addition into the pouring.
  • a casting furnace with the essential functional parts is shown schematically, which can also be designed as a pressure casting furnace 1.
  • the pressure casting furnace 1 has, among other things, a sprue 2, a spout 9 and a crucible 8, in which the iron melt, hereinafter referred to as melt 3, is kept at the required casting temperature with the aid of the inductor 10.
  • a more recent material development is a cast iron with Vermikulargraph.it, which is referred to below with the abbreviation GJV or GGV.
  • GJV the abbreviation
  • the graphite is neither in the form of a lamella nor as a sphere, but rather as a knot or worm.
  • the mechanical properties of this material lie between the cast iron with lamellar graphite and those of the cast iron with spheroidal graphite.
  • the cast iron with vermicular graphite shows compared to the conventional gray cast iron (GG) have a significantly higher tensile strength. Its properties allow higher pressures, for example, in cylinder blocks.
  • GGV-Guss offers the opportunity to reduce weight, so that castings can also be used in other areas for engine construction.
  • the actual process data of the melt 3, 11 are first determined in the casting furnace during the casting, the calculation of the forming agent and then the filling of the individual materials as a multilayer sandwich 4.1 into the sprue 2, the lower one and the upper separating layer of the multilayer sandwich 4.1 between the melt 3 in the crucible 8 and the iron 11 to be filled in from the transport pan 12 prevents a premature reaction and a burning off of a treatment agent 5.
  • the forming material 5 and the covering material 6 are identified in FIG. 1 as a separating layer.
  • the base iron 11 is then filled in from the transport pan 12.
  • the forming materials 4.1 form the three-layer sandwich.
  • a multi-layer sandwich can also be used, wherein the further layers can consist, for example, of further alloying agents which have a favorable effect on the melting process.
  • the bottom layer of the formation materials 4.1 has a separating layer 4.
  • This separating layer 4 also serves as an adjusting lever for adjusting the microbial content of the iron in the casting furnace 1.
  • the separating layer 4 provides an inoculant and is advantageously made of an alloy based on FeSi or another material.
  • the treatment agent 5 can consist of an alloy which is approximately 10% to 50% Mg or 15% to 30% Mg or 10% to 25% Mg and moreover at least Cu or instead of Cu Ni, Sn or ?? and also contains other metal, the alloy being introduced or flushed into the melt 3 in a process section which will be explained later.
  • the treatment agent 5 which is introduced into the melt 3 is an alloy which contains approximately 20% Mg and 80% Cu or another metal in approximately the same amount.
  • the z. B. from metal-Mg, CuMg, NiMg or SnMg or the like treatment agent 5 in a predetermined grain size is applied to the separating layer 4.
  • the furnace weight and the amount of base iron 11 to be fed are determined and one
  • the third layer is the covering means 6, which does not influence the process of the melt.
  • B. steel gravel or steel granules can exist. These three layers form the multilayer sandwich 4.1 with the separating layer 4 and the covering means 6.
  • the untreated base iron 11 is with the help of the transport ladle or ladle 12 at the required speed in the forming agent 4,5 and Entry means 6 having poured in 2 and strikes the multilayer sandwich 4.1, so that it is rinsed or pressed into the crucible 8 as a sandwich in the absence of oxygen from the atmosphere and only reacts there.
  • the multilayer sandwich 4.1 thus forms the barrier between the iron level 8.1 and the iron to be poured in by means of the transport pan 12, the separating layers prevent a premature reaction of the treatment agent 5 and ultimately bring about a very good yield of the Mg up to 95%.
  • a directly pourable GGV or GGG melt in the casting furnace 1 is made possible by a one-step process.
  • the base iron 11 presses or rinses the multilayer sandwich 4.1 into the crucible 8, so that the iron is treated in the interior of the furnace with the aid of the Mg.
  • the chemical final analysis can now be set using the special FeSi-based inoculant, the microbial count and possible alloying agents.
  • the required actual process data of the melt 3 are recorded in the casting furnace 1 during the casting process.
  • the comparison calculation with the target data is used to automatically determine the addition quantities of forming materials 4.1.
  • the required process data include at least the determination of the strength index and the blow hole index, which can be done with the help of the individual cooling temperature curves of the melt 3 can be determined.
  • the formation materials 4, 5 and covering materials 6 determined by a computer 17, as described above, are provided and in the required amount in the Dispensed 2, in which, as already mentioned, the multilayer sandwich 4.1 is formed.
  • the vaccine such. B. one based on FeSi
  • the treatment agent 5 Mg + metal
  • the covering agent 6 in the silo 14 there is e.g. B. the vaccine such. B. one based on FeSi
  • the treatment agent 5 Mg + metal
  • the covering agent 6 in the silo 14 the silo 14 the treatment agent 5 (Mg + metal) and in the third silo 16 the covering agent 6.
  • the iron can also be formed with the aid of a wire injection.
  • the method according to the invention for an adaptable process control for the production of cast iron, in particular GJV and GJS and for calculating the addition quantities or treatment agents in the iron melt can also be carried out when using wire injection in the casting furnace.
  • the melt 3 is poured off continuously via the spout 9 during the measuring process.
  • measuring devices 17 the thermal analysis in two closed crucibles, the weight of the melt, the casting temperature, the various other parameters are recorded and a chemical analysis of the melt 3 is carried out.
  • the strength index and shrinkage index for GJV can be determined using the thermal analysis described below:
  • the structure is of crucial importance for the mechanical properties of cast components. This cast structure is determined during crystallization depending on the chemical composition, the cooling rate and the microbial count.
