FI79719B - Foerfarande foer framstaellning av gjutjaern innehaollande vermikular grafit. - Google Patents

Description

1 79719

Menetelmä vermikulaarigrafiittia sisältävän valuraudan valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä vermikulaarigrafiittia sisältävän valuraudan valmistamiseksi, jolloin Mg/s-suhde säädetään alueelle 2:1-1:1.

Vermikulaarigrafiittia sisältävä valurauta (GGV) on sijoitettavissa työaineksena lamelligrafiittia sisältävän valuraudan (GGL) ja pallografiittia sisältävän valuraudan (GGG) väliin. Erityisten mekaanisten ominaisuuksiensa, kuten vetolujuuden, sitkeyden ja kimmomoduulin johdosta tämä työaines on parempi kuin GGL-työaines. GGG-työainekseen verrattuna on vermikulaarigraf iittia sisältävässä valuraudassa korkeampi lämmönjohtavuus ja edullisempi kieroutumiskäyttäytyminen lämpötilarasi-tuksessa ja sille on etenkin ominaista paremmat valutekniset ominaisuudet.

GGV-työaineksen kysyntä on noussut voimakkaasti viime vuosina. Tämän nousun mukana ei kuitenkaan ole pysynyt tarkan, toistettavissa olevan valmistusmenetelmän hallinta, niin että useissa tehtaissa on luovuttu GGV:n valmistuksesta. Ei olla halukkaita ottamaan mukaan suurta hajaantumista valmistuksessa.

DE-hakemusjulkaisusta 24 58 033 tunnetaan menetelmä, jossa alkusulate käsitellään magnesiumilla, kunnes rikkipitoisuus putoaa 0,01 %:iin ja jossa Mg-käsittelyn ja harvinaisten maa-metallien lisäyksen välinen aika on mitoitettu niin, että ei tapahdu mitään pallografiittimuodostusta.

Edelleen tunnetaan DE-hakemusjulkaisusta 24 58 033 menetelmä, jossa alkurauta alistetaan ennen harvinaisilla maametalleilla (esim. Ce-sekametallilla) tapahtuvaa käsittelyä magnesium-käsittelyyn, jolloin Mg-lisäysmäärä on mitoitettu niin, että rikki poistetaan korkeintaan 0,01 %:n arvoihin asti, mutta vain niin pieni Mg-määrä jää rautaan liuenneena, joka riittää pallomaisen grafiitin erottumiseen.

2 79719

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on parantaa tunnettuja menetelmiä sikäli, että voidaan valmistaa nopealla, tarkalla ja toistettavissa olevalla tavalla vermikulaarigrafiittia sisältävää valurautaa.

Tämä tehtävä ratkaistaan keksinnön mukaisesti ensimmäisen patenttivaatimuksen tunnusomaisen osan tunnusmerkeillä. Edullisia edelleenkehitysmuotoja on esitetty riippuvaisissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön mukainen menetelmä eroaa tähän asti käytetyistä menetelmistä etenkin sen johdosta, että valmistus ei tapahdu suoraa tietä, vaan pikemminkin epäsuorasti niin sanotusti kahdessa vaiheessa.

Ensiksi valmistetaan alkusulate, nimittäin GGG-sulate. Tämä valmistusmenetelmä hallitaan täydellisellä tarkkuudella. GGG-sulate valmistetaan poistamalla rikki, poistamalla happi ja magnesiumseostamalla sulate. Jos GGG-sulatteen valmistus tapahtuu tunnetussa konvertterissa, voidaan laskea lähes vakiolla rikki- ja happipitoisuudella. Erityinen etu on nähtävissä siinä, että valmistettaessa keksinnön mukaista vermikulaarigraf iittia sisältävää valurautaa tällä tavalla valmistusmenetelmän ensimmäisessä vaiheessa pienennetään jo huomattavasti hajaantumisaluetta tai vast, suljetaan se pois, jolla alueella on loppusulatteen toistettavuuteen olennainen vaikutus. Tietenkin GGGrtä voidaan valmistaa myös muiden menetelmien avulla.

