NL8500811A - Werkwijze voor het bereiden van een gietijzer met vermiculaar grafiet. - Google Patents

Description

i V.O.7057

Werkwijze voor het bereiden van een gietijzer met vermiculaar grafiet.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het bereiden van een gietijzer met vermiculaargrafiet.

Gietijzer met vermiculaargrafiet (GGVj is als materiaal te plaatsen tussen gietijzer met lamellengrafiet (GGD en gietijzer met kogel-5 grafiet (GGG). Vanwege de bijzondere mechanische eigenschappen, zoals treksterkte, taaiheid en elasticiteitsmodulus is dit materiaal superieur aan GGD. Tegenover het materiaal GGG bezit gietijzer met vermiculaargrafiet een hogere warmtegeleidbaarheid en gunstiger rekgedrag (Verzugs-verhalten) bij temperatuurbelasting, en onderscheidt zich in het bijzon-10 der door betere giettechnische eigenschappen.

De vraag naar het materiaal GGV is in de laatste jaren sterk gestegen. De beheersing van een trefzekere, reproduceerbare bereidingswijze kon echter deze stijging niet bijbenen, zodat in vele bedrijven van de bereiding van GGV afgezien werd. Men is namelijk niet bereid een 15 grote spreiding bij de bereiding op de koop toe te nemen.

Uit het Duitse Offenlegungsschrift 2458033 is een werkwijze bekend waarbij een uitgangssmelt met magnesium voorbehandeld wordt tot het zwavelgehalte tot 0,01% S gedaald is en waarbij de tijd tussen een mag-nesiumbehandeling en de toevoeging van zeldzame aardemetalen zodanig is, 20 dat geen vorming van kogelgrafiet plaats vindt.

Verder is uit het Duitse Offenlegungsschrift 2458033 een werkwijze bekend, waarbij het uitgangsijzer voor de behandeling met zeldzame aardemetalen (bijvoorbeeld ceriummengmetaal) aan een magnesiumbehandeling onderworpen wordt, waarbij de hoeveelheid toegevoegd magnesium zodanig 25 is, dat het zwavel tot op waarden van ten hoogste 0,01% verwijderd wordt, terwijl slechts een zo geringe hoeveelheid magnesium in het ijzer opgelost blijft dat deze niet voldoende is om tot afscheiding van kogelvormig grafiet te leiden.

Het is het doel van de onderhavige uitvinding de bekende werk-30 wijze zodanig te verbeteren, dat op snelle, trefzekere en reproduceerbare wijze gietijzer met vermiculaargrafiet te vervaardigen is.

Dit doel wordt volgens de uitvinding bereikt door de kenmerkende eigenschappen in het kenmerk van de eerste conclusie. Voorkeursuitvoeringsvormen blijken uit de afhankelijke conclusies.

85 0 0 8.1 1 * è -2-

De werkwijze volgens de uitvinding onderscheidt zich van de tot op heden toegepaste werkwijze in het bijzonder daardoor, dat de bereiding niet langs directe weg plaats vindt maar veeleer indirect, dat wil zeggen in twee stappen.

5 Aanvankelijk wordt een uitgangssmelt bereikt, namelijk een GGG- smelt. Deze bereidingswijze wordt door aanvraagster met een perfecte trefzekerheid beheerst, niet in het minst omdat de allereerste voorstellen voor de bereiding van GGG-smelt afkomstig zijn van aanvraagster.

Deze GGG-smelt wordt door ontzwavelen, deoxyderen en legeren met magne-10 sium van de smelt bereid. Als de bereiding van de GGG-smelt in een door aanvraagster ontwikkelde converter plaats vindt, dan kan op een nagenoeg constant zwavel- en zuurstofgehalte gerekend worden. Dit is een bijzonder voordeel, omdat bij de bereiding van een gietijzer volgens de uitvinding met vermiculaargrafiet op deze wijze in de eerste trap van 15 de bereiding reeds een aanzienlijke vermindering van de strooilng bereikt wordt, respectievelijk volledig, uitgeschakeld wordt. Dit heeft op de reproduceerbaarheid van de eindsmelt een belangrijke invloed. Natuurlijk kan men GGG ook via een andere- werkwijze bereiden.

Bij de tweede trap van de werkwijze wordt dan aan de GGG-smelt 20 een zwavelhoudende stof toegevoegd volgens de vergelijking S = A . Mg - B.