  • the parameter is the degree of saturation or the carbon equivalent. These determine the position of the cast iron alloy in the Fe-C diagram. These parameters are influenced by third emeate. Other important variables are the elements that directly influence the basic structure, namely the pearlite formers.
  • the cooling rate is influenced by a number of factors, namely: a) the ratio of volume to surface of the casting, b) the thermophysical properties of the core and molding materials,
  • the difference between the specific volumes of solid and liquid is the cause of the occurrence of volume errors.
  • the size of the volume deficit primarily depends on the respective casting material. With eutectic solidification, the expansion of the precipitated graphite counteracts the shrinkage of the austenite. This means that depending on the chemical composition, the cooling conditions and the microbial count "Self-feeding" is improved. For the "self-feeding" to be effective, endogenous shell-forming solidification must be present.
  • the type of solidification is influenced by the chemical composition, the microbial count and the cooling rate.
  • Thermal analysis is a method for checking the quality of the melt. It is based on the recording of the time-temperature curve during the solidification of the melt and the evaluation of distinctive points that arise during the crystallization. If the liquidus temperature is undershot, nucleation and austenite dendrite growth begin in the melt. Dendrite growth releases heat. A kink occurs in the curve. When cooling further, the temperature drops below the eutectic equilibrium temperature. Below this temperature, growth-capable nuclei form on foreign substrates in the melt. During the subsequent grain growth, heat is released, which can show a rise in the temperature of the melt (recalescence).
  • the cooling curve thus always shows the interaction between heat removal and development and thus the course of crystallization.
  • the mechanical parameters are determined from the prescribed areas of the castings.
  • the result data for the void index are determined as follows:
  • Parameters with a high correlation of the process data to the result data are determined via the mathematical model of the evaluation of the cooling curve of the melt in the crucibles 14, 15, 16 of the measuring station 17. The mathematical combination of these parts results in the strength and blowholes index.
  • each crucible 14 to 16 of the measuring station 17 can have a different response means or vaccination means.
  • the determined values or process data are forwarded to the database or the process control computer 17 and evaluated and are available for the determination or quantity of the formation means 4.1.
  • the process data is continuously compared with the specified target data, so that the process can be continuously adapted or optimized (learning system).
  • the two determined temperature cooling curves of the melt 3 in the crucibles 14 to 16 of the measuring station 17 become the strength index and the Cavity index determined.
  • the process data are determined using a mathematically optimal model and compared with the result data.

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Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von direkt gießbaren GGV- und GGG-Schmelzen in einem einstufigen Prozess zu erreichen und hierzu die physikalischen und mechanischen Kennwerte wie Festigkeitsindex und Lunkerindex mittels thermischer Analyse und mathematischem Auswertemodell zu bestimmen, die Prozessdaten vom Prozessleitrechner unterstützt kontinuierlich mit den Zieldaten zu vergleichen und die Zugabemengen optimal zu ermitteln und die ermittelte Menge in die Schmelze einzugeben.

Description

Verfahren zur anpassungsfähigen Prozesssteuerung für die
Herstellung von Gusseisen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur anpassungsfähigen Prozesssteuerung für die Herstellung von Gusseisen, insbesondere von GJV und GJS, und zur Berechnung der Zugabemengen in Schmelzen, insbesondere Eisenschmelzen, in die eine Legierung eingebracht wird, die als Behandlungsmittel zumindest Magnesium und ein weiteres Metall sowie ein Impfmittel enthält.
Es ist bereits bekannt (DE19916234C2) , einen Fülldraht (Drahtinjektion) zur Behandlung von Schmelzen, insbesondere Eisen- oder Stahlschmelzen, mittels Drahtinjektion einzusetzen. Der Fülldraht besteht aus einem äußeren Mantel aus Metall und einem Füllmaterial, wobei das Füllmaterial wenigstens ein erstes pulverförmiges oder körniges Behandlungsmittel und ein zweites Behandlungsmittel aufweist. Um einen Fülldraht zur Verfügung zu stellen, bei dem eine gleichmäßige Verteilung der Behandlungsmittel über die Länge des Fülldrahts in jedem Fall gewährleistet und eine Entmischung sicher verhindert werden kann, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Behandlungsmittel in Form wenigstens eines massiven Innendrahts aus Vollmaterial vorliegt. In einer Ausführungsform besteht der Mantel aus Stahl. Der Mantel kann aber auch aus anderen Materialien, insbesondere Cu oder Aluminium, und daher auch aus dem Material der zu behandelnden Schmelze bestehen. Das erste oder zweite Behandlungsmittel und/oder die Beschichtung kann Kalzium, Blei, Schwefel, Tellur, Bor, Kohlenstoff, Chrom, Mangan, Magnesium, Silizium, Niob, Titan, Vanadium, Eisen oder Zirkon und/oder Legierungen dieser Elemente und/oder Verbindungen mit weiteren Elementen aufweisen. Bei dem bekannten Verfahren sind zweistufige Behandlungsmethoden und somit sehr lange Prozesszeiten mit den damit verbundenen Korrekturen erforderlich, da die Behandlung der Metallschmelze, nachfolgend Schmelze genannt, im Wesentlichen vorgelagert ist und die Behandlung der Schmelze in der Transportpfanne und dann mit Hilfe der Drahtinjektion im Vergießofen erfolgt. Es treten ferner hohe Nutzungsverluste an den automatischen Formanlagen auf. Ferner sind bei diesem zweistufigen sehr langen Herstellungsverfahren Korrekturen erforderlich und daher auch die Temperaturverluste und der Verbrauch von Behandlungsmitteln sehr hoch.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Herstellung von direkt gießbaren GJV- und GJS-Schmelzen in einem einstufigen Prozess zu erreichen und hierzu die physikalischen Kennwerte und den Lunkerindex der Gussteile innerhalb der vorgegebenen Prozessgrenzen optimal einzustellen, wobei der Zustand des Eisens kontinuierlich bewertet und die exakten Zugabemengen automatisch berechnet werden, um die ermittelte Menge, in die Schmelze eingeben zu können.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch (1) folgende Verfahrensschritte :
1.1 Zuerst wird das Gewicht der gesamten Schmelze und der Menge zuzuführendes Basiseisen ermittelt,
1.2 danach wird der Zustand der Schmelze mit Hilfe der thermischen und chemischen Analyse ermittelt und die zu erwartenden physikalischen, mechanischen Kennwerte, Festigkeitsindex sowie der Lunkerinde-x berechnet,
1.3 anschließend werden die in die Schmelze einzubringenden Formierungsmittel, wie Behandlungsmittel, Impfmittel, Legierungsmittel, Aufkohlungsmittel, Abdeckmaterial errechnet,
1.4 das Formierungsmittel mit den oberen und unteren Trennstoffen wird zwischen der Schmelze eines Vergießofens und der noch unbehandelten, einzufüllenden Schmelze zumindest in einen Einguss des Vergießofens oder in Form einer Drahtinjektion in die Schmelze eingegeben.
Hierdurch wird eine Optimierung der physikalischen Kennwerte der Gussteile und eine deutliche Verringerung der Lunkerneigung erreicht. Die Prozesszeiten und die Prozesskosten werden hierdurch deutlich verringert. Die optimale Bestimmung der Behandlungsmittel führt auch zu einer sehr hohen Ausbringung des Mg im Fe.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass (2) nach einer jeden Ofenfüllung eine thermische Analyse der Schmelze während des Gießens durchgeführt wird und die sich daraus ergebenden Prozessdaten zur Bestimmung der Formierungsmittel dienen, die der unmittelbar nachfolgenden Ofenfüllung zur Verfügung gestellt werden können .
Vorteilhaft ist es auch, dass (3) das gesamte Gewicht der Schmelze in einem Vergießofen (1) und/oder in einer Transportpfanne ermittelt wird und die Schmelze mit Hilfe eines thermischen Messverfahrens analysiert wird. Es ist auch von Vorteil, dass (4) während und/oder nach dem Gießvorgang die Istprozessdaten mit Zieldaten oder mit in einem Rechner abgelegten Zieldaten verglichen uad fortlaufend angepasst werden und danach die Formierungsmittel festgelegt werden .
Dazu ist von Vorteil, dass (5) die Bestimmung der Prozessdaten zumindest die physikalischen, mechanischen und chemischen Kennwerte und und/oder die Bestimmung der Kennwerte wie Festigkeitsindex und Lunkerindex mit Hilfe der Ermittlung einzelner Abkühltemperaturkurven der Schmelze (3) erfolgen.
Hierzu ist es auch vorteilhaft, dass (6) die Bestimmung der physikalischen, mechanischen und chemischen Kennwerte wie Festigkeitsindex und Lunkerindex mit Hilfe der Ermittlung einzelner Abkühltemperaturkurven der Schmelze erfolgen.
Vorteilhaft ist es, dass die thermische Analyse in einem oder mehreren getrennten und geschlossenen Tiegeln der Messstation erfolgt und bei mehreren Tiegeln jeder Tiegel ein anderes Ansprechmittel wie z.B. Impfmittel enthalten kann.
Ferner ist es vorteilhaft, dass (8) während der Ermittlung der Prozessdaten die abzugießende Schmelze in eine Form und die Zugabe der neuen Schmelze in den Vergießofen kontinuierlich erfolgt. Hierdurch kann der Arbeitsprozess insgesamt verringert werden.
Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass (9) die ermittelten Prozessdaten aus der Analyse der Schmelze vom Rechner unterstützt kontinuierlich mit den Zieldaten verglichen, angepasst und zur Bestimmung der nachfolgend zuzugebenden Formierungsmittel eingesetzt werden.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass (10) zur Bildung der Trennschicht zwischen der Schmelze im Vergieß- oder Druckvergießofen und der noch unbehandelten, einzufüllenden Schmelze zumindest in einen Einguss des Druckvergießofens zuerst das am Prozess beteiligte Impfmittel und zuletzt das prozessneutrale Trennmaterial eingegeben wird.
Hierdurch ist es möglich, eine direkt gießbare GJV- bzw. GJS- Schmelze in einem Vergießofen zu erzeugen. Der Prozess kann sehr schnell durchgeführt werden, da auf die bisher notwendigen Prozessschritte verzichtet werden kann. Durch die vorteilhafte Auswahl und die Art und Weise der Eingabe der Legierungsbestandteile in die Schmelze wird eine hohe Prozesssicherheit bei der Erreichung der physikalischen Kennwerte und des Lunkerverhaltens der Gussteile erreicht. Weiterhin führt eine kontrollierte Reaktion zu einem verringerten Verbrauch an Legierungsbestandteilen. Das Behandlungsmittel erzeugt sehr geringe Schlackenmengen, so dass das Abschlacken nur noch periodisch in längeren Zeitabständen durchgeführt werden muss. Durch die hohe Wiederholbarkeit der gewünschten Istprozessdaten ist man in der Lage, wie bereits erwähnt, eine direkt gießbare GJV- oder auch GJS-Schmelze in einem einstufigen Arbeitsprozess in einem Vergießofen kostengünstig herzustellen .