Toisessa menetelmävaiheessa lisätään sitten GGG-sulatteeseen rikkipitoista ainetta yhtälön S = A Mg - B mukaisesti. Tällöin: S = rikkipitoisen aineen lisäysmäärä suhteessa puhtaaseen rikkiin paino-%:eina,

Mg = alkusulatteen magnesiumpitoisuus paino-%:eina, A = magnesiumtekijä; 0,9 < A < 1,2, B = rikkivakio: - 0,02 < B < + 0,05.

3 79719

Rikkipitoisen aineen lisäys voi tapahtua alkuainemuodossa tai sidotussa muodossa, esim. sulfidisena malmina tai rauta-sulfidina. Samoin rikki voidaan lisätä alkuaine- ja/tai sidotun rikin ja yhden tai useamman muun aineen seoksena. Lisäämällä ylimääräisiä rikkimääriä muuttuu grafiitin sferoliitti-nen muoto.

Seuraavassa keksintöä selitetään lähemmin esimerkkien avulla. Esimerkki 1

NiMg-menetelmän mukaisesti valmistettuun GGG-sulatteeseen, jonka koostumuksena oli

3,54 paino-% C

2,27 paino-% Si 0,12 paino-% Mn 0,02 paino-% Cu

0,01 paino-% P

0,92 paino-% Ni

0,006 paino-% S

0,079 paino-% Mg lisättiin yhtälön S = A · Mg - B mukaisesti 0,050 paino-% rikkiä rikkikiisun muodossa (40 % S) ja se ympättiin 0,3 paino-%:11a FeSi 75:tä. Valukappaleissa oli riippuen seinämä-paksuudesta 50 % (5 mm) - 80 % (40 mm) grafiittimuotoa III, lopussa oli kulloinkin muotona V + VI (julkaisun VDG-Merkblatt P 441 mukaisesti).

Esimerkki 2

Samoin NiMg-menetelmän mukaisesti valmistettuun GGG-sulattee- seen, jonka koostumuksena oli

3,52 paino-% C

2,32 paino-% Si 0,12 paino-% Mn 0,02 paino-% Cu 0,71 paino-% Ni

0,005 paino-% S

0,052 paino-% Mg 4 79719 lisättiin yhtälön S = A · Mg - B mukaisesti 0,020 paino-% rikkiä rikkiraudan muodossa (40 % S) ja se ympättiin 0,3 paino-%:11a FeSi 75:tä. Valetussa ontelonäytteessä, jossa seinämäpaksuuksina oli 15-18 mm, oli 70 % grafiittimuoto III, lopussa oli muotona V + VI (julkaisun VDG-Merkblatt P 441 mukaisesti) ja se oli onteloton, siis sillä oli harmaavalun kanssa samanarvoinen ontelokäyttäytyminen.

Esimerkki 3 +GF+-konvertterimenetelmän mukaisesti valmistettuun GGG-sulat- teeseen, jonka koostumuksena oli

3,50 paino-% C

2,03 paino-% Si 0,10 paino-% Mn

0,006 paino-% S

0,055 paino-% Mg lisättiin yhtälön S = A · Mg - B mukaisesti 0,041 paino-% rikkiä 18 paino-% rikkiä sisältävän seoksen muodossa, johon oli sekoitettu 0,3 paino-% FeSi 75:tä. Valukappaleissa oli seinämäpaksuudesta riippuen 80 % (6 mm) - 95 % (30 mm) grafiit-timuotoa III, lopussa oli muotona V + VI (julkaisun VDG-Merkblatt P 441 mukaisesti).

