FI83540C

FI83540C - Ympningsmedel foer graott gjutjaern.

Info

Publication number: FI83540C
Application number: FI870138A
Authority: FI
Inventors: Mary Jane Hornung; Edward C Sauer
Original assignee: Elkem Metals
Priority date: 1986-01-21
Filing date: 1987-01-14
Publication date: 1991-07-25
Also published as: YU223786A; PL148685B1; DK28587A; CN1011046B; NO870090L; AU580463B2; TR22815A; AU6786587A; CN87100402A; EP0232042B1; FI870138A0; KR870007286A; NO168539B; JPH0456082B2; YU44610B; DD253436A5; FI83540B; ATE68833T1; CZ41287A3; PT84147A

Description

1 83540

Harmaan valuraudan ymppäysaine Tämä keksintö koskee harmaalle valuraudalle tarkoitettua ymppäysainetta valuraudan kokonaisominaisuuk-5 sien parantamiseksi.

Valurautaa tuotetaan tyypillisesti kupoli- tai in-duktiouunissa ja yleensä valurauta sisältää noin 2-4 % hiiltä. Hiili sekoitetaan perusteellisesti rautaan ja se muoto, jonka hiili saa jähmettyneessä valuraudassa, on 10 erittäin tärkeä valuraudan ominaispiirteille. Jos hiili saa rautakarbidin muodon, valuraudasta käytetään nimitystä valkoinen valurauta ja sen fysikaalisina ominaisuuksina on kovuus ja hauraus, mikä tietyissä sovellutuksissa ei ole toivottavaa. Jos hiili saa grafiitin muodon, valu-15 rauta on pehmeää ja koneistettavaa ja siitä käytetään nimitystä harmaa valurauta.

Grafiitti voi esiintyä valuraudassa hiutalemaisessa, huokoisessa, jyvämäisessä tai pallomaisessa muodossa ja näiden muunnoksina. Jyvämäinen tai pallomainen muoto 20 tuottaa valuraudan suurimman lujuuden ja taottavimman muodon.

Grafiitin omaksumaa muotoa samoin kuin grafiitin määrää rautakarbidiin verrattuna voidaan säätää tietyillä lisäaineilla, jotka edistävät grafiitin muodostumista 25 valuraudan jähmettymisen aikana. Näistä lisäaineista käytetään nimitystä ymppäysaineet ja niiden lisäyksestä valurautaan nimitystä ymppäys. Valettaessa rautatuotteita valuraudasta valimotyöntekijää kiusaa jatkuvasti rauta-karbidien muodostuminen ohuisiin valuosiin. Rautakarbidin 30 muodostusta aiheuttaa ohuiden osien nopea jäähtyminen verrattuna valun paksumpien osien hitaampaan jäähtymiseen. Rautakarbidin muodostumisesta valurautatuotteeseen käytetään teollisuudessa nimitystä "valko". Valkon muodostuksen suuruus määritetään mittaamalla "valkon syvyys" 35 ja ymppäysaineen teho valkon estämisessä ja valkon syvyy- 2 83540 den pienentämisessä on sopiva tapa mitata ja verrata ymp-päysaineiden tehoa.

On olemassa jatkuvaa tarvetta löytää ymppäysainei-ta, jotka pienentävät valkon syvyyttä ja parantavat har-5 maan valuraudan koneistettavuutta.

Koska ymppäyksen tarkkaa kemiaa, mekanismia ja ymppäysaineiden toiminnan syitä ei täysin ymmärretä, suunnataan huomattava osa tutkimuksesta uusien teollisten ymppäysaineiden keksimiseen.

10 Arvellaan, että kalsium ja tietyt muut alkuaineet vähentävät rautakarbidin muodostusta ja edistävät grafiitin muodostusta. Suurin osa ymppäysaineista sisältää kalsiumia. Näiden rautakarbidia vähentävien aineiden lisäystä helpottaa tavallisesti piirautalejeeringin lisäys 15 ja todennäköisesti yleisimmin käytettyjä piirautalejee- rinkejä ovat runsaasti piitä sisältävät lejeeringit, joissa on 75 - 80 % piitä ja niukasti piitä sisältävät lejeeringit, joissa on 45 - 50 % piitä.

US-patentissa nro 3527597 havaittiin, että hyvä 20 ymppäysteho saadaan lisäämällä noin 0,1 - 10 % strontiu-. . mia piitä sisältävään ymppäysaineeseen, jossa on alle noin 0,35 % kalsiumia ja enintään 5 % alumiinia.