Hierzu ist es vorteilhaft, dass (11) die Formierungsmittel ein mehrlagiges Sandwich wie Dreifach-Sandwich oder Vierfach- Sandwich bilden, das als unterste Trennschicht zumindest ein Impfmittel auf FeSi-Basis, anschließend zumindest ein Behandlungsmittel wie Metall und Mg und dann als oberste Lage zu- mindest ein den Prozess der Schmelze nicht beeinflussendes Abdeckmittel enthält. Hierdurch wird eine vorzeitige Reaktion der Formierungsmittel mit der Schmelze vermieden, die Prozesszeit verringert und unter anderem auch ein gleichmäßiger Prozess der Formierung der Schmelze im Vergießofen erreicht.
Vorteilhaft ist es auch, dass (12) die oberste Schicht das Abdeckmittel ist, das aus zerkleinertem Stahl wie Stahlgranulat oder Stahlkies besteht.
Eine zusatzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung, dass (13) das Behandlungsmittel eine Legierung ist, die in etwa 10% bis 50% Mg und zumindest einen weiteren Legierungsbestandteil wie Cu, Ni, Sn oder ein Lanthanoid wie Cer enthält und in die Schmelze eingegeben wird. Durch die vorteilhafte Zusammensetzung im Behandlungsmittel von Mg und dem zusätzlichen Metall, wird ein hohes Ausbringen erreicht und es tritt nur ein geringer Verbrauch des Behandlungsmittels ein.
Ferner ist es vorteilhaft, dass (14) die Legierung 15% bis 30% Mg und darüber hinaus zumindest Cu oder ein anderes Metall enthält. Durch Einbringen des Trennmaterials beispielsweise im Bereich des Eingusses des Druckvergießofens wird zum Eisenspiegel und dem einzufüllenden Eisen eine Trennschicht gebildet und daher eine vorzeitige Reaktion und ein Abbrennen verhindert, so dass unter anderem auch die gewünschten Prozessparameter sicher erreicht und eine hohe Prozesssicherheit bei gleichzeitiger großer Ausbringung des Mg bis zu 95% gewährleistet ist. Vorteilhaft ist es hierzu auch, dass (15) das Behandlungsmit- tel eine Legierung ist, die in etwa 20% Mg und 80% Cu enthält und in die Schmelze eingegeben wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass (16) die Legierung weitgehend unter Ausschluss von Sauerstoff der Atmosphäre in den Druckvergießofen eingegeben wird, wobei die Behandlung und die Steuerung des Keimzustandes und/oder die Modifikation der Legierungsbestandteile innerhalb des Druckvergießofens stattfinden.
Von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass (17) als oberste Schicht oder als Abdeckmittel ein Stahlgranulat bzw. Stahlkies vorgesehen ist, der beim Einguss der Schmelze eine Trennschicht bildet. wobei das Mehrlagen- Sandwich beim Einfüllen des Basiseisens in den Tiegel gedrückt wird und das Formieren des Eisens erst in diesem stattfindet. Die untere Trennschicht und die obere Schicht verhindern eine Reaktion im Einguss, wobei als oberste Schicht oder als Abdeckmittel der Einsatz von Stahlgranulat bzw. Stahlkies vorgesehen ist.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass (18) das zumindest aus Metall und Mg gebildete Behandlungsmittel in einer Körnung auf das Impfmittel bzw. Trennschicht aufgegeben wird. Hierdurch werden, wie bereits erwähnt, sehr geringe Schlackenmengen erzeugt. Ferner wird durch die metallurgische Trennung die Behandlung der Schmelze durch den Einsatz von Legierungsbestandteilen wie Cu und durch das Impfen_von Fremdkeimen eine kontrollierbare Reaktion im Vergießofen erzielt. Cu ist als Perlitbildner im Eisen vorhanden, sein Anteil in der Behand- lungsmenge kann jedoch auf vorteilhafte Weise über den Grundgehalt im Eisen eingestellt werden.
Vorteilhaft ist es ferner, dass (19) vor Eingabe der Formierungsmittel wie Impfmittel, Behandlungsmittel, Legierungsmittel, Abdeck- bzw. Trennmaterial, das Gewicht der Schmelze im Vergießofen und in der Transportpfanne ermittelt wird, d.h. es werden die Istprozessdaten unter anderem über die thermische Analyse bestimmt und somit die Menge einzufüllendes Basiseisen ermittelt und eine Analyse der Schmelze vorgenommen.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass (20) mit Bezug auf die Gesamtschmelze das Behandlungsmittel 0,03% bis 0,09% Mg oder 0,005% bis 0,03% Mg enthält.
Bei der Herstellung des Werkstoffes GJV ist das enge
Prozessfenster 0,005% bis 0,03% vorteilhaft, bei dem Werkstoff GJS das größere Fenster 0,03% bis 0,09%.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren und das vorteilhafte Einbringen der Formierungsmittel in die Schmelze wird eine Automatisierung der Behandlung, des Einbringens von Fremdkeimen und das Legieren möglich, so dass durch Herabsetzen der Prozessdauer eine hohe Verfügbarkeit der automatisch arbeitenden Formanlage erreicht wird. Der Arbeitsprozess kann sehr schnell durchgeführt werden, da auf die bisher üblichen Prozessschritte verzichtet werden kann. Vorteilhaft ist auch die sehr hohe Ausbringung des Mg, die zwischen 80% und 95% liegt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigen:
Fig. 1 den Vergießofen mit einem Mehrlagen-Sandwich im
Einguss, Transportpfanne mit Basiseisen,
Fig. 2 eine Prozessübersicht mit Mess- und Auswertestation zur Berechnung der Formierungsmaterialen, einer Betriebsmitteldosierungsanlage zur Bereitstellung der Mengen und der Zugabe in den Einguss.
