FI63258B - Vid framstaellning av segjaern anvaendbart behandlingsmedel - Google Patents

Description

ΓβΊ mvKUULUTUSJULKAISU ^70 CO Wa lBJ (11) UTLÄGGNINGSSKRIFT 6 6ZOÖ C /40 Patentti aydnnetty 10 05 1903 Patent meddolat ^ 1 (51) Kv.ik?/v*.a.3 C 21 C 1/10 SUOMI—FINLAND (21) Ptt*nttn*k.«u.-νμμιμμ 77361+5 (22) HakwnlipUvl—AiMMwln«^af 01.12.77 (23) AlkupUvi—Glkl|h«tadi| 01.12.77 (41) Tullut julklMiul — WMt offwttllg 07.06.78

Patentti· ja rekisterihallitus (44) Nlhttvikilpwon ja kuuL|ulk*i(un pvm. — ,, η,

Patent och registerstyrelsen ' AiwMun utlagd odi utUkrtfMn puMicmd Ji. ui. 0 j (32)(33)(31) 1*174«tty stuoikwi —Begird prioriut 06.12. j6 11.02.77 Englanti-England (GB) 5081+7/76, 5807/77 (71) Foseco International Limited, Long Acre, Nechells, Birmingham B7 5JR, Englanti-England(GB) (72) John Robert McLaughlin, Nechells, Birmingham, Michael David Bryant, .. Nechells, Birmingham, Englanti-England(GB), Manfred Fessel, Borken,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepuhliken iyskland(DE), Kenneth Clark Taylor, Lichtenvoorde, Hollanti-Holland(NL) (7I+) Oy Kolster Ab (5I+) Pallografiittiraudan valmistuksessa käytettävä käsittelyaine -Vid framställning av segjärn användbart behandlingsmedel

Keksinnön kohteena on käsittelyaineita, joita käytetään valmistettaessa pallografiittirautaa.

Olennaiset vaiheet pallografiitti raudan valmistuksessa harmaan raakarautakoostumuksen (hiiltä 3,5-4,0%, piitä 1,5-2,5%, rikkiä 0,03-0,15%) perusmetallista ovat peräkkäin: rikinpoisto, palloutus ja ymppäys. Palloutus suoritetaan edullisesti lisäämällä magnesiumia sulaan rautaan.

Magnesiumia ei voida lisätä rautaan palloutusta varten ennenkuin sulan raudan rikkipitoisuus on alennettu alle noin 0,01%, edullisesti alle 0,005%, sillä vasta tämän jälkeen seurauksena magnesiumia on raudassa pitoisuutena, joka on tarpeen pallografii-tin valmistusta varten. Käytännössä rikinpoisto suoritetaan 2 63258 erillisenä vaiheena ennen nodularisoimista. Tunnettuja rikinpoisto-aineita tähän tarkoitukseen ovat kalsiumkarbidi, natriumkarbonaatti ja kalsiumoksidi. Rikinpoiston jälkeen rikkiä sisältävä kuona poistetaan ja sula rauta on valmis käsiteltäväksi magnesiumilla nodular isoimista varten.

Magnesium on vaikea alkuaine vietäväksi sulaan rautaan nodu-larisoimista varten, koska sen kiehumapiste (1070°C) puhtaassa tilassa on runsaasti sulan raudan lämpötilan alapuolella, sen liukoisuus rautaan on vähäinen, sen tiheys on pienempi kuin raudalla (1,7 magnesiumille verrattuna yli 7,Osaan valuraudalle) ja se pyrkii voimakkaasti häviämään magnesiumoksidi· tai magnesiumhöyrynä.

Monenlaisia keinoja ongelmien voittamiseksi, jotka liittyvät magnesiumin viemiseen rautaannodularisoimista varten, on ehdotettu niiden 30 vuoden aikana, jotka ovat kuluneet muovattavan raudan keksimisestä. Eräitä tärkeimmistä ovat seuraavat: 1. Käyttämällä erikoislaitteistoa: esimerkiksi levittämällä magnesium jauheen tai rakeiden muodossa ruiskuttamalla tai yhdistämällä magnesium inertteihin aineisiin kuten koksiin tai rautasieneen ja upottamalla nämä tuotteet sulaan rautaan erikoistyöntimen avulla, tai käyttämällä erikoiskäsittelyastioita, joissa magnesium lisätään ilmakehän painetta suuremmassa paineessa.