Daarbij betekent: S = de toegevoegde hoeveelheid van de zwavelhoudende stof als zuiver zwavel in gew.%, 25 Mg = het magnesiumgehalte van de uitgangssmelt in gew.% A = de magnesiumfactor: 0,9 < A < 1,2; B = de zwavelconstante: - 0,02 S B < + 0,05.

De toevoeging van de zwavelhoudende stof kan in elementaire vorm plaats vinden of in gebonden vorm, bijvoorbeeld als sulfidische erts 30 of als ijzersulfide. Het is ook mogelijk , dat de zwavel als chemisch elementair en/of gebonden zwavel met een of meer andere stoffen toegevoegd wordt. Door de toevoeging van aanvullende hoeveelheden zwavel wordt de sferolytische vorm van het grafiet veranderd.

Aan de hand van enkele voorbeelden wordt hierna de uitvinding 35 nader toegelicht.

8500811 -3-

VOORBEELD I

Aan een volgens de NiMg-werkwijze bereide GGG-smelt met de volgende samenstelling

3,54 gew.% C

5 2,27 gew.% Si

0,12 gew.% Mn 0,02 gew.% Cu 0,01 gew.% P 0,92 gew.% Ni 10 0,006 gew.% S

0,079 gew.% Mg wordt volgens de vergelijking S = A . Mg -B,0,050 gew.% S in de vorm van zwavelkies (40% S) toegevoegd, en met 0,3 gew.% FeSi 75 geënt.

De gietstukken bezitten afhankelijk van de wanddikte 50% (5 mm) tot 15 80% (40 mm) grafietvorm III, waarbij de rest V + VI is (volgens VDG- merkblad P 441).

VOORBEELD II

Aan een eveneens volgens de NiMg-werkwijze bereide GGG-smelt met de samenstelling 20 3,52 gew.% C

2,32 gew.% Si 0,12 gew.% ito 0,02 gew.% Cu 0,71 gew.% Ni 25 0,005 gew.% S

0,052 gew.% Mg werd volgens de vergelijking S = A . Mg - B, 0,020 gew.% S in de vorm van zwavelijzer (40% S) toegevoegd en met 0,3 gew.% FeSi geënt. Het gegoten gietholtemonster met wanddikte van 15-18 mm bevat 70% grafiet-30 vorm III, waarbij de rest V + VI was (volgens VDG-merkblad P 441) en was vrij van gietholten. Het gietijzer toonde derhalve een met grijs ruw staal vergelijkbaar gietgedrag.

85 00 8 1 1 > > -4-

VQQRBEELD III

Aan een volgens de +GF+-convertewerkwijze bereide GGG-smelt met de samenstelling

3,50 gew.% C

5 2,03 gew.% Si 0,10 gew.% Mn 0,006 gew.% S 0,055 gew.% Mg werd volgens de vergelijking S = A . Mg - B, 0,041 gew.% S in de vorm 10 van een 18 gew.% S bevattend mengsel, samengemengd met 0,3 gew.%

FeSi 75, toegevoegd. De giet stukken bezitten afhankelijk van· de wanddikte 80% (6 mm) tot 95% (30 mm) grafietvorm III, terwijl de rest V + VI is (volgens VDG-merkblad P 441).

VOORBEELD IV

15 Asm een volgens de +GF+-converterwerkwij ze bereide GGG-smelt met de samenstelling

3,57 gew.% C

2,06 gew.% Si 0,41 gew.% Mn 20 0,11 gew.% Cu 0,05 gew.% P 0,006 gew.% S 0,045 gew.% Mg werd volgens de vergelijking S = A . Mg - B, 0,035 gew.% S in de vorm 25 van magneetkies (36% S) toegevoegd. In het gietsysteem was een schuim-keramisch filter aangebracht, waarvoor een brokvorm-entmiddel gelegd werd. De gietstukken bezaten afhankelijk van de wanddikte 50% (5 mm) tot 80% (40 mm) grafietvorm III, terwijl de rest V + VI was (volgens VDG-merkblad P 441).

30 VOORBEELD V

Als uitgangssmelt werd een GGG-smelt bereid volgens de NiMg-werk-wijze met de volgende samenstelling:

3.5 gew.% C

2.5 gew.% Si > 35 0,15 gew.% Mn 0,05 gew.% Cu 8500811 *' - - -5- 0,05 gew.% P 0,005 gew.% S 0,06 gew.% Mg rest ijzer.

5 Door toevoeging van 0,02 gew.% FeS en een entmiddel, bij voorkeur

FeSi 75 werd een Mg-S-verhouding van 1,27 in de eindsmelt ingesteld.