Nyt on havaittu, että zirkoniumin lisääminen pii-pitoiseen ymppäysaineeseen, joka sisältää strontiumia, ... 25 parantaa ymppäysaineen tehokkuutta. Tämä oli todella yllättävää ja odottamatonta, koska zirkoniumia sisältävä piipitoinen ymppäysaine ei anna niin hyvää tulosta kuin strontiumia sisältävä piipitoinen ymppäysaine. Näin ollen parantuneiden tulosten saaminen lisäämällä zirkoniumia 30 strontiumia sisältävään piipitoiseen ymppäysaineeseen johtuu synergismistä.

.. On myös havaittu aivan odottamatta, että titaanin lisääminen strontiumia sisältävään piipitoiseen ymppäysaineeseen parantaa myös ymppäysaineen tehokkuutta. Tämä 35 on yllättävää, koska titaania sisältävä piipitoinen ymp- 3 83540 päysaine on tehottomampi kuin strontiumia sisältävä pii-pitoinen ymppäysaine. Näin ollen titaanin lisäämisen strontiumia sisältävään piipitoiseen ymppäysaineeseen odottaisi huonontavan strontiumia sisältävän piipitoisen 5 ymppäysaineen tehokkuutta. Oli todella odottamatonta ja on synergististä, että tapahtuu juuri päinvastoin.

Lisäksi on havaittu, että sekä zirkoniumin että titaanin lisääminen piipitoiseen, strontiumia sisältävään ymppäysaineeseen parantaa ymppäysaineen tehokkuutta. Tämä 10 on myös synergististä, sillä kuten edellä huomautettiin, piipitoinen ymppäysaine, joka sisältää joko zirkoniumia tai titaania pelkästään, on tehottomampi kuin strontiumia sisältävä piipitoinen ymppäysaine. Näin ollen strontiumia sisältävän piipitoisen ymppäysaineen tehokkuuden paranta-15 minen lisäämällä sekä zirkoniumia että titaania oli yllättävää ja odottamatonta.

Keksinnön mukaiselle ymppäysaineelle on tunnusomaista, että se sisältää 15 - 90 % piitä, 0,1 - 10 % strontiumia, 0,1 - 15 % zirkoniumia, 0,1 - 20 % titaania, 20 alle 0,1 % kalsiumia, jolloin loput, epäpuhtauksia lukuunottamatta, on rautaa. Keksinnön mukainen ymppäysaine sisältää edullisesti noin 0,4 - 4 % strontiumia ja paremmat tulokset saadaan strontiumpitoisuuden ollessa välillä noin 0,4 - 1 %. Hyvässä kaupallisessa ymppäysaineessa ... 25 on noin 1 % strontiumia.

Tämän keksinnön mukaisesti zirkoniumin määrä on edullisesti välillä noin 0,1 - 10 %. Parhaat tulokset saadaan zirkoniumpitoisuuden ollessa noin 0,2 - 2,5 %.

On myös havaittu, että tämän keksinnön mukaisesti 30 titaanin määrä on edullisesti noin 0,3 - 10 %. Parhaat tulokset saadaan kun titaania on noin 0,3 - 2,5 %.

Strontiumin, zirkoniumin tai titaanin suurempien määrien käyttö kuin tässä on määritelty johtaisi vain ymppäysaineen kustannusten kasvuun ja voisi johtaa valu-35 vikoihin, joita aiheuttavat kuonasulkeumat, joita reak- 4 83540 tiivisten alkuaineiden liian suuret lisäykset edistävät.

Piin määrä keksinnön mukaisessa ymppäysaineessa on edullisesti 40 - 80 %.

Tämän keksinnön mukainen ymppäysaine voidaan val-5 mistaa millä tahansa tavanomaisella tavalla käyttäen tavanomaisia raaka-aineita. Yleensä muodostetaan piiraudan sula kylpy, johon lisätään strontiummetallia tai stron-tiumsilisidiä yhdessä runsaasti zirkoniumia sisältävän materiaalin, runsaasti titaania sisältävän materiaalin 10 tai molempien kera. Upotettua kaariuunia on edullista käyttää piiraudan sulan kylvyn tuottamiseen. Tämän kylvyn kalsiumpitoisuus säädetään tavanomaisella tavalla kal-siumsisällön laskemiseksi alle 0,1 %:n tason. Tähän lisätään strontiummetallia tai strontiumsilisidiä ja runsaas-15 ti zirkoniumia sisältävää materiaalia, runsaasti titaania sisältävää materiaalia tai molempia. Strontiummetallin tai strontiumsilisidin, runsaasti zirkoniumia sisältävän materiaalin ja runsaasti titaania sisältävän materiaalin lisääminen sulatteeseen toteutetaan millä tahansa tavan-20 omaisella tavalla. Sulate valetaan ja jähmetetään sitten tavanomaisella tavalla.

Kiinteä ymppäysaine murskataan sitten tavanomaisella tavalla sen lisäyksen helpottamiseksi valurautasu-latteeseen. Murskatun ymppäysaineen koon määrää ymppäys-.25 menetelmä; esimerkiksi valusankoymppäyksessä käytettäväk si murskattu ymppäysaine on suurempaa kuin muottiymppäyk-sessä käytettäväksi murskattu ymppäysaine. Valusankoymp-päykseen hyväksyttävät tulokset havaitaan, kun kiinteä ymppäysaine murskataan noin 9,5 mm:n ja sitä pienempään 30 kokoon.

Vaihtoehtoinen tapa valmistaa ymppäysaine on kerrostaa reaktioastiaan piitä, rautaa, strontiummetallia tai strontiumsilisidiä ja runsaasti zirkoniumia sisältävää materiaalia, runsaasti titaania sisältävää materiaa-35 lia tai molempia ja sulattaa se sitten sulan kylvyn muo- 5 83540 dostamiseksi. Sula kylpy jähmetetään sitten ja murskataan edellä selostetulla tavalla.

Ymppäysaineen peruslejeerinki on edullisesti pii-rauta, joka voidaan saada millä tahansa tavanomaisella 5 tavalla, kuten muodostamalla sulate kvartsista ja romu- raudasta tavanomaisella tavalla; on kuitenkin mahdollista käyttää jo muodostettua piirautaa tai piimetallia ja rautaa.

Kalsiumia on normaalisti läsnä kvartsissa, piilo raudassa ja muissa lisäaineissa siten, että sulan lejee-ringin kalsiumpitoisuus on yleensä suurempi kuin noin 0,35 %. Tästä johtuen lejeeringin kalsiumpitoisuus on säädettävä alas niin, että ymppäysaineen kalsiumpitoisuus on määritellyllä alueella. Tämä säätö tehdään tavanomai-15 sella tavalla.

Lopullisessa lejeeringissä olevaa alumiinia syötetään lejeerinkiin myös epäpuhtautena eri lisäaineissa. Haluttaessa sitä voidaan lisätä myös mistä tahansa muusta tavanomaisesta alumiinilähteestä tai alumiini voidaan 20 puhdistaa pois lejeeringistä käyttäen tavanomaista tekniikkaa.

Ymppäysaineessa olevan strontiumin tarkkaa kemiallista muotoa tai rakennetta ei täsmälleen tunneta. Arvellaan, että strontium on läsnä ymppäysaineessa strontium-25 silidin (SrSi2) muodossa, kun ymppäysaine valmistetaan eri aineosien sulasta kylvystä. Arvellaan kuitenkin, että strontiumin hyväksyttäviä muotoja ymppäysaineessa ovat strontiummetalli ja strontiumsilisidi riippumatta siitä, kuinka ymppäysaine on muodostettu.

30 Strontiummetallia ei ole helppo erottaa sen pää- malmeista, strontianiitista, strontiumkarbonaatista (SrC03) ja celesiitistä, strontiumsulfaatista (SrS04). Ei ole taloudellisesti käytännöllistä käyttää strontiummetallia ymppäysaineen valmistusprosessin aikana, vaan on 35 edullista, että ymppäysaine tehdään käyttäen strontium- 6 83540 malmia.

US-patentissa 3333954 selostetaan sopivaa menetelmää piipitoisen ymppäysaineen valmistamiseksi, joka sisältää hyväksyttäviä strontiumin muotoja ja jossa stron-5 tiumlähde on strontiumkarbonaatti tai strontiumsulfaatti.

Karbonaatti ja sulfaatti lisätään piiraudan sulaan kyl-pyyn. Sulfaatin lisäys toteutetaan juoksutteen jatkoli-säyksellä. Alkalimetallin karbonaatti, natriumhydroksidi 10 ja booraksi paljastetaan sopiviksi juoksutteiksi. Patentin 3333954 menetelmä kattaa runsaasti strontiumia sisältävän materiaalin lisäyksen sulaan piirautaan, jossa on niukasti kalsium- ja alumiiniepäpuhtauksia, riittävässä lämpötilassa ja riittävän pitkän ajan kuluessa, jotta ha-15 luttu määrä strontiumia saadaan menemään piirautaan.

US-patentti 3333954 liitetään viitteenä tähän esitykseen ja siinä selostetaan sopivaa tapaa valmistaa strontiumia sisältävä piipitoinen ymppäysaine, johon voidaan lisätä joko runsaasti zirkoniumia sisältävää materiaalia, run-20 säästi titaania sisältävää materiaalia tai molempia tämän keksinnön ymppäysaineen muodostamiseksi. Runsaasti zirkoniumia sisältävän materiaalin, runsaasti titaania sisältävän materiaalin tai molempien lisääminen voidaan toteuttaa lisäämällä näitä materiaaleja piiraudan sulaan .25 kylpyyn joko ennen runsaasti strontiumia sisältävän materiaalin lisäämistä, sen jälkeen tai sen aikana. Runsaasti zirkoniumia sisältävän materiaalin, runsaasti titaania sisältävän materiaalin tai molempien lisääminen toteutetaan millä tahansa tavanomaisella tavalla.

30 On tunnettua, että strontium on erittäin haihtuva ja reaktiivinen alkuaine ja että yleensä vain noin 50 % sulatteeseen lisätystä strontiumista tulee esiin ymppäys-aineessa. Tämä on otettava huomioon päätettäessä, mikä määrä strontiumia halutaan ymppäysaineeseen.

35 Runsaasti zirkoniumia sisältävä materiaali voi 7 83540 -tulla mistä tahansa tavanomaisesta zirkoniumlähteestä, kuten esimerkiksi zirkoniumpiistä, zirkoniummetallista ja Zircaloy-romusta.

Runsaasti titaania sisältävä materiaali voi tulla 5 mistä tahansa tavanomaisesta titaanilähteestä.

Valmiissa ymppäysaineessa on normaali määrä hiven-alkuaineita tai jäännösepäpuhtauksia. On edullista, että jäännösepäpuhtauksien määrä ymppäysaineessa pidetään alhaisena.

10 Patenttimäärityksessä ja -vaatimuksissa alkuaine- prosentit ovat painoprosentteja, jotka on laskettu jähmettyneestä valmiin tuotteen ymppäysaineesta ellei toisin ole määritelty.

On edullista, että ymppäysaine on muodostettu eri 15 aineosien sulasta seoksesta edellä kuvatulla tavalla, mutta pientä parannusta valkon syvyydessä todetaan valmistamalla tämän keksinnön ymppäysaine kuivaseoksen tai briketin muotoon, jota sisältää kaikki aineosat, muodostamatta sulaa seosta aineosista. On myös mahdollista 20 käyttää kahta tai kolmea aineosaa lejeeringissä ja lisätä sitten muut aineosat kuivassa muodossa tai briketteinä käsiteltävään sulaan rautakylpyyn. Näin ollen tämän keksinnön suojapiiriin kuuluu muodostaa strontiumia sisältävä piipitoinen ymppäysaine ja käyttää sitä runsaasti zir-. 25 koniumia sisältävän, runsaasti titaania sisältävän mate riaalin tai näiden kahden yhdistelmän kanssa.

Ymppäysaineen lisääminen valurautaan toteutetaan millä tahansa tavanomaisella tavalla. Ymppäysaine lisätään edullisesti mahdollisimman lähellä lopullista valua. 30 Tyypillisesti käytetään valusanko- ja virtausymppäystä erittäin hyvien tulosten saamiseksi. Muottiymppäystä voidaan myös käyttää. Virtausymppäys on ymppäysaineen lisäys sulaan virtaan, kun se on menossa muottiin.

Lisättävä ymppäysaineen määrä vaihtelee ja tavan-35 omaisia menettelyjä voidaan käyttää lisättävän ymppäysai- 8 83540 neen määrän määrittämiseen. Hyväksyttävät tulokset on havaittu lisäämällä noin 2,3 - 2,7 kg ymppäysainetta tonniin valurautaa käytettäessä valusankoymppäystä.

Vaikka selostus tähän saakka on käsitellyt pää-5 asiassa tämän keksinnön ymppäysaineen lisäystä valurautaan harmaan valuraudan tuottamiseksi, on niinikään mahdollista lisätä tämän keksinnön ymppäysaineen sulatteeseen valkon vähentämiseksi takoraudasta.

Seuraavat esimerkit kuvaavat tätä keksintöä.

10 Esimerkki 1 Tämä esimerkki kuvaa menetelmää tämän keksinnön ymppäysaineen valmistamiseksi.

Induktiouunin 13,6 kg:n grafiittiupokkaseen kerrostetaan piimetallia, strontiumpiitä, alumiinikuutioita 15 ja Armco-rautaa tai sekä zirkonium- että titaanimetallin seosta. Kaikki komponentit saadaan tavanomaisista lähteistä. Armco-rauta on puhtaan raudan tavanomainen lähde, joka on yleensä 99 %:sesti puhdas. Armco-raudan tyypillinen kaupallinen analyysi on: 20 Taulukko 1

Komponentti Prosentti

Hiili 0,03

Mangaani 0,07

Fosfori 0,006 25 Rikki 0,008

Rauta loput

Sulattamalla seos osittaisen argon-suojakaasun alaisena ja pitämällä kylvyn lämpötila mahdollisimman alhaisena hapetushäviöt minimoidaan. Saatu sula seos vale-30 taan sitten grafiittiupokkaisiin ja murskataan jähmetty- - -· misen jälkeen.

Eri komponenttien määrää ymppäysaineessa on seurattava niin, että ne osuvat tämän keksinnön ohjeiden puitteisiin. Tämä suoritetaan tavanomaisella tavalla.

35 Tällöin muodostuu tämän keksinnön mukainen hyväk- 9 83540 syttävä ymppäysaine.

Esimerkki 2 Tämä esimerkki kuvaa toista menetelmää tämän keksinnön ymppäysaineen valmistamiseksi.

5 Upotetussa kaariuunissa kvartsin, romuraudan ja hiililähteen annetaan reagoida tavanomaisella tavalla piipitoisuuden ollessa 15 - 90 % koko sulatteen painosta. Piiraudan kalsiumsisältö säädetään arvoon noin 0,02 % tavanomaisella tavalla. Tähän seokseen lisätään sulatteessa 10 strontiumpiitä ja zirkoniumpiitä, titaanimetallia tai mo lempia. On hyvin tunnettua, että strontium on erittäin haihtuva ja reaktiivinen alkuaine, kun se lisätään nestemäiseen piirautaan ja tämän vuoksi lisätty määrä vaihte-lee jonkin verran lisäysolosuhteiden mukaan. Yleensä ha-15 vaitaan, että 50 % piirautaan lisätystä strontiumista jää ymppäysaineeseen. Joka tapauksessa strontium-, zirkonium-, titaani- ja kalsiumsisällöt ymppäysaineessa ovat edellä mainituilla alueilla, esim. noin 0,1 - 10 %, noin 0,1 - 15,0 %, noin 0,1 - 20,0 % ja alle noin 0,35 % sa-20 massa järjestyksessä.

Strontiumin ja zirkoniumin, titaanin tai molempien lisäyksen jälkeen lejeerinki jähmetetään ja murskataan valusankoymppäystä varten kokoon 9,5 mm x D. Jähmettäminen ja murskaus suoritetaan tavanomaiseen tapaan.

25 Tällä tavoin muodostetaan tämän keksinnön mukaisia sopivia ymppäysaineita.

Esimerkki 3 Tämä esimerkki kuvaa valuraudan ymppäämistä tämän keksinnön piipitoisella ymppäysaineella, joka sisältää 30 sekä strontiumia että zirkoniumia ja tällöin saatuja Valkon syvyyksiä verrataan strontiumia sisältävään kaupalliseen piipitoiseen ymppäysaineeseen.

45,4 kg:n tavanomaisen valuraudan sula kylpy valmistettiin 120 kW:n induktiouunin magnesiumoksidiupok-•35 kaassa. Grafiittisuoja, jonka läpi argonia voi virrata 10 83540 nopeudella 283 1/h, asetetaan uunin päälle. Argon aikaansaa suoja-atmosfäärin ja minimoi täten hapetushäviön. Kuona poistetaan kylvyn yläosasta ja lämpötila nostetaan 1510 °C:n valmistauduttaessa uloslaskuun. Tämän sulan 5 kylvyn analyysi osoitti seuraavia tyypillisiä tuloksia:

Taulukko II

Komponentti Painoprosentti

Kokonaishiili 3,20

Pii 2,10 10 Rikki 0,10

Fosfori 0,10

Mangaani 0,80

Titaani 0,02

Kromi 0,02 15 Rauta loput

Valusankoymppäystä käytetään valuraudan käsitte-lyyn. Savigrafiittiupokkaat nro 10 esikuumennetaan 1025 °C:seen kaasulla kuumennetussa uunissa. Valusanko siirretään induktiouuniin, jossa käytetään vaakaa 6 kg:n 20 valurautamäärän mittaamiseen. Ymppäysaine lisätään metal-livirtaan, jota lasketaan uunista valusankoon. Sulan raudan pienen anturan annetaan tavallisesti kertyä vahasan-gon pohjalle, ennenkuin ymppäys tapahtuu. Ymppäysaine lisätään uloslaskun loppuosan aikana. Ymppäysainetta lisä-25 tään 0,3 %:n lejeerausmäärä, joka vastaa 2,7 kg/t lisäystä. Käsitellyn metallin lämpötilaa seurataan termoparil-la. Kun metalli jäähtyy, kaikki sen pinnalle muodostunut kuona poistetaan.

Kun upokkaassa oleva metalli saavutti 1325 °C:n 30 lämpötilan, se kaadettiin 4 °C:n jäähdytyslohkoihin.

4 °C:n jäähdytyslohkoista suoritettujen valkon syvyysmit-tausten keskiarvon laskeminen antoi alla olevan taulukon III tulokset.

il 83540

Taulukko III

Näyte nro Keskim. jähmeen syvyys, (mm) ___ % Zr % Sr _ ] 0,12 0,72 2,3 2 0,14 0,79 4,8 3 0,24 0,83 2,0 4 0,25 0,82 4,6 5 0,58 0,86 3,0 6 0,72 0,73 4,6 7 0,93 0,94 1,9 8 0,95 0,60 5,4 9 1,00 0,83 1,6 10 1,32 0,80 3,5 11 1,53 0,84 2,4 12 1,54 0,75 3,6 13 1,70 0,75 2,4 14 2,00 0,75 4,7 15 1,90 0,64 2,8 16 2,22 0,91 1,7 17 2,28 0,60 3,3 18 3,15 0,81 2,0 19 3,10 0,88 4,6 20 5,69 0,95 2,7 21 11,54 0,97 4,9 i2 83540 Tämän keksinnön mukaiset ympit valmistettiin eri sirkoniummäärillä samalla, kun strontiummäärä pidettiin suhteellisen vakiona. Yllä esitetyissä esimerkeissä paljastettua menetelmää käytettiin näiden eri ymppien val-5 mistukseen. Strontiumin ja sirkoniumin prosentit yhdessä ympätyn harmaan valuraudan jähmeen syvyysmittausten kanssa on annettu yllä olevassa taulukossa III.

Jokaisella näistä ympeistä oli tyypillisesti tietty kemiallinen analyysi yllä esitetyn lisäksi. Tyypilli-1Q nen kemiallinen analyysi osoitti noin 75 % piitä, alle noin 0,1 % kalsiumia, korkeintaan noin puoli prosenttia alumiinia ja loput rautaa, jossa on tavallinen määrä jäännösepäpuhtauksia. Jähmeen syvyysmittausten suoritustapa on esitetty yksityiskohtaisesti normissa ASTM A 15 367-60 (hyväksytty uudelleen 1972), 4. painos 1978. ASTM

A 367-60-menetelmästä käytettiin menetelmää B. Hiekka-valusydämet sidottiin öljyllä ja kovetettiin. Käytettiin yksittäissydäntä sarjasydämen sijasta. Jäähdytyslaatta oli terästä eikä vesijäähdytetty. ASTM A 367-60 (hyväksytty 20 uudelleen 1972) 4. painos 1978 liitetään viitteenä tähän esitykseen. Jähmeen syvyys mitattiin ASTM A 367-60-me-nettelyn mukaisesti.

Tyypillisesti jähmeen syvyydet, jotka saadaan -·· käyttäen strontiumia sisältävää kaupallista piipitoista : ' 25 ymppiä, jota Elkem Metals Company myy nimellä Superseed, -A ovat noin 6,0 mm samoissa koeolosuhteissa kuin tässä on käytetty. Superseed-ympin tyypillinen kemiallinen analyysi on:

Taulukko IV

30 Komponentti Prosentti

Pii n. 75

Strontium n. 0,8

Kalsium < 0,1

Alumiini <. 0,5 :... Rauta Loput 35 Jäännösepäpuhtaudet tavallinen määrä i3 83540 Tämän vuoksi käy helposti ilmi, että tämän keksinnön ymppi antaa ylivoimaiset tulokset verrattuna ymp-piin, joka sisältää vain strontiumia.

Esimerkki 4 5 Tämä esimerkki kuvaa valuraudan ymppäämistä tämän keksinnön piipitoisella ympillä, joka sisältää strontiumia ja titaania ja tällöin saatuja parantuneita jähmeen syvyyksiä.

Sula rautakylpy valmistettiin esimerkissä 3 esite-10 tyllä tavalla. Ympit valmistettiin tämän keksinnön mukaisesti. Tällä kertaa strontiumprosentti pidettiin suhteellisen vakiona ja titaanin määrää vaihdeltiin. Jäljempänä oleva taulukko V kuvaa strontiumin ja titaanin prosentteja kussakin ympissä ja jähmeen syvyyksiä, jotka saatiin niil-15 lä ympätyistä valuraudoista. Jäähdytyssauvan valmistus ja jähmeen syvyysmittaukset olivat samanlaiset kuin yllä esimerkissä 3 esitetyt, joissa käytettiin 4°C:n jäähdytys-sauvaa.

i4 83540

Taulukko V

Näyte nro Keskim. jähmeen ___ % Ti % Sr syvyys/ (mm) 22 0,13 0,98 4,6 23 0,22 0,92 5,2 24 0,30 0j 70 3,2 25 0,60 0,77 3,8 26 0,75 0,99 3,3 27 0,79 0,82 5,7 28 0,83 0,93 4,5 29 0,95 0,54 4,4 30 1,10 0,70 4,4 31 1,51 0,94 3,9 32 1,31 1,05 4,3 :Λ 33 1,21 0,49 5,2 : 34 1,68 0,74 3,8 35 2,00 0,75 3,8 36 2,28 0,84 4,8 37 2,48 0,70 3,2 38 2,96 0,94 5,3 39 5,02 0,83 4,6 40 10,19 1,23 5,1 41 15,16 1,23 4,5 is 83540

Tyypillisesti jokaisen ympin kemiallinen analyysi osoitti noin 75 % piitä, alle noin 0,1 % kalsiumia, korkeintaan noin 0,5 % alumiinia ja loput rautaa, jossa oli tavallinen määrä jäännösepäpuhtauksia sekä taulukossa V 5 yllä esitetyt määrät strontiumia ja titaania.

Senjälkeen, kun on verrattu näitä ymppejä esimerkin 3 kaupalliseen Superseed-ymppiin, käy helposti ilmi, että tämän keksinnön piipitoinen ymppi, joka sisältää sekä strontiumia että titaania, tuottaa jähmeen syvyyksiä, jot-1Q ka ovat paremmat kuin kaupallisella Superseed-ympillä saadut, joka ymppi tuottaa tyypillisesti 6 mm:n jähmeen syvyyden samanlaisissa koeolosuhteissa kuin tässä on käytetty.

Esimerkki 5 15 Tämä esimerkki kuvaa tämän keksinnön ympeillä saa tua synergististä vaikutusta. Ymppejä valmistettiin tämän keksinnön mukaisesti ja tavanomaista sulaa rautaa ympättiin niillä. Valmistettiin 4°C:n jäähdytyssauvoja ja jähmeen syvyydet mitattiin senjälkeen. Näiden kokeiden tulok-20 set ovat seuraavat:

Taulukko VI

Näyte nro % Sr % Zr % Ti Keskim. jähmeen _______________________________________ syvyys, (mm)__ 42 0,64 - - 6,2 f' 25 43 " 1/95 - 12,7 44 0,76 1,70 - 2,4 45 0,84 1,53 - 2,4 46 1,00 11,2 47 0,77 - 0,60 3,9 . .. 30 48 0,74 - 1,68 3,8 Näyte 42 ympättiin Superseed-ympillä. Näytteet 43 ja 46 valmistettiin samalla tavoin kuin esimerkissä 1 selostettiin paitsi, että vain sirkoniumia tai titaania käytettiin. Jokaisella ympillä oli tyypillisesti yllä 35 paljastetun strontium-, sirkonium- ja titaanimäärän li- 1« 83540 saksi tyypillinen kemiallinen analyysi, joka sisälsi noin 75 % piitä, alle noin 0,1 % kalsiumia, korkeintaan noin puoli prosenttia alumiinia ja loput rautaa ja tavallisia jäännöshivenepäpuhtauksia.

5 Yllä olevista tuloksista käy selville, että tulok set, jotka saatiin yhdistämällä strontium sirkoniumiin tai titaaniin, ovat todella synergistiset. Ymppi, joka sisältää sirkoniumia tai titaania ilman strontiumia, saa aikaan huonommat tulokset kuin strontiumia sisältävä ymppi, 10 joten on synergististä, että sirkoniumin tai titaanin lisääminen strontiumia sisältävään ymppiin saa aikaan ylivoimaiset tulokset verrattuna strontiumympin tuloksiin.

Esimerkki 6 Tässä esimerkissä sulaan rautaan lisättiin kaupal-15 lisen strontiumia sisältävän piipitoisen Superseed-ympin ja joko metallisen titaanin tai sirkoniumpiin seosta. Kaupalliseen ymppiin sekoitetun sirkoniumpiin tai titaani-metallin määrä esitetään alla olevassa taulukossa.

Taulukko VII

20 Näyte Titaani- Sirkonium- Keskimääräinen ; metallin piin määrä, jähmeen syvyys, mm määrä, g g i7 83540

Esimerkki 7 Tämä esimerkki kuvaa menetelmää tämän keksinnön ympin valmistamiseksi sekä sulan raudan käsittelyä harmaan valuraudan valmistamiseksi. Sulaa rautakylpyä kä-5 sitellään tämän keksinnön ympillä ja verrataan sekä käsittelemättömään valurautaan että valurautaan, jota on käsitelty kaupallisella strontiumia sisältävällä piipi-toisella Superseed-ympillä.