2. Seostamalla magnesium tiheämmän aineen kanssa ja kaatamalla sitten sula rauta näin muodostetulle lejeeringille. Sekä nikkeliä että kuparia on käytetty tähän tarkoitukseen, mutta niiden käyttö ei enää ole tavallista hinnasta ja niiden vaikutuksesta valuraudan metallurgisiin ominaisuuksiin johtuen. Sensijaan nykyään on yleistä tiiviimpänä aineena käyttää piirautaa - esimerkiksi piirauta-yhdistelmää, joka sisältää n. 5 - n. 10% magnesiumia. Piiraudan käyttöön liittyy kuitenkin vakavia haittoja, koska piin läsnäolo, varsinkin jos sen annetaan nousta suhteellisen suuriin arvoihin, voi aiheuttaa ongelmia valuraudan valmistuksen myöhemmissä vaiheissa. Esimerkkinä mainittakoon, että piin lopullisen pitoisuuden valmiissa modulaarisessa raudassa tulisi olla suuruusluokkaa 2,5% ja tämä määrää rajoituksia piin haluttuun pitoisuuteen valmistuksen aikaisemmissa vaiheissa. Jos taso nousee liiallisesti, saattaa olla tarpeen ryhtyä parannustoimiin. Lisäksi piin läsnäolo voi aiheuttaa 3 63258 piihappoisen kuonan muodostumista, joka kuona tulisi poistaa. Piirautayhdistelmässä olevan magnesiumin reaktio sulan raudan kanssa voi myöskin olla raju, vieläpä kapealla 5-10%:n magnesium-pitoisuusalueella.

Yksinkertainen lisääminen valusankoon käyttäen päällekaata-mis- tai kerrostamismenetelmiä 5 tai 10%:11a magnesium-piirautaa (tai harvemmin nykyään nikkelimagnesiumia) on eniten käytetty menetelmä magnesiumin lisäämiseksi eri^koislaitteiston puuttuessa.

Ymppäys on erittäin tärkeä osa muovattavan raudan valmistuksessa. Ensin on tarpeen lisätä grafiittisferoidien, jotka syntyvät magnesiumkäsittelyssä, lukumäärää ja parantaa niiden tiiviyttä, ja toiseksi estää äkkijäähtymisen (rautakarbidin muodostumisen) tapahtuminen varsinkin ohuissa osissa. Siten ymppi täytyy lisätä magnesiumkäsittelyn jälkeen eikä ennen sitä ollakseen tehokas. On tärkeätä valita sopiva ymppi ja yleeensä käytetään pii-rautalejeerinkiä. Oheiden osien valuissa alhaisella piipitoisuudella ja suurilla kaatolämpötiloilla vaaditaan korkeita ymppäys-tasoja äkkijäähtymisen välttämiseksi ja tyydyttävän grafiitti-rakenteen saamiseksi. Tavallinen lisäämistapa on lisätä ymppiä sulaan rautavirtaan nodularisoidun sulan valuraudan siirtämisen aikana valusankoon. Eräässä toisessa menetelmässä, ns. "muotti-ymppäyksessä", ymppäysaine kiinnitetään mekaanisesti valumuotin pohjalle ja sula rauta kaadetaan sen päälle. Tätä käytetään usein ymppäyksenä ymppäysvaiheen lisäksi valusangossa.

On ehdotettu joukkoa erilaisia magnesiumia sisältäviä yhdistelmiä, jotka voidaan puristaa yhteen muodostamaan puristeita nodularisoimista varten. DE-* patentissa 1 302 000 opetetaan käyttämään puristetta, joka sisältää 7-25% magnesiumia, lopun ollessa rautaa ja valinnaisia lisäaineita; eräs lisäaine on kal-siumkarbidi. Puristeet, jotka on valmistettu tämän patentin oppien mukaisesti ja sisältävät kalsiumkarbidia, pilaantuvat altistettuina ilmakehälle. Puriste voi myös sisältää vismuttiok-sidia ja kalsiumia. DE-^-patentti 1 758 468 ja vastaava GB—patentti 1 201 397 ehdottavat puristetta, joka sisältää 4-40%, edullisesti 5-25% magnesiumia, lopun ollessa rautasientä, ja jonka tiheys 4 63258 3 3 on 2-4 g/cm , edullisesti 3 g/cm . Tällaisilla puristeilla on pieni tiheys ja ne pyrkivät kellumaan sulan raudan pinnalla, mikä johtaa kelpaamattoman alhaiseen magnesiumin sisällytykseen, ellei käytetä erikoislaitteistoa, esimerkiksi patentissa mainittua upo-tusvalusankoa tai työnnintä, joka pitää puristeet pinnan alla.

GB-patentissa 1 364 859 esitetään hapenpoistoa varten teräksestä, magnesiumista ja rautasienestä tehty puriste, joka on noin 1 kg:n painoisen möhkäleen muodossa; tällaisia puristeita voidaan tehokkaasti käyttää valuraudan nodularisoimiseen ainoastaan, jos käytetään laitteistoa, joka vastustaa niiden pyrkimystä kellumi-seen sulan valuraudan pinnalla. GB-patentissa 1 397 600 esitetään käytettäväksi puristeita, joissa on 5-% magnesiumia, 0,3-0,9% ceriumia ja loput rautaa, valuraudan nodularisoimisena. Tällaiset puristeet on pidettävä valusangon pohjalla halutun vaikutuksen takaamiseksi, esim. peittämällä ne omaa painoaan painavammilla metallilastuilla.

US-patentissa 1 922 037 esitetään puristeita, jotka on tehty reaktiivisesta metallista, kuten kalsiumista tai magnesiumista,ja suhteellisen vähemmän reaktiivisesta metallista, kuten raudasta. Tällaiset puristeet ovat käyttökelpoisia eri tarkoituksiin, vaikkakaan niiden käyttöä valuraudan nodularisoimiseen ei ole ehdotettu, koska nodulaarista rautaa ei ollut keksitty vielä vuonna 1930, jolloin patenttiselitys kirjoitettiin. US-patentissa 3 459 541 esitetään magnesiumista ja raudasta tehtyjä puristeita nodulari-soimista varten. Tehokkaan nodularisoimisen takaamiseksi on tarpeen käyttää upotuslaitetta tai muita erikoislaitteita pitämään puristeet sulassa metallissa.

GB-patentissa 799 972 esitetään nodularisoinnissa käytettäväksi ainetta, joka upotetaan sulaan metalliin. Tämä aine sisältää 17-50 paino-% magnesiumia, 2,8-10 paino-% kalsiumia, vähintään 35 paino-% piitä ja rautaa 0:sta 30 paino-%:iin. Patentissa esitetään, edellyttäen, että magnesium:kalsium-suhde on väliltä 5,7:1 - 9:1 , että kalsium alentaa reaktion kiivautta. Nämä aineet upotetaan sulaan metalliin työntimen avulla.

5 63258 SE-patenttihakemuksesta 241/70 on tunnettua käyttää ymppäys-vaiheessa valuraudan valmistuksessa ymppiyhdi s telinäsi joka koostuu ymppiaineesta ja hiukkasmaisesta rautasienestä yhteenpuristettuina. Ymppiaine voi olla joku useammasta eri aineesta, kuten esimerkiksi kalsium-pii-magnesium-lejeerinki tai magnesium-rauta-pii-lejee-rinki. Puristeet tehdään 2-3 tonnin/cm puristuksilla, ja kokemus on osoittanut, että tällaisten puristeiden tiheys on 3,8-4 g/cm^. Jotta tällaiset puristeet eivät kelluisi sulan raudan pinnalla, on tavallista mekaanisesti kiinnittää ymppiyhdistelmän puristeet muottiin, esim. naulaamalla tai kiilaamalla ne paikoilleen. Tämä tekee mahdolliseksi piin vapauttamisen ymppäyksen aikaansaamiseksi. Ymppäämistä varten tällaisia puristeita käytetään hyvin pieninä lisäymppäysmäärinä suhteessa sulaan metalliin.

Nyt on keksitty, että on mahdollista valmistaa magnesiumista, kalsiumista ja raudasta puristettuja tabletteja, joita voidaan käyttää "päällekaatamis"-menetelmässä sulan valuraudan nodulari-soimiseen, ilman että täytyisi järjestää erikoislaitteita pitämään tabletit sulassa metallissa. Näiden haluttujen ominaisuuksien takaamiseksi, alhainen reaktiokiivaus ja suuri magnesium-sisällytys mukaanlukien, ja tabletin tiheyden täytyy ylittää tietty vähimmäisarvo. Kalsiumpitoisuus tulisi säätää suhteessa magnesiumiin niin, että sitä on läsnä riittävästi hillitsemään magnesium reaktion rajuutta sulan raudan kanssa, mutta täytyy pitää huolta siitä, että kalsiumia ei ole liikaa tai tabletin tiheys on liian alhainen. Jos tiheys on liian alhainen, sekoittajan tai vastaavan puutteessa, tabletit yksinkertaisesti nousevat sulan raudan pinnalle ja magnesium karkaa höyrynä eikä niin-muodoin saa aikaan nodularisoivaa vaikutusta.