Uit een structuuranalyse bleek, dat 90% van het grafietaandeel een grafietvorm III volgens VDG-merkblad P441 bezat. De overblij.vende 10% kon toegeschreven worden aan groepen V en VI.

10 Met de eindsmelt werden gietstukken met een modulus 0,3-2,5 cm af gegoten.

Het bijzondere voordeel van de werkwijze volgens de onderhavige uitvinding bestaat daaruit, dat eerst een GGG-smelt bereid wordt waarvan de eigenschappen precies bekend zijn. Vervolgens wordt aanvullend 15 zwavel bijgemengd, waarbij de toe te voegen hoeveelheid eenvoudig uit precies bekende kenwaarden van de GGG-smelt afgeleid kan worden. Daaruit resulteert de trefzekere en reproduceerbare bereiding van het gietijzer met vermiculaargrafiet. Bovendien kan met hetzelfde ijzer in automatische inrichtingen een naar keuze GGG of GGV bereid worden, aangezien de 20 steeds per bak benodigde hoeveelheid ijzer door toevoeging van zwavel in de gietpannen verkregen wordt.

Indien nodig kan met de toevoeging van zwavelhoudende stoffen tegelijkertijd ook een entstof toegevoegd worden. De entstof kan echter ook eerst in de gietstraal of zelfs in de vorm ingebracht worden.

25 De werkwijze volgens de uitvinding kan meer in het bijzonder met een gietpan of ook een transportketel, enz. uitgevoerd worden.

85 00 8 1 1

Claims (11)

1. Werkwijze voor het bereiden van een gietijzer met vermiculaar-grafiet, waarbij een Mg/S-verhouding in het gebied van 2:1 tot 1:1 ingesteld wordt, met het kenmerk, dat als uitgangssmelt een smelt van gietijzer met kogelgrafiet. toegepast wordt, waarvan de magnesium-zwavelver- 5 houding door toevoeging van een zwavelhoudende stof veranderd wordt.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als uitgangssmelt een gietij zersmelt toegepast wordt waarvan de chemische samenstelling zo ingesteld wordt, dat een daaruit verkregen gietstuk in hoofdzaak kogelgrafietvormen bezit, waarbij ten minste 60% overeen- 10 komen met de vorm V + VI volgens VDG-merkblad P 441.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aan de uitgangssmelt een zwavelhoudende stof toegevoegd wordt, waarbij de toegevoegde hoeveelheid, betrokken op zuiver zwavel overeenkomt met de volgende formule:

15 S = A . Mg - B, waarbij S * de toe te voegen hoeveelheid zwavelhoudende stof, als zuiver zwavel in gew.% Mg = magnesium van de uitgangssmelt in gew.%, A » magnesiumfactor: 0,9 έ A έ 1,2 20 Β = zwavelconstante :-0,02 SB S +0,05. 4» Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de zwavel- bevattende stof een mengsel uit elementair en/of gebonden zwavel is, waarbij het mengsel aanvullend een of meer andere stoffen bevat zoals cerium, cerium-mengmetaal,. titaan, calcium, aluminium, zirkoon, en 25 bismuth.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat tegelijk met het de zwavel bevattende stof een entstof, bijvoorbeeld FeSi aan de smelt wordt toegevoerd.

6. Werkwijze volgens conclusie 1/ met het kenmerk, dat de zwavel-30 bevattende stof in de gietstraal en/of in de vorm ingebracht wordt.

7. Werkwijze volgens conclusie 1-6, met het kenmerk, dat de reac-tieprodukten die gevormd zijn door de toevoeging van de zwavelbevattende 8500811 -7- stof door het inzetten van filters in het gietsysteem verhinderd worden van indringen in het gietstuk.

8. Werkwijze volgens conclusie 3, met het kenmerk, dat de zwavel-bevattende stof enerzijds zuiver zwavel is, anderzijds chemisch aan 5 andere elementen gebonden of in een mengsel aanwezig is, bijvoorbeeld zwavelkies, sulfidische erts, ijzersulfide of magneetkies.

9. Werkwijze volgens een der conclusies 1-8, met het kenmerk, dat als uitgangssmelt gietijzer met kogelgrafiet toegepast wordt, welk gietijzer behandeld is in een converter.

10. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens een der conclusies 1-9, met het kenmerk/ dat deze inrichting een transportketel, een gietpan of een ingietoven met een beschermend gas is.

11. Toepassing van de werkwijze volgens de conclusