EP1957219B1 - Verfahren zur anpassungsfähigen prozesssteuerung für die herstellung von gusseisen - Google Patents

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EP1957219B1
EP1957219B1 EP06829337A EP06829337A EP1957219B1 EP 1957219 B1 EP1957219 B1 EP 1957219B1 EP 06829337 A EP06829337 A EP 06829337A EP 06829337 A EP06829337 A EP 06829337A EP 1957219 B1 EP1957219 B1 EP 1957219B1
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EP
European Patent Office
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melt
casting furnace
casting
media
forming
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Manfred Fengler
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FENGLER, MANFRED
Original Assignee
Daimler AG
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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 adaptive process control for the production of cast iron, in particular of GJV and GJS, and for calculating the addition amounts in melts, in particular iron melts, in which an alloy is introduced, the at least magnesium and a further metal and an inoculant as treatment agent contains.
  • the flux cored wire consists of an outer sheath of metal and a filling material, wherein the filling material has at least one first powdery or granular treatment agent and a second treatment agent.
  • the invention provides that the second treatment agent in the form of at least one solid inner wire is 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 may include 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 having other elements.
  • the invention has for its object to achieve the production of directly castable GJV and GJS melts in a single-stage process and optimally adjust the physical characteristics and the Lunkerindex the castings within the specified process limits, the state of the molten iron continuously evaluated and the exact additions are calculated automatically in order to enter the determined amount in the melt can.
  • the forming agent form a multilayer sandwich, in particular as a triple sandwich or quadruple sandwich, the lowest separating layer at least one FeSi-based seeding agent, then at least one treatment agent such as metal and Mg and then as the top layer at least one process of the melt contains non-influencing covering, a premature reaction of the forming agent is avoided with the melt, reduces the process time and, inter alia, achieved a uniform process of forming the melt in the casting furnace.
  • the uppermost layer is the covering means, which consists of crushed steel such as steel granules or steel gravel.
  • the total weight of the melt in a casting furnace and / or in a transport ladle is determined and the melt is analyzed by means of a thermal measuring method. It is also advantageous that during and / or after the casting process, the actual process data is compared with target data or with target data stored in a computer and adapted continuously and then the forming agent will be determined.
  • the determination of the process data at least the physical, mechanical and chemical characteristics and / or the determination of the characteristics such as strength index and voids index using the determination of individual cooling temperature curves of the melt.
  • thermal analysis takes place in one or more separate and closed crucibles of the measuring station and in the case of several crucibles each crucible has a different response means, such as e.g. May contain inoculants.
  • the melt to be poured off into a mold and the addition of the new melt into the casting furnace take place continuously. This can reduce the total work process.
  • the determined process data from the analysis of the melt, supported by the computer are continuously compared with the target data, adapted and used to determine the subsequently added forming agent.
  • the treating agent is an alloy containing about 10% to 50% of Mg and at least one other alloying ingredient such as Cu, Ni, Sn or a lanthanoid such as cerium and introduced into the melt. Due to the advantageous composition in the treatment of Mg and the additional metal, a high yielding 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 treatment agent is an alloy which contains about 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, wherein the treatment and the control of the germination state and / or the modification of the alloy constituents take place within the pressure casting furnace.
  • a steel granulate or steel gravel is provided as the uppermost layer or as a cover, which forms a separating layer during the injection of the melt. wherein the multilayer sandwich is pressed during the filling of the base iron in the crucible and the formation of the iron takes place only in this.
  • the lower release layer and the upper layer Prevent a reaction in the sprue, with the use of steel granules or steel gravel is provided as the top layer or as a covering.
  • the treatment agent formed at least from metal and Mg is applied in a grain to the inoculant or separating layer.
  • very low amounts of slag are generated.
  • the metallurgical separation achieves a controllable reaction in the casting furnace by the treatment of the melt by the use of alloy components such as Cu and by the inoculation of foreign seeds.
  • Cu is present in the iron as a perlitizer, but its proportion in the treatment amount can be advantageously adjusted via the base content in the iron.
  • the weight of the melt in the casting furnace and in the transport ladle is determined, i.
  • the actual process data are determined, inter alia, via the thermal analysis and thus the amount of base iron to be filled is determined and an analysis of the melt is carried out.
  • the treating agent contains 0.03% to 0.09% Mg or 0.005% to 0.03% Mg.
  • the narrow process window is advantageous from 0.005% to 0.03%, for the material GJS the larger window is 0.03% to 0.09%.
  • FIG. 1 is a Verg cordofen with the essential functional parts shown schematically, which can also be designed as pressure casting furnace 1.
  • the Druckverg tellofen 1 has inter alia a gate 2, a spout 9 and a crucible 8, in which the molten iron, hereinafter referred to as melt 3, is held by means of the inductor 10 at the required casting temperature.
  • GJV vermicular graphite cast iron
  • GGV vermicular graphite cast iron
  • the graphite is neither present as a lamella, nor as a ball, but as a node or as a worm.
  • the mechanical properties of this material lie between the cast iron with lamellar graphite and those of the cast iron with nodular graphite.
  • the vermicular graphite cast iron has a significantly higher tensile strength than conventional gray cast iron (GG). Its properties allow higher pressures in cylinder blocks, for example.
  • GGV casting offers the possibility of weight reduction, so that it can be used in other areas castings for engine construction.
  • Fig. 1 First, the determination of the actual process data of the melt 3.11 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 in the sprue 2, wherein the lower and upper separation layer of the multilayer sandwich 4.1 prevents premature reaction and burning of a treatment agent 5 between the melt 3 in the crucible 8 and the iron to be filled 11 from the transport pan 12.
  • the forming material 5 and the covering material 6 are in Fig. 1 characterized as a release layer. Thereafter, the filling of the base iron 11 takes place from the transport pan 12th
  • the forming materials 4.1 as mentioned above, the three-layer sandwich.
  • the further layers being e.g. may consist of other alloying agents that favorably influence the melting process.
  • the lowermost layer of the forming materials 4.1 has a release 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 constitutes an inoculating agent and advantageously consists of an FeSi-based alloy or another material.
  • the treating agent 5 may be made of an alloy containing about 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 other metal, wherein in a later-explained method section, the alloy is introduced into the melt 3 or flushed.
  • the treatment agent 5 introduced into the melt 3 is an alloy containing about 20% Mg and 80% Cu or another metal in about the same amount.
  • the z. B. made of metal-Mg, CuMg, NiMg or SnMg or the like treatment agent 5 is applied in a fixed grain on the release layer 4. Before entering the forming agent 5, the furnace weight and the amount of base iron 11 to be supplied is determined and an analysis of the melt 3 is made.
  • the third layer is the process of the melt not influencing cover 6, which consists of crushed steel z. As steel gravel or steel granules may 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 fed with the aid of the transport ladle or ladle 12 at the required speed into the sprue 2 having the forming means 4 and cover means 6 and impinges on the multilayer sandwich 4. 1, so that it can be oxygenated to the exclusion of oxygen Sandwich is purged or pressed into the crucible 8 and only there reacts.
  • the multilayer sandwich 4.1 thus forms the barrier between the iron mirror 8.1 and the iron to be cast in by means of the transport ladle 12, the separating layers prevent a premature reaction of the treatment agent 5 and ultimately result in a very good yield of the Mg of up to 95%.
  • a directly castable 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 inside the furnace with the aid of the Mg. It can now with the help of the special FeSi-based inoculant, the germ bud and be adjusted with the help of possible alloying agents, the final chemical analysis.
  • the required actual process data of the melt 3 in the casting furnace 1 are detected during the casting process, the automatic determination of the added amounts of forming materials 4.1 takes place via the comparison calculation to the target data.
  • the required process data include at least the determination of the strength index and the voids index, which are determined with the aid of the individual cooling temperature curves of the melt 3.
  • the formation 4, 5 and cover materials 6 determined by a computer 17, as described above, are provided and in the required quantity in the Graft 2 delivered in which, as already mentioned, the multilayer sandwich 4.1 is formed.
  • silo 14 is z. B. the vaccine such. B. one on FeSi basis, in the second silo 15, the treatment agent 5 (Mg + metal) and in the third silo 16, the covering means 6.
  • the iron can also be formed by means of a wire injection.
  • the inventive method for an adaptive process control for the production of cast iron, in particular of GJV and GJS and for the calculation of the addition amounts or treatment agent in the molten iron can also be carried out when using the wire injection in the casting furnace.
  • the pouring of the melt 3 via the spout 9 takes place continuously during the measuring process.
  • the thermal analysis in two closed crucibles, the weight of the melt, the casting temperature, the various other parameters are detected and carried out a chemical analysis of the melt 3.
  • the determination of the strength index and the voids index for GJV can be carried out using the thermal analysis described below:
  • the microstructure has crucial importance. This cast structure is determined during crystallization depending on the chemical composition, the cooling rate and the microbial content.
  • 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-party elements. Other important variables are the elements that directly influence the basic structure, and these are the pearlite formers.