Tämä keksintö tarjoaa sulan metallin käsittelyä varten käsittelyaine, joka on yhteenpuristettu seos, joka sisältää hienojakoista rautaa, magnesiumia ja kalsiumia. Keksinnölle on tunnusomaista, että (1) magnesiumpitoisuus on 5-15 paino-%, (2) magnesiumin hiukkaskoko on alle 0,7 mm, (3) magnesiumin painosuhde kalsiumiin on välillä 1:1 ja 8:1, (4) raudan puhtaus on vähintään 95 paino-% ja hiukkaskoko alle 0,5 mm ja (5) seos puristetaan kappaleeksi, jonka tiheys on vähintään 4,3 g/cn^ 6 63258 Tällaiset aineet ovat erityisen arvokkaita nodularisoitaessa valurautaa metallurgisessa astiassa.

Keksinnön tekemiseksi paremmin ymmärrettäväksi sitä selitetään nyt viitaten oheisiin grafisiin esityksiin, joista:

Kuvio 1 on graafinen kaavio, josta näkyy yleinen suhde magnesiumpitoisuuden, kolmella eri magnesium: kalsium-suhteella puristeessa, ja reaktion rajuuden välillä sulan metallin kanssa (mitattuna mielivaltaisessa mittakaavassa), ja

Kuvio 2 on teoretisoitu graafinen esitys, joka osittaa yleisen suhteen puristeen tiheyden ja magnesiumpitoisuuden välillä tietyillä magnesium:kalsium-suhteilla, jolloin muut tekijät, esim. lisäaineiden puuttuminen, puristuspaine jne. pidetään samoina.

Kuviosta 1 voidaan nähdä, että äärettömän suurella magnesium/ kalsium-suhteella, ts. ilman kalsiumia, voidaan käyttää ainoastaan hyvin pientä magnesiumpitoisuutta (enintäin 8%) ennenkuin reaktion kiivaus tulee sietämättömäksi. Pienellä määrällä kalsiumia, ts. suurella Mg/Ca-suhteella, voidaan sisällyttää 11%:n asti magnesiumia. Vielä enemmänkin voidaan sisällyttää valitsemalla alhainen Mg/Ca-suhde, minkä vaikutuksesta kalsiumin hillitsevä vaikutus reaktion kiivauteen lisääntyy. Kuitenkin, kuten voidaan nähdä kuva 2 graafisesta esityksestä, kalsiumpitoisuuden lisääntyessä, ts. Mg/Ca-suhteen pienentyessä, tabletin tiheys pienenee, ja ellei pidetä huolta laskee tabletin tiheys alle arvon 4,3 g/cm^, missä tapauksessa tablettia ei voida käyttää päällekaatomenetelmässä, koska se pyrkii nousemaan sulan metallin pintaan ennenkuin käsittely on täydellinen. Käytännössä saavutet- 3 tava yläraja käsittelyaineen tiheydelle pyrkii olemaan n. 6,5 g/cm .

7 63258

Magnesium: kaislum-suhteen 8:1 yläpuolella tapahtuu magnesiumin ja sulan raudan välisen reaktion kiivauden vain vähäistä hillitse.-mistä.Yläraja kalsiumille voi olla niinkin korkea kuin 1:1, mutta edullisesti käytetään pienempää, esim. magnesium/kalsium-suhdetta 4,5:1, vielä edullisemmin 3,5:1, koska kalsiumin läsnäolo pyrkii alentamaan puristeen tiheyttä. Kuten graafisesta esityksestä näkyy, on magnesiumpitoisuus kääntäen verrannollinen kalsiumpitoisuuteen alueella, jolla vähemmällä magnesiumilla enemmän kalsiumia voi olla läsnä.

Magnesiumpitoisuus voi olla väliltä 5-15%, sillä tällä alueella ei-hyväksyttävän rajun reaktion vaara tabletista jota käytetään päällekaatamismenetelmässä, vähenee määritellyn osan kalsiumia läsnäollessa. On epäkäytännöllistä käyttää pienempää magnesium-pitoisuutta ja saattaa olla vaarallista käyttää suurempaa pitoisuutta Magnesium voi olla peräisin mistä tahansa sopivasta magnesiumme-talli- tai lejeerinkilähteestä ja sen hiukkaskoko on pienempi kuin 0,7 mm. Magnesiumin puhtaus on edullisesti ainakin ja hiukkaskoko on edullisimmin väliltä 0,15-0,40 mm.

Kalsium voidaan yhdistää missä tahansa sopivassa muodossa, edellyttäen että se ei ole vaarallinen eikä liian pysyvä aikaansaadak-seen vaikutuksen reaktion kiivauteen? edullisesti kalsium yhdistetään lejeerinkinä, kuten kalsiumsilisidinä. Magnesium:kalsium-suhteesta johtuen piin pitoisuus jopa kalsiumsilisidinäkin lisättynä tuskin ylittää 10-15% ja tämä on edullista, koska mitä suurempi piin pitoisuus on, sitä suurempi on ei-toivottujen sivuvaikutusten vaara.

Voidaan käyttää eri tyyppisiä rautajauheita, esimerkiksi rautasieni jauhetta tai teräs jauhetta. Puhtauden tulisi olla ainakin 95 -J ja edullisesti ainakin 98% ja niin lähellä 100% kuin mahdollista, koska epäpuhtaudet, pääasiallisesti rautaoksidi ja aluminium-oksidi vaikuttavat rautasieni- ja teräsjauheen yhteenpuristetta- 8 63258 vuuteen ja siten puristetun kappaleen saavutettavaan tiheyteen sekä myös magnesiumin sisällytysarvoihin.

Tablettien, jotka tarvitaan nodularisoimaan rauta tyydyttävästi, paino riippuu raudan koostumuksesta ja tablettien magne-siumpitoisuudesta, mutta tavallisesti se on väliltä 0,5-3,0 paino-% laskettuna käsiteltävän sulan raudan painosta.

Raudan, magnesiumin ja kalsiumin lisäksi tabletit voivat myös sisältää pieniä määriä muita alkuaineita, joita tavallisesti lisätään sulaan rautaan valmistettaessa nodulaarista rautaa. Esimerkkejä tällaisista alkuaineista ovat maa-alkalimetallit, muut kuin kalsium, harvinaiset maametallit ja tina. Näitä alkuaineita voi olla tableteissa läsnä metalliseoksina, esim. Mg-Sn-, Mg-Ba-, Mg-Ce-seok-sina, cerium-Mischmetallina tai ceriumsilisidinä tai suoloina. Tabletit voivat sisältää myös ymppäysaineita valuraudalle, kuten piikarbidia tai vismuttia tai sulatusaineita, kuten magnesiumfluori-dia tai harvinaisten maametallien fluorideja. Kaikissa tapauksissa täytyy kuitenkin pitää huolta siitä, että tablettien tiheys ei laske vähimmäisarvon alapuolelle. Sideaineiden käyttö on tarpeetonta ja niitä tulisi välttää.

On edullista lisätä hiiltä käsittelyaineeseen, esimerkiksi kiteisen grafiitin, amorfisen hiilen tai murskatun hiilielektrodi-jätteen muodossa. Hiilen lisääminen 5 paino-%:iin asti, edullisesti 2-4 paino-%:iin parantaa seoksen yhteenpuristuvuutta ja auttaa täten saavuttamaan halutun suuren tiheyden. Hiilen yhdistäminen auttaa myös käsittelyaineen fysikaalista hajoamista sulaan rautaan, koska se estää rautajauheosasten yhteeniskostumisen. Käsittelyaine-tabletit tehdään edullisesti puristamalla yhteen aineosien kuiva seos, esimerkiksi vastakkainpyörivillä puristusvalsseilla sopivalla puristuksella ja lämpötilalla. Tabletit voivat olla mitä hyvänsä sopivaa muotoa ja kokoa, mutta edullisesti niiden tilavuus on 0,5-10 cm^ ja edullisesti niillä on suuri tilavuuspaino.

Rautatehtaissa suoritetuissa käytännön päällekaatotesteissä havaitaan, että verrattuna magnesium-piirauta-seokseen oli kuonaa vähemmän nodularisoimisen aikana käytettäessä keksinnön tabletteja, vähemmän sulan metallin lämpötilan alenemista ja nodularisoidulla raudalla oli parantunut metallurginen rakenne. Nämä edut voidaan 63258 osittain laskea johtavaksi siitä, että koska käytetään vähän piitä sisältävää tablettia, muodostuu vähemmän piihappoista kuonaa ja sentähden vähemmän kuonanpoistoa, ja koska magnesiumpitoisuus voi turvallisesti olla suuri, vähenee reaktion kiivaus ja tarvitaan vähemmän tabletteja, mistä kumpikin myötävaikuttaa pyrkimykseen, että sulan metallin lämpötila ei alene.

On huomattava, että tämän keksinnön mukaisia käsittelyaineita voidaan käyttää olemassaolevissa laitoksissa, joissa on laitteita, kuten upotuskello- ja käsittelyaineen pitämiseksi pinnan alla. Kuitenkin keksinnön käsittelyaineilla on suurena etuna, että niitä voidaan käyttää yksinkertaisissa "päällekaatamis"-menetelmissä, joissa käsittelyaine yksinkertaisesti pannaan metallurgisen astian, kuten valusangon tai upokkaan pohjalle ja käsiteltävä valurauta tai teräs yksinkertaisesti kaadetaan astiaan. Jos halutaan, käsittelyaineen liian rajun paikoiltaan siirtymisen välttämiseksi sulan metallin alk«syöksyn vaikutuksesta, se voidaan peittää esim. rauta-tai teräslastuilla. Kuitenkin, edellyttäen, että aineen tiheys on ainakin 4,3, on havaittu, että olipa aine peitetty tai ei kaatamisen alkaessa, vaikkakin tabletit tai niiden kaltainen käsittelyaine mahdollisesti nousee pintaan, siihen ajankohtaan mennessä, kun ne ovat tähän tehneet, magnesiumin reaktio on loppunut ja nodularisoi-minen tai muu käsittely on päättynyt. Koska keksinnön käsittely-aineen tiheys on ainakin 4,3, on käsittelyaineen viipymisaika sulassa metallissa käytännössä riittävä magnesiumsisällön vapauttamiseksi sulaan metalliin, eikä ainoastaan vapautumaan magnesium- tai mag-nesiumoksidihöyrynä sulan metallin yläpinnalla.

Seuraavien esimerkkien tarkoituksena on valaista keksintöä: Esimerkki 1

Seuraavat yhdistelmät valmistettiin sekoittamalla komponentit keskenään, painosta laskettuna: (A) (ei keksinnön mukainen) rautasientä (hiukkaskoko pienempi kuin 0,15 mm, rautapitoisuus 98,5%) 92,5% magnesiumia (hiukkaskoko alle 0,35 mm) 7,5% (B) (keksinnön mukaisesti) rautasientä (hiukkaskoko alle 0,15 mm, rautapitoisuus 98,5%) 86,5% magnesiumia (hiukkaskoko alle 0,35 mm) 7,5% kalsiumsilisidiä (hiukkaskoko alle 0,5 mm/ 6,0% 10 63258

Yhdistelmistä muodostettiin mantelinmuotoisia puristeita kooltaan n, 3 cmx 2 cmx 1,5 cm, vastakkainpyörivällä valssibrike-tointikoneella, joka toimi puristuksella 5 tonnia/cm.

3

Yhdistelmästä A muodostettujen puristeiden tiheys oli 5,80 g/cm 3 ja yhdistelmästä B muodostettujen puristeiden tiheys oli 5,34 g/cm .

Tabletit koestettiin nodularisoimisaineina valuraudalle käyttäen seuraavaa menettelyä:

Perusrautaa nodularisoimista varten sulatettiin sisäkkeettö-mässä suurtaajuusinduktiouunissa, jolloin syöttöaineet oli valittu antamaan sulatteen analyysiksi 3,5% hiiltä ja 2,3% piitä. Sulatettu rauta ylikuumennettiin 1540°C:seen ja laskettiin käsittelyvalusan-koon, joka sisälsi 2,45 paino-% käsiteltävän raudan painosta nodu-larisoimistabletteja, jotka oli peitetty 1,8%:11a tai 2,5 paino-%:11a raudan painosta, teräslastuja. Havaintoja tehtiin reaktion kiivaudesta, kun magnesiumia purkautui tableteista.

Rauta analysoitiin ennen ja jälkeen käsittelyn jäämämagnesium-pitoisuuden ja magnesiumin sisällytyksen määrittämiseksi.

Tulokset on taulukoitu seuraavassa:

Teräs Jäämä Mg Sisällytetty Mg

Yhdistelmä peitto Reaktio %__%_ A 1,8% raju 0,045 24,5 A 2,5% raju 0,040 21,7 B 1,8% vaimea 0,051 27,7 B 2,5% vaimea 0,053 28,5

Esimerkki 2

Seuraava yhdistelmä (ei keksinnön mukainen) valmistettiin sekoittamalla komponentit keskenään (paino-%): (C) rautasientä (hiukkaskoko alle 0,15 mm, rautapitoisuus 87%) 86,5% magnesiumia (hiukkaskoko alle 0,35 mm) 7,5% kalsiumsilisidiä (hiukkaskoko alle 0,5 mm) 6,0% 11 63258

Yhdistelmästä muodostettiin puristeita käyttäen esimerkissä 1 kuvattua menetelmää ja saatuja puristeita verrattiin esimerkin 1 yhdistelmän B puristeisiin nodularisoimisaineina.