Esimerkki 4 +GF+-konvertterimenetelmän mukaisesti valmistettuun GGG-sulat- teeseen, jonka koostumuksena oli

3,57 paino-% C

2,06 paino-% Si 0,41 paino-% Mn 0,11 paino-% Cu

0,05 paino-% P

0,006 paino-% S

0,045 paino-% Mg lisättiin yhtälön S = A · Mg - B mukaisesti 0,035 paino-% rikkiä magneettikiisun muodossa (36 % S). Valujärjestelmässä käytettiin vaahtokeraamista suodatinta, jonka eteen oli laitettu lohkare muottiymppäysainetta. Valukappaleissa oli seinämäpaksuudesta riippuen 50 % (5 mm) - 80 % (40 mm) grafiit-timuotoa III, lopussa V + VI (julkaisun VDG-Merkblatt P 441 mukaisesti).

5 79719

Esimerkki 5

Alkusulatteeksi valmistettiin NiMg-menetelmän mukaisesti GGG-sulate, jossa oli seuraava koostumus:

3.5 paino-% C

2.5 paino-% Si 0,15 paino-% Mn 0,05 paino-% Cu 0,05 paino-% P 0,005 paino-% S 0,06 paino-% Mg loppu rautaa.

Lisäämällä 0,2 paino-% FeS:ä ja ymppäysainetta, mieluummin FeSi 75:tä säädettiin Mg-S-suhteeksi 1,27 loppusulatteessa. Rakenneanalyysi osoitti, että 90 %:ssa grafiittiosuutta oli grafiittirakenne III julkaisun VDG-Merkblatt P 441 mukaisesti. Loput 10 % voitiin järjestää ryhmille V ja VI.

Loppusulatteella valettiin valukappaleita, joiden moduulina oli 0,3-2,5 cm.

Ehdotetun menetelmän erityinen etu on se, että ensin valmistetaan GGG-sulate, jonka ominaistiedot esiintyvät tarkasti. Tämän jälkeen sekoitetaan lisää rikkiä, jolloin lisättävä määrä voidaan selvittää yksinkertaisesti GGG-sulatteen tarkoin tunnetuista ominaisarvoista. Tästä saadaan tuloksena tarkka ja toistettavissa oleva vermikulaarigrafiittia sisältävän valuraudan valmistus. Tämän lisäksi voidaan samalla raudalla valmistaa automaattisissa laitteistoissa valinnaisesti GGG:tä tai GGV:tä, koska kulloinkin laatikkoa kohden tarvittava rau-tamäärä voidaan tuottaa lisäämällä rikkiä valusankoon.

Mikäli tarpeen, voidaan rikkipitoisten aineiden lisäyksen kanssa lisätä samanaikaisesti myös ymppäysainetta. Ymppäys-aine voidaan kuitenkin sijoittaa myös vasta metallisuihkuun tai jopa muottiin.

Menetelmän suorittamiseksi soveltuu laitteena erityisesti valusaviko tai myös kuljetuskattila jne.

Claims (8)

1. Förfarande för framstälining av ett gjutjärn med vermikulärgrafit, varvid Mg/S-förh&llande inställes inom omrädet 2:1 tili 1:1, kännetecknat av att emän säsom utgängssmälta använder en smälta av gjutjärn med kulgrafit, vars magnesium-svavel-förhällande förändras genom tillsats av ett svavelhaltigt ämne.

1. Menetelmä vermikulaarigrafiittia sisältävän valuraudan valmistamiseksi, jolloin Mg/S-suhde säädetään alueelle 2:1 - 1:1, tunnettu siitä, että alkusulatteena käytetään pallografiittia sisältävän valuraudan sulatetta, jonka magnesiumrikkisuhde muutetaan lisäämällä rikkipitoista ainetta.

2. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att man säsom utgängssmälta använder en gjutjärnsmälta, vars kemiska sammansättning inställes pä sädant sätt, att det därav stelnade gjutstycket i huvudsak uppvisar kulformade grafitformer, varvid minst 60 % motsva-rar form V + VI enligt VDG-Merkblatt P 441.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkusulatteena käytetään valurauta-sulatetta, jonka kemiallinen koostumus säädetään niin, että siitä jähmettyneessä valukappaleessa on olennaisesti pallomaisia grafiittimuotoja, jolloin vähintään 60 % vastaa muotoa V + VI julkaisun VDG-Merkblatt P 441 mukaisesti.

3. Förfarande enligt patentkravet 1, kännetecknat av att man till utgängs sinä 1 tan sätter ett svavelhaltigt ämne, varvid den p& rent svavel beräknade tillsatta mängden motsvarar följande formel S = A . Mg - B, varvid 8 79719 S = tillsatt mängd av det svavelhaltiga ämnet beräknat p& rent svavel i viktprocent, Mg = magnesiumhalt i utgängssmältan i viktprocent, A = magnesiumfaktor: 0,9 < A < 1,2, B = svavelkonstant: - 0,02 < B < + 0,05.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että alkusulatteeseen lisätään rikkipitoista ainetta, jolloin puhtaan rikin suhteen laskettu lisäysmäärä vastaa seuraavaa kaavaa: S = A . Mg - B, jolloin S = rikkipitoisen aineen lisäysmäärä laskettuna puhtaana rikkinä painoprosentteina, Mg = alkusulatteen magnesiumpitoisuus painoprosentteina, A = magnesiumtekijä: 0,9 < A S 1,2, B = rikkivakio: - 0,02 < B < + 0,05.

4. Förfarande enligt patentkravet 3, k ä n n e -tecknat av att det svavelhaltiga ämnet är en bland-ning av elementärt och/eller bundet svavel, varvid blandnin-gen dessutom innehäller ett eller fler andra ämnen, exempel-vis Ce, CeMM (Mischmetall), Ti, Ca, AI, Zr, Bi.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkipitoinen aine on alkuaine-ja/tai sidotun rikin seos, jolloin seos sisältää lisäksi yhtä tai useampaa muuta ainetta, esim. aineita Ce, CeMM (Mischmetall), Ti, Ca, Ai, Zr, Bi.

5. Förfarande enligt patentkravet 4, kanne-tecknat av att man samtidigt med det svavelhaltiga ämnet tillför ympmedel, exempelvis FeSi, tili smältan.

5. Patenttivaatimuksen 4 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että samanaikaisesti rikkipitoisen aineen kanssa lisätään sulatteeseen ymppäysainetta, esim. FeSi:tä. 7 79719

6. Förfarande enligt patentkravet 1, kanne-tecknat av att det svavelhaltiga ämnet införes i gjutsträlen och/eller i formen.

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkipitoinen aine lisätään metal-lisuihkuun ja/tai muottiin.

6 79719

7. Förfarande enligt nägot av patentkraven 1-6, kännetecknat av att de genom tillsatsen av det svavelhaltiga ämnet ästadkomna reaktionsprodukterna förhin-dras att intränga i gjutstycket genom användning av filter i gjutsystemet.

7. Patenttivaatimusten 1-6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkipitoisen aineen lisäyksen johdosta tuotettujen reaktiotuotteiden tunkeutuminen valukappaleeseen estetään sijoittamalla suodattimia valujärjestelmään .

8. Patenttivaatimuksen 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että rikkipitoinen aine on toisaalta puhdasta rikkiä, toisaalta se esiintyy sidottuna kemiallisesti muihin alkuaineisiin tai seoksena, esim. rikkikiis-na, sulfidisena malmina, rautasulfidina tai magneettikiisu-na.

8. Förfarande enligt patentkravet 3, kännetecknat av att det svavelhaltiga ämnet ä ena sidän är rent svavel, ä andra sidan föreligger kemiskt bundet tili andra element eller i blandning, exempelvis svavelkis, sulfidisk malm, järnsulfid eller magnetkis.