  • the difference of the specific volumes solid-liquid is the cause for the emergence of volume errors.
  • the size of the volume deficit depends primarily on the respective casting material.
  • eutectic solidification the expansion of the exiting graphite counteracts the shrinkage of the austenite. This means that, depending on the chemical composition, the cooling conditions and the microbial growth, the "feed-in" is improved.
  • an endogenous shell-forming solidification must be present.
  • the solidification type is influenced by the chemical composition, the microbial growth and the cooling rate.
  • Thermal analysis is a method of 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 prominent points that arise during crystallization.
  • the liquidus temperature falls below the nucleation and growth of austenite dendrites in the melt begins.
  • the dendrite growth releases heat.
  • the bend creates a break point.
  • the eutectic equilibrium temperature is exceeded. Below this temperature, growthable germs are formed on foreign substrates in the melt. During the following 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 extraction and the development and thus the course of the crystallization.
  • the result data for the voids index are determined as follows: Over the expectation range of the volume deficit error the size of the error surface is determined by X-ray or control section. Using the mathematical model of the evaluation of the cooling curve of the melt in the crucibles 14, 15, 16 of the measuring station 17, parameters with a high correlation of the process data to the result data are determined. The mathematical combination of these parts gives the strength index and the voids index.
  • the determination of the strength index and the voids index for GJV or GGV, GGG melts by means of the thermal analysis is done for each filling with base iron 11 in the same manner as described, so that a very accurate determination of the amount or an adaptation of the forming agent 4.1 for subsequent Batches or melting taking into account the target data is possible.
  • Each crucible 14 to 16 of the measuring station 17 may, as mentioned above, have a different response agent or inoculation agent.
  • the determined values or process data are, as already mentioned, to the database or the process control computer 17 forwarded and evaluated and are available for the determination or amount of the forming agent 4.1.
  • the process data is continuously matched with the specified target data so that the method can be continually adapted or optimized (learning system).
  • the strength index and the voids index are determined from the two determined temperature-cooling curves of the melt 3 in the crucibles 14 to 16 of the measuring station 17.
  • the process data are determined via a mathematically optimal model and compared with the result data.
  • an automatic calculation and weighing of the individual forming means 4.1 or the automatic determination of the alloying constituents contained in the multilayer sandwich 4.1 is now possible. Thereafter, the automatic addition of the forming agent takes place at least as a triple sandwich 4.1 in the sprue 2. This takes into account the furnace or transport tank contents, so that an optimal formation of the melt 3 in the casting furnace 1 is possible.

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Description

  • 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.
  • Weiterer Stand der Technik ist den Dokumenten US4391636A , GB1138952A , DE1810995A1 und insbesondere auch der DE60013226T2 , welches ein Verfahren zur Herstellung eines im Gusszustand bainitischen Gusseisens mit Kugelgraphit offenbart, zu entnehmen.
  • 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 der Eisenschmelze 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 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 Lunkerindex berechnet,
    • 1.3 anschließend werden die in die Schmelze einzubringenden Formierungsmittel, wie Behandlungsmittel, Impfmittel, Legierungsmittel, Aufkohlungsmittel, Abdeckmaterial errechnet,
    • 1.4 das Formierungsmittel als ein mehrlagiges Sandwich, das als unterste Trennschicht zumindest ein Impfmittel, anschließend zumindest ein Behandlungsmittel und als oberste Lage zumindest ein Abdeckmittel enthält, in einen Einguss des Vergießofens eingegeben. Dabei enthält 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. Weiterhin umfasst das Formierungsmittel Impfmittel auf der Basis von FeSi, Legierungsmittel, Aufkohlungsmittel und Abdeckmaterial aus zerkleinertem Stahl. Als anschließender Schritt wird
    • 1.5 das Basiseisen durch den Einguss eingegossen.
  • 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.
  • Dadurch dass die Formierungsmittel ein mehrlagiges Sandwich bilden, insbesondere als Dreifach-Sandwich oder Vierfach-Sandwich, das als unterste Trennschicht zumindest ein Impfmittel auf FeSi-Basis, anschließend zumindest ein Behandlungsmittel wie Metall und Mg und dann als oberste Lage zumindest ein den Prozess der Schmelze nicht beeinflussendes Abdeckmittel enthält, 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 die oberste Schicht das Abdeckmittel ist, das aus zerkleinertem Stahl wie Stahlgranulat oder Stahlkies besteht.