Yhdistelmän C puristeiden tiheys oli 3,4 g/cm^ verrattuna yh- 3 distelmän B puristeiden tiheyteen 5,34 g/cm .

Käytettyinä sulan raudan käsittelyyn kuten esimerkissä 1 kuvattiin kelluivat yhdistelmän C puristeet ja reagoivat sulan raudan pinnalla ja jäljellejäänyt raudan magnesiumpitoisuus oli ainoastaan 0,008%. Vertailtaessa yhdistelmän B puristeet antoivat jäljellejääväksi magnesiumpitoisuudeksi raudassa 0,051%.

Esimerkki 3

Seuraava yhdistelmä valmistettiin sekoittamalla komponentit keskenään, painosta laskettuna: (D) rautasientä (hiukkaskoko alle 0,15 mm, rautapitoisuus 98, 5%) 66,5% harmaata rautajauhetta (hiukkaskoko alle 0,25 mm) 20,0% magnesiumia (hiukkaskoko alle 0,35 mm) 7,5% kalsiumsilisidiä (hiukkaskoko alle 0,5 mm) 6,0%

Yhdistelmästä muodostettiin puristeita käyttäen esimerkissä 3 1 kuvattua menetelmää ja saatujen puristeiden tiheys oli 5,3 g/cm .

Puristeita käytettiin nodulaarisen valuraudan tuottamiseen esimerkissä 1 kuvatulla menetelmällä. Magnesiumin purkautumisesta aiheutuva reaktio oli vaimea ja jäljellejäänyt magnesiumpitoisuus raudassa oli 0,026%.

Esimerkki 4

Seuraava yhdistelmä valmistettiin sekoittamalla komponentit keskenään (paino-%:teinä): (E) teräsjauhetta (hiukkaskoko alle 0,5 mm rautapitoisuus 99%) 82,5% magnesiumia (hiukkaskoko alla 0,35 mm) 10,0% kalsiumsilisidiä (hiukkaskoko alle 0,50 mm) 7,5%

Yhdistelmästä muodostettiin puristeita käyttäen esimerkissä 1 3 kuvattua menetelmää ja saatujen puristeiden tiheys oli 4,9 g/cm .

Puristeita käytettiin käsittelemään 1500 kg sulaa rautaa 1520°C:ssa, lisätyn määrän ollessa 1,3 paino-%. Puristeet sijoitettiin valusangon pohjalle ja peitettiin 1 paino-%:11a, raudan painosta, teräslastuja ja sula rauta kaadettiin sitten valusankoon. Suoritettiin 21 tällaista käsittelyä ja keskimääräinen magnesiumin sisällytys oli 24,5%.

12 63258

Esimerkki 5

Seuraavat yhdistelmät valmistettiin sekoittamalla komponentit keskenään, painosta laskettuna: (F) teräsjauhetta (hiukkaskoko alle 0,5 mm, rautapitoisuus 99% 90,0% magnesiumia, (hiukkaskoko alle 0,35 mm) 5,0% kalsiumsili sidiä (hiukkaskoko alle 0,50 mm) 5,0% (G) teräsjauhetta (hiukkaskoko alle 0,5mm, rautapitoisuus 99%) 88,0% magnesiumia (hiukkaskoko alle 0,35 mm) 5,0% kalsiumsilisidiä (hiukkaskoko alle 0,50 mm) 5,0% kiteistä grafiittia 2,0%

Yhdistelmistä muodostettiin puristeita käyttäen esimerkissä 1 kuvattua menetelmää. Yhdistelmästä F muodostettujen puristeiden tiheys oli 5,1 g/cm3 ja yhdistelmästä G muodostettujen puristeiden 3 tiheys oli 5,6 g/cm .

Kummankin yhdistelmän puristeita käytettiin käsittelemään 1300 kg sulaa rautaa lämpötilassa 1510°C ja lisätty määrä oli 2 paino-%. Puristeet pantiin valusangon pohjalle ja peitettiin 2 paino-%:11a, raudan painosta, teräslastuja, ja sulaa rautaa kaadettiin sitten valusankoon. Yhdistelmä F antoi magnesiumin sisäl-lytykseksi 40,5% ja yhdistelmä F antoi magnesiumin sisällytykseksi 41,0%.