In Figur 1 ist ein Vergießofen mit den wesentlichen Funktionsteilen schematisch dargestellt, der auch als Druckvergießofen 1 ausgebildet sein kann. Der Druckvergießofen 1 weist unter anderem einen Einguss 2, einen Ausguss 9 sowie einen Tiegel 8 auf, in dem die Eisenschmelze, nachstehend als Schmelze 3 bezeichnet, mit Hilfe des Induktors 10 auf der erforderlichen Gießtemperatur gehalten wird.
Mit dem nachstehend näher erläuterten erfindungsgemäßen Verfahren ist eine prozesssichere Herstellung von direkt gießbaren GJV-GGV- und GJS-GGG- Schmelzen möglich.
Eine neuere Werkstoffentwicklung ist ein Gusseisen mit Vermikulargraph.it , der nachstehend mit der Abkürzung GJV oder GGV bezeichnet ist. Bei diesem Werkstoff liegt der Graphit weder als Lamelle, noch als Kugel vor, sondern als Knoten bzw. als Würmchen. Die mechanischen Eigenschaften dieses Werkstoffes liegen zwischen dem Gusseisen mit Lamellengraphit und denen des Guεseisens mit Kugelgraphit. Seine Herstellung ist jedoch schwierig und erfordert eine eng tolerierte Schmelzbehandlung. Das Gusseisen mit Vermikulargraphit weist gegenüber dem herkömmlichen Grauguss (GG) eine deutlich höhere Zugfestkeit auf. Seine Eigenschaften lassen beispielsweise in Zylinderblöcken höhere Drücke zu. Gleichzeitig bietet GGV-Guss die Möglichkeit zur Gewichtsreduzierung, so dass er auch in anderen Bereichen Gussteile für den Motorenbau eingesetzt werden können .
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren (Fig. 1) erfolgt zuerst die Ermittlung der Istprozessdaten der Schmelze 3, 11 im Vergießofen während des Abgießens, die Berechnung der Formierungsmittel und anschließend das Einfüllen der einzelnen Materialien als Mehrlagen-Sandwich 4.1 in den Einguss 2, wobei die untere und obere Trennschicht des Mehrlagen-Sandwichs 4.1 zwischen der Schmelze 3 im Tiegel 8 und dem einzufüllenden Eisen 11 aus der Transportpfanne 12 eine vorzeitige Reaktion und ein Abbrennen eines Behandlungsmittels 5 verhindert. Das Formierungsmaterial 5 und das Abdeckmaterial 6 ist in Fig. 1 als Trennschicht gekennzeichnet. Danach erfolgt das Einfüllen des Basiseisens 11 aus der Transportpfanne 12.
Wie aus der Zeichnung hervorgeht, bilden die Formierungsmaterialien 4.1, wie oben erwähnt, das dreilagige Sandwich. Anstelle des dreilagigen Sandwichs kann auch ein mehrlagigeslagiges Sandwich eingesetzt werden, wobei die weiteren Lagen z.B. aus weiteren Legierungsmitteln bestehen können, die den Schmelzprozess günstig beeinflussen. Die unterste Lage der Formierungsmaterialien 4.1 weist eine Trennschicht 4 auf. Diese Trennschicht 4 dient gleichzeitig als Stellhebel zum Einstellen des Keimhaushaltes des Eisens im Vergießofen 1. Die Trennschicht 4 stellt ein Impfmittel dar und besteht in vorteilhafter Weise aus einer Legierung auf FeSi-Basis oder einem anderen Material.
Das Behandlungsmittel 5 kann aus einer Legierung bestehen, die in etwa 10% bis 50% Mg oder 15% bis 30% Mg oder 10% bis 25% Mg und darüber hinaus zumindest Cu oder anstelle von Cu Ni, Sn oder ?? und auch anderes Metall enthält, wobei in einem später noch erläuterten Verfahrensabschnitt die Legierung in die Schmelze 3 eingegeben bzw. eingespült wird.
Vorteilhaft ist es auch, wenn das Behandlungsmittel 5, das in die Schmelze 3 eingegeben wird, eine Legierung ist, die in etwa 20% Mg und 80% Cu oder ein anderes Metall etwa in der gleichen Menge enthält .
Vorteilhaft ist es ferner, dass das z. B. aus Metall-Mg, CuMg, NiMg oder SnMg oder dergleichen gebildete Behandlungsmittel 5 in einer festgelegten Körnung auf die Trennschicht 4 aufgegeben wird. Vor Eingabe der Formierungsmittel 5 wird das Ofengewicht sowie die zuzuführende Menge an Basiseisen 11 bestimmt und eine
Analyse der Schmelze 3 vorgenommen.
Die dritte Lage ist das den Prozess der Schmelze nicht beeinflussende Abdeckmittel 6, das aus zerkleinertem Stahl z. B. Stahlkies oder Stahlgranulat bestehen kann. Diese drei Schichten bilden das Mehrlagen-Sandwich 4.1 mit der Trennschicht 4 und dem Abdeckmittel 6.