  • Weiterhin ist es vorteilhaft, dass 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 das gesamte Gewicht der Schmelze in einem Vergießofen und/oder in einer Transportpfanne ermittelt wird und die Schmelze mit Hilfe eines thermischen Messverfahrens analysiert wird.
    Es ist auch von Vorteil, dass während und/oder nach dem Gießvorgang die Istprozessdaten mit Zieldaten oder mit in einem Rechner abgelegten Zieldaten verglichen und fortlaufend angepasst werden und danach die Formierungsmittel festgelegt werden.
  • Dazu ist von Vorteil, dass 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 erfolgen.
  • Hierzu ist es auch vorteilhaft, dass 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 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 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 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.
  • Erfindungsgemäß ist das Behandlungsmittel eine Legierung, 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 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 das Behandlungsmittel 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 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 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 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 Behandlungsmenge kann jedoch auf vorteilhafte Weise über den Grundgehalt im Eisen eingestellt werden.
  • Vorteilhaft ist es ferner, dass 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 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 Vermikulargraphit, 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 Gusseisens 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 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 Abdeckmittel 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 Legierungsmittel 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 Drittelemente 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:
    1. a) das Verhältnis Volumen zur Oberfläche des Gussteiles,
    2. b) die thermophysikalischen Eigenschaften der Kern- und Formstoffe,
    3. 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:
    1. a) Kohlenstoffgehalt, Sc, CE-Wert,
    2. b) Neigung zur stabilen oder metastabilen Erstarrung,
    3. c) Abschätzung von Gefüge von GJS,
    4. 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 (Impfmittel)
    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 (11)

  1. Verfahren zur anpassungsfähigen Steuerung der Legierungszusammensetzung von Gusseisen in Vergießöfen 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 als ein mehrlagiges Sandwich (4.1) in den Vergießofen (1) wobei 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 (6) aus zerkleinertem Stahl umfasst,
    1.5 Eingießen des Basiseisens durch den Einguss (2)
    dadurch gekennzeichnet, dass
    das Formierungsmittel als mehrlagiges Sandwich (4.1) als unterste Schicht zumindest das Impfmittel (4), darüber zumindest das Behandlungsmittel (5) und als oberste Lage zumindest das Abdeckmaterial (6) enthält und in einen Einguss (2) des Vergießofens (1) eingegeben wird.
  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 wird.
  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 das Abgießen der Schmelze (3) in eine Form (19) und die Zugabe der neuen Schmelze (11) in den Vergießofen (1) kontinuierlich erfolgt.
  7. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass als Behandlungsmittel (5) eine Legierung, aufweisend Mg und Cu, mit 15% bis 30% Mg gewählt wird.
  8. 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.
  9. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Behandlungsmittel (5) unter Ausschluss von Luftsauerstoff in den Druckvergießofen (1) eingegeben wird, wobei die Behandlung und die Steuerung des Keimzustandes der Legierungsbestandteile innerhalb des Druckvergießofens (1) stattfinden.
  10. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Abdeckmaterial (6) beim Einguss der Schmelze (11) eine Trennschicht bildet.
  11. Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Behandlungsmittel (5) in körniger Form auf das Impfmittel (4) aufgegeben wird.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014222633B4 (de) 2013-12-05 2019-05-23 Heidelberger Druckmaschinen Ag Verfahren zur Herstellung einer Fertigeisenmarke
EP3666415A1 (de) * 2018-12-14 2020-06-17 GF Casting Solutions Leipzig GmbH Verfahren zur herstellung von gjs und gjv gusseisen
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Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1138952A (en) * 1966-02-07 1969-01-01 Kazuji Kusaka Process for producing a magnesium-containing spherical graphite cast iron having little dross present
DE1810995A1 (de) * 1968-11-26 1970-09-17 Heimes Dr Ing Friedrich Entgasung von Metallschmelzen mit Magnesiumdampf
US4391636A (en) * 1981-12-16 1983-07-05 Wintec Company Method of and apparatus for the production of nodular (ductile) cast iron
SE502227C2 (sv) * 1993-12-30 1995-09-18 Sintercast Ab Förfarande för kontinuerligt tillhandahållande av förbehandlat smält järn för gjutning av föremål av kompaktgrafitjärn
DE19916234C2 (de) * 1999-03-01 2001-03-08 Odermath Stahlwerkstechnik Fülldraht zur Behandlung von Schmelzen mittels Drahtinjektion
FR2800752B1 (fr) * 1999-11-10 2002-02-08 Mecanique Franc De Procede de fabrication d'une fonte a graphite spheroidal brute de coulee bainitique

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