Esimerkit 6-20

Tehtiin seuraavat yhdistelmät ja puristettiin tableteiksi, joilla oli eritellyt tiheydet. Kussakin tapauksessa puristettua tablettia käytettiin valuraudan nodularisoimiseen ja tyydyttäviä tuloksia saatiin ilman kiivasta reaktiota ja tyydyttävin magnesiumin sisällytysarvoin. Kussakin tapauksessa aineosilla oli edellä määrätty puhtaus ja hiukkaskoko.

63258 13

Taulukko Ή »n in _ •H op ο ο ο οι in in in o S fnro'TroCNfsnjfsionicNnJfMOf'j

OP

Äj in _ jfi ιοιηιηΓ^οιηιησιοσισιΟΐοο

H ·············· <NJ

tn rrcnror-r-oo-^in^Trr^ooo · a Γ^Γ^Γ'Γ^Γ^οοοοοοοοοοοοοοοοσιίΛ 00 i "~·

Iji 2 rHiHiHiHiHiHfHiHrHiHiHrHrHrHrH

bjIh ......m* iö ' ie vo * <T\ O'-' inrrTfTfOTj'Tj'rj'o^r'i'Troofo V (··»»····»>·· Ν'ϊ^ηπ'Γ^νη^^ιηιοΜν 13 •höj ^ininoommiomioioooooo yj ··············» h >H mr^r'ijvi—ir-r'inr^intn^minm ία Ή ιΗ t—t κ w

Jj minininmooO

Φ οοοοοοογ"·’ ι-'Γ"* r^ioininin

OP I—( I—I »H f—f I—! I—( I—I

frommior^oooocncriiHiN^rr^inoo *«·····ι··ι··>· ^'Trr^^r^^^^intninminin E-· ιΟΓ^οοσιΟι-ΗίΝπ^ιηιοΓ'Οοσίο

φ »Hi—(ι—li—IrHr—(i—li—Ir—if—( (N

CO

M

14 63258

Esimerkit 21 ja 22

Kaksi lisäarvostelua tehtiin testaamalla tabletteja, jotka oli tehty seuraavien olosuhteiden mukaisesti.

21) Magnesiumpitoisuus 10%, kalsiumsilisidipitoisuus 7,5% loput puhdasta rautasientä, Mg:Ca-suhteen ollessa 4,4:1 ja seoksen ollessa 3 puristettuna 4,1 g/cm :n tiheyteen. Käytettäessä sulattimo-olosuh—: teissä tabletti kellui sulan raudan pinnalla pienestä tiheydestä johtuen ja saavutettiin ainoastaan 7,5%:n sisällytys. Tätä ei voida hyväksyä.

22) Magnesiumpitoisuus 10%, kalsiumsilisidipitoisuus 4%, hiili-pitoisuus 2%, loput puhdasta rautasientä, Mg:Ca-suhteen ollessa 3 8,3:1 ja seoksen ollessa puristettu tiheyteen 5,Og/cm . Sulattimo olosuhteissa käytettynä reaktio magnesiumin ja sulan metallin välillä oli ei-hyväksyttävän kiivas, mikä osoittaa, että Mg:Ca-suh-teen raja on n. 8:1.

Claims (6)

15 Patenttivaatimukset 6 32 5 8

1. Pallografiittiraudan valmistuksessa käytettävä käsittelyaine, joka on puristettu seos, joka sisältää hienojakoista rautaa, magnesiumia ja kalsiumia, tunnettu siitä, että (1) magnesiumpitoisuus on 5-15 paino-%, (2) magnesiumin hiukkaskoko on alle 0,7 mm, (3) magnesiumin painosuhde kalsiumiin on välillä 1:1 ja 8:1, (4) raudan puhtaus on vähintään 95 paino-% ja hiukkaskoko alle 0,5 mm ja (5) seos on puristettu kappaleeksi, jonka tiheys on vähintään 4,3 g/cm .

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen käsittelyaine, tunnet-t u siitä, että magnesiumin painosuhde kalsiumiin on väliltä 4,5:1 ja 1:1.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen käsittelyaine, tunnettu siitä, että magnesiumin puhtaus on vähintään 99 paino-% ja hiukkaskoko 0,15 - 0,40 mm.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen käsittelyaine, tunnettu siitä, että kalsium on läsnä kalsiumsilisidin muodossa.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen käsittelyaine, tunnettu siitä, että rauta on sellaisen rautasienen tai sellaisen teräsjauheen muodossa, jonka hiukkaskoko on alle 0,2 mm.

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen käsittely-aine, tunnettu siitä, että se on tablettien muodossa.