Das unbehandelte Basiseisen 11 wird mit Hilfe der Transportpfanne bzw. Gießpfanne 12 in der erforderlichen Geschwindigkeit in den die Formierungsmittel 4,5 sowie Äbdeckmittel 6 aufweisenden Einguss 2 eingegeben und trifft auf das Mehrlagen-Sandwich 4.1, so dass es unter Ausschluss von Sauerstoff der Atmosphäre als Sandwich in den Tiegel 8 gespült oder gedrückt wird und erst dort reagiert.
Das Mehrlagen-Sandwich 4.1 bildet also die Barriere zwischen dem Eisenspiegel 8.1 und dem mittels der Transportpfanne 12 einzugießenden Eisen, die Trennschichten verhindern eine vorzeitige Reaktion des Behandlungsmittels 5 und bewirken letztlich eine sehr gute Ausbringung des Mg bis zu 95%. Somit wird, wie bereits erwähnt, eine direkt gießbare GGV- oder GGG-Schmelze in dem Vergießofen 1 durch einen einstufigen Prozess ermöglicht.
Die Berechnung der Zugabemengen geschieht in folgenden Verfahrensschritten :
Nachdem die vorgesehenen Formierungsmaterialien und das Abdeckmaterial 4.1 in den Einguss 2 gegeben wurde, drückt oder spült das Basiseisen 11 das Mehrlagen-Sandwich 4.1 in den Tiegel 8, so dass im Ofeninneren mit Hilfe des Mg das Behandeln des Eisens stattfindet. Es kann nun mit Hilfe des speziellen Impfmittels auf FeSi-Basis, der Keimhaushalt und mit Hilfe von möglichen Legierungsτnittel die chemische Endanalyse eingestellt werden.
Gemäß Fig. 2 werden während des Abgießvorgangs die erforderlichen Istprozessdaten der Schmelze 3 im Vergießofen 1 erfasst, über die Vergleichsberechnung zu den Solldaten erfolgt die automatische Ermittlung für die Zugabemengen an Formierungsmaterialien 4.1. Zu den erforderlichen Prozessdaten gehören zumindest die Bestimmung des Festigkeitsindexes und des Lunkerindexes, die mit Hilfe der einzelnen Abkühltemperaturkurven der Schmelze 3 ermittelt werden .
Aus zumindest einem Silo oder auch aus zwei oder drei oder mehr kleinen Silos 14, 15, 16 einer Dosierungsanlage 13 werden die von einem Rechner 17 ermittelten Formierungs- 4, 5 und Abdeckmaterialien 6, wie zuvor beschrieben, bereitgestellt und in der erforderlichen Menge in den Einguss 2 abgegeben, in dem, wie schon erwähnt, das Mehrlagen-Sandwich 4.1 gebildet wird.
Im Silo 14 befindet sich z. B. das Impfmittel wie z. B. eins auf FeSi-Basis, im zweiten Silo 15 das Behandlungsmittel 5 (Mg + Metall) und im dritten Silo 16 das Abdeckmittel 6. Das Formieren des Eisens kann aber auch mit Hilfe einer Drahtinjektion vorgenommen werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren für eine anpassungsfähige Prozesssteuerung zur Herstellung von Gusseisen, insbesondere von GJV und GJS und zur Berechnung der Zugabemengen bzw. Behandlungsmittel in die Eisenschmelze kann auch bei Anwendung der Drahtinjektion im Vergießofen erfolgen.
Das Abgießen der Schmelze 3 über den Ausguss 9 erfolgt während des Messverfahrens kontinuierlich. Mit Hilfe von Messvorrichtungen 17 wird die thermische Analyse in zwei geschlossenen Tiegeln, werden das Gewicht der Schmelze, die Gießtemperatur, die verschiedenen anderen Parameter erfasst und eine chemische Analyse der Schmelze 3 vorgenommen.
Die Bestimmung des Festigkeitsindexes und des Lunkerindexes für GJV kann mit Hilfe der nachstehend beschriebenen thermischen Analyse erfolgen: Für die mechanischen Eigenschaften an gegossenen Bauteilen besitzt das Gefüge entscheidende Bedeutung. Dieses Gussgefüge wird während der Kristallisation in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung, der Abkühlgeschwindigkeit und des Keimhaushaltes bestimmt.
Die Kenngröße ist der Sättigungsgrad bzw. das Kohlenstoffäquivalent . Diese bestimmen die Lage der Gusseisenlegierung im Fe-C-Diagramm. Diese Kenngrößen werden durch Drittelemeate beeinflusst. Weitere wichtige Größen sind die Elemente, die das Grundgefüge direkt beeinflussen und zwar sind dies die Perlitbildner .
Die Abkühlgeschwindigkeit wird durch eine Vielzahl von Faktoren beeinflusst, und zwar: a) das Verhältnis Volumen zur Oberfläche des Gussteiles, b) die thermophysikalischen Eigenschaften der Kern- und Formstoffe,
c) den Wärmeübergang vom Gusskörper zur Form und den Wärmeinhalt der Schmelze.
Die Bestimmung des Festigkeits- und des Lunkerindexes für GJV mittels thermischer Analyse ist nachstehend erläutert:
Der Unterschied der spezifischen Volumina fest-flüssig ist die Ursache für das Entstehen von Volumenfehlern. Die Größe des Volumendefizits ist in erster Linie abhängig vom jeweiligen Gusswerkstoff. Bei der eutektischen Erstarrung wirkt die Ausdehnung des sich ausscheidenden Graphits der Schrumpfung des Austenits entgegen. Das bedeutet, dass in Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung, den Abkühlungsbedingungen und dem Keimhaushalt die "Eigenspeisung" verbessert wird. Damit die "Eigenspeisung" wirksam ist, muss eine endogen schalenbildende Erstarrung vorliegen. Die Erstarrungsart wird von der chemischen Zusammensetzung, dem Keimhaushalt und der Abkühlungsgeschwindigkeit beeinflusst .
Die thermische Analyse ist eine Methode zur Überprüfung der Qualität der Schmelze. Sie beruht auf der Aufzeichnung des Zeit-Temperaturverlaufs bei der Erstarrung der Schmelze und der Auswertung von markanten Punkten, die bei der Kristallisation entstehen. Bei Unterschreitung der Liquidustemperatur beginnt die Keimbildung und das Wachstum von Austenitdendriten in der Schmelze. Durch das Dendritenwachstum wird Wärme freigesetzt. In der Kurve entsteht ein Knickpunkt. Bei der weiteren Abkühlung wird die eutektische Gleichgewichtstemperatur unterschritten. Unterhalb dieser Temperatur bilden sich an in der Schmelze befindlichen Fremdsubstraten wachstumsfähige Keime. Während des folgenden Kornwachstums wird Wärme frei, die einen Wiederanstieg der Temperatur der Schmelze (Rekaleszenz) zeigen kann.
Die Abkühlungskurve zeigt damit immer die Wechselwirkung zwischen Wärmeentzug und der Entwicklung und somit den Ablauf der Kristallisation.
Durch die thermische Analyse werden folgende Kenngrößen ermittelt :
a) Kohlenstoffgehalt, Sc, CE-Wert,
b) Neigung zur stabilen oder metastabilen Erstarrung,
c) Abschätzung von Gefüge von GJS,
d) Abschätzung zum Keimhaushalt von GJL. Ermittlung der Ergebnisdaten für den Festigkeitsindex.
Aus den vorgeschrieben Bereichen der Gussteile werden die mechanischen Kennwerte ermittelt.
Die Ergebnisdaten für den Lunkerindex werden wie folgt ermittelt :
Über den Erwartungsbereich des Volumendefizitfehlers wird mittels Röntgen oder Kontrollschnitt die Größe der
Fehlerfläche bestimmt.
Über das mathematische Modell der Auswertung der Abkühlkurve der Schmelze in den Tiegeln 14, 15, 16 der Messstation 17 werden Parameter mit einer hohen Korrelation der Prozessdaten zu den Ergebnisdaten ermittelt. Die mathematische Verknüpfung dieser Teile ergeben den Festigkeits- und den Lunkerindex.
Die Bestimmung des Festigkeitsindexes und des Lunkerindexes für GJV mittels der thermischen Analyse geschieht nach folgendem Prozessablauf (Fig. 1 und 2):
1. Abgießen der Schmelze 3 in eine Form 19 und dabei Entnahme der Schmelze 3 aus dem Ausguss 9 und Einfüllen in einen oder mehrere kleine Tiegel 14 bis 16 der Messstation 17,
2. Vornahme der thermischen Analyse mit Hilfe der
Messvorrichtung 17,
3. Übergabe der ermittelten Daten an die Datenbank des
Prozessleitrechners Messstation 17,
3. Auswertung der Istprozessdaten,
4. Berechnung des Festigkeits- und Lunkerindexes, Vergleich mit den Sollprozessdaten, Berechnung der Zugabemengen an Legierungs- und Formierungsmaterial 4.1
5. Bereitstellung des Formierungsmaterials 4.1 mittels
Dosieranlage 13
6. Transport der Transportpfanne 12 zum Vergießofen 1, 7. Einfüllen der Formierungsmittel 4.1 bzw. der drei oder vier Lagen in den Einguss 2,
8. Einfüllen des Basiseisens 11 aus der Transportpfanne 12 in den Einguss 2 des Vergießofens 1
Einspülen der Formierungsmittel 4.1 in die Schmelze 3 gemäß
Fig. 2,
9. weiter wie Punkt 1 und folgende.
Die Bestimmung des Festigkeitsindexes und des Lunkerindexes für GJV bzw. GGV, GGG-Schmelzen mittels der thermischen Analyse geschieht für jede Füllung mit Basiseisen 11 auf gleiche Weise wie beschrieben, so dass eine sehr genaue Bestimmung der Menge bzw. eine Anpassung der Formierungsmittel 4.1 für nachfolgende Chargen bzw. Schmelzen unter Berücksichtigung der Zieldaten möglich ist.
Jeder Tiegel 14 bis 16 der Messstation 17 kann, wie oben erwähnt, ein anderes Ansprechmittel bzw. Impfmittel aufweisen .
Die ermittelten Werte bzw. Prozessdaten werden, wie bereits erwähnt, an die Datenbank bzw. den Prozessleitrechner 17 weitergeleitet und ausgewertet und stehen für die Bestimmung bzw. Menge der Formierungsmittel 4.1 zur Verfügung.
Später erfolgt ein kontinuierliches Abgleichen der Prozessdaten mit den vorgegebenen Zieldaten, so dass das Verfahren fortlaufend angepasst bzw. optimiert werden kann (lernendes System) .
Wie bereits erwähnt, werden aus den beiden ermittelten Temperatur-Abkühlkurven der Schmelze 3 in den Tiegeln 14 bis 16 der Messstation 17 der Festigkeitsindex und der Lunkerindex ermittelt. Hierzu werden über ein mathematisch optimales Modell die Prozessdaten ermittelt und mit den Ergebnisdaten abgeglichen.
Aufgrund der ermittelten Parameter ist nun eine automatische Berechnung und ein Abwiegen der einzelnen Formierungsmittel 4.1 bzw. die automatische Ermittlung der Legierungsbestandteile möglich, die in dem Mehrlagen- Sandwich 4.1 enthalten sind. Danach erfolgt die automatische Zugabe der Formierungsmittel zumindest als Dreifach- Sandwich 4.1 in den Einguss 2. Dies geschieht unter Berücksichtigung des Ofen- bzw. Transportkessel-Inhalts, so dass eine optimale Formierung der Schmelze 3 im Vergießofen 1 möglich ist.
Bezugszeichenliste
1 Vergießofen, Druckvergießofen
2 Einguss
3 Schmelze
4 Trennschicht, FeSi (Impfinittel)
4.1 Pufferzone, Pufferwerkstoff, Behandlungsmittel
(entspricht Dreifach-Sandwich auch
Formatierungsmaterial)
5 Behandlungsmittel, Legierung bzw. Impfmittel
6 Abdeckmittel
8 Tiegel
8.1 Eisenspiegel
9 Ausguss
10 Induktorheizung
11 Basiseisen, unbehandelte Schmelze
12 Transportpfanne, Gießpfanne
13 Dosierungsanlage
14 Silo
15 Silo
16 Silo
17 Rechner
18 MessVorrichtung
19 Form

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur anpassungsfähigen Steuerung der
Legierungszusammensetzung von Gusseisen in Vergießöfen, insbesondere von GJV und GJS, durch Berechnung der Zugabemengen und Zugabe von Formierungsmitteln und Basiseisen, in die Schmelze (3) des Gießofens (1), umfassend die Schritte
1.1 Bestimmung der Menge der Schmelze (3) im Vergießofen (1) und der Menge zuzuführendes Basiseisens (11)
1.2 Berechnung der zu erwartenden physikalischen und mechanischen Kennwerte, Festigkeitsindex sowie
Lunkerindex der Schmelze (3) mit Hilfe einer thermischen und chemischen Analyse,
1.3 Errechnen der für die gewünschten physikalischen und mechanischen Kennwerte benötigten in die Schmelze (3) einzubringenden Formierungsmittel,
1.4 Eingeben des Formierungsmittels in den Einguss (2) des Vergießofens (1)
1.5 Eingießen des Basiseisens durch den Einguss (2) dadurch gekennzeichnet, dass das Formierungsmittel
- Behandlungsmittel aus Mg oder einer Legierung, die 10% bis 50% Mg und zumindest einen weiteren
Legierungsbestandteil wie Cu, Ni, Sn oder ein Lanthanoid wie Cer enthält,
- Impfmittel auf der Basis von FeSi
- Legierungsmittel,
- Aufkohlungsmittel und
- Abdeckmaterial aus zerkleinertem Stahl umfasst
und dass
dass das Formierungsmittel ein mehrlagiges Sandwich (4.1) bildet, das als unterste Schicht zumindest das Impfmittel (4), darüber zumindest das Behandlungsmittel (5) und als oberste Lage zumindest das Abdeckmaterial (6) enthält.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass nach jedem Abguss des Vergießofens die für die jeweilige Schmelze ermittelten Prozessdaten zur
Bestimmung der Formierungsmittel (4.1) für die
unmittelbar danach in den Vergießofen eingebrachte
Schmelze zur Verfügung gestellt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verfahren auf eine Schmelze in einer
Transportpfanne (12) angewendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass während und/oder nach dem Abgießen die
Istprozessdaten mit Zieldaten oder mit in einem Rechner abgelegten Zieldaten verglichen und fortlaufend angepasst werden und danach die Formierungsmittel (4.1) festgelegt werden .
5. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Bestimmung der physikalischen, mechanischen und chemischen und/oder die Bestimmung der Kennwerte wie Festigkeitsindex und Lunkerindex mit Hilfe der Ermittlung einzelner Abkühltemperaturkurven der Schmelze (3) erfolgen.
6. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass während der Ermittlung der Prozessdaten die
abzugießende Schmelze (3) in eine Form (19) und die
Zugabe der neuen Schmelze (11) in den Vergießofen (1) kontinuierlich erfolgt.
7. Mittel zur Beeinflussung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das Abdeckmittel (6) aus zerkleinertem Stahl wie Stahlgranulat oder Stahlkies ausgewählt wird.
8. Mittel zur Beeinflussung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass als Behandlungsmittel (5) eine Mg-Cu-Legierung mit 15% bis 30% Mg gewählt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Behandlungsmittel (5) eine Legierung ist, die in etwa 20% Mg und 80% Cu enthält und in die Schmelze (3) eingegeben wird.
10. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Behandlungsmittel (5) weitgehend unter
Ausschluss von Sauerstoff der Atmosphäre in den
Druckvergießofen (1) eingegeben wird, wobei die Behandlung und die Steuerung des Keimzustandes und/oder die Modifikation der Legierungsbestandteile innerhalb des Druckvergießofens (1) stattfinden.
11. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass als Abdeckmittel (6) ein Stahlgranulat bzw.
Stahlkies vorgesehen wird, der beim Einguss der
Schmelze (11) eine Trennschicht bildet.
12. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Behandlungsmittel (5) in körniger Form auf das Impfmittel (4) aufgegeben wird.
13. Mittel zur Beeinflussung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Gesamtschmelze nach Zugabe des
Behandlungsmittels (5) 0,03% bis 0,09% Mg oder 0,005% bis 0,03% Mg enthält.
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