Induktiouunin 13,6 kg:n grafiittiupokkaaseen ase-10 tetaan piimetallia, strontiumpiitä, alumiinikuutioita ja Armco-rautaa.

Upokkaassa olevaan seokseen lisättiin sirkonium-piitä. Hapetushäviöt minimoitiin sulattamalla komponentit osittaisen argon-suojakaasun alaisena ja pitämällä kylvyn 25 lämpötilaa mahdollisimman alhaisena. Lejeeringit valettiin grafiittiupokkaisiin ja murskattiin senjälkeen kokoon 9,5 mm x 65 M. Osalle murskatusta materiaalista suoritettiin kemiallinen analyysi. Yllä esitetyllä tavalla valmistetun tämän keksinnön ympin ja strontiumia sisältävän 20 kaupallisen piipitoisen ympin kemiallinen koostumus esitetään alla.

Taulukko VIII

Komponentti Tämä keksintö Kaupallinen ymppi prosenttia 25 Pii 75,45 77,59

Strontium 0,84 0,64

Kalsium 0,045 0,038

Alumiini 0,32 0,34

Sirkonium 1,33 30 Rauta Loput Loput

Molemmissa ympeissä oli jäännösepäpuhtauksia tavalliset määrät.

Seuraavaksi valmistettiin useita tautasulatteita panostamalla raakarautaa, yllä selostettua Armco-rautaa, 35 piimetallia, elektrolyyttistä mangaania, ferro-fosforia ie 83540 ja ferrosulfidia magnesi innoksidiupokkaisiin. Käytettiin 45,5 kg:n induktiouunia komponenttien sulattamiseen ja sitä pidettiin osittaisen argon-suojakaasun alaisena ha-petushäviöiden minimoimiseksi. Perusrautasulatteilla oli 5 seuraava tyypillinen kemiallinen analyysi:

Taulukko IX

Komponentti Prosentti

Kokonaishiili 3,20

Pii 2,10 10 Mangaani 0,80

Fosfori 0,10

Rikki 0,10

Rauta Loput Jäännösepäpuhtaudet Normaali 15 Sulatteita sekoitettiin ja kuona poistettiin pin

nalta. Kylpyjen lämpötila nostettiin 1510°C:een valmistauduttaessa uloslaskuun. Eri valusankoihin laskettiin 7 kg rautaa. Jokaisen kylvyn ensimmäistä valusankoa ei käsitelty ympillä. Jokainen jäljellä oleva valusanko ym-20 pättiin lisäten ymppejä 0,30 %:n lejeerinkitasoon. Valmistettiin 4C-jäähdytystankoja normin ASTM 367-60 mukaisesti ja jähmeen syvyydet mitattiin. Kolmen näytteen jäh-mesyvyyksien keskimääräiset tulokset ovat seuraavat: Taulukko X

25 Jähmeen syvyys, mm

Ei ymppiä 14,8 Tämän keksinnön ymppi 2,4

Kaupallinen ymppi 6,2

Strontiumia sisältävä kaupallinen piipitoinen 30 ymppi saatiin yhtiöltä Elkem Metals Co ja sitä myydään kauppanimellä Superseed.

Käy helposti ilmi, että tämän keksinnön ymppi tuottaa paljon paremmat tulokset kuin tavanomainen kaupallinen ymppi tai käsittelemätön näyte.

35 On ymmärrettävä, että tämän keksinnön edullisten 19 83540 toteutusmuotojen, jotka on tähän valittu kuvaamistarkoi-tuksessa, on tarkoitettu kattavan kaikki tämän keksinnön edullisten toteutusmuotojen muutokset ja modifikaatiot, jotka eivät muodosta poikkeamaa tämän keksinnön hengestä 5 ja suojapiiristä.

Claims

20 83540

1. Piirautaa oleva valuraudan ymppäysaine, tunnettu siitä, että se sisältää 15 - 90 % piitä, 5 0,1 - 10 % strontiumia, 0,1 - 15 % zirkoniumia, 0,1 - 20 % titaania, alle 0,1 % kalsiumia, jolloin loput, epäpuhtauksia lukuunottamatta, on rautaa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen ymppäysaine, tunnettu siitä, että se sisältää 0,4 - 4 % stron- 10 tiumia, 0,1 - 10 % zirkoniumia ja 0,3 - 10 % titaania. 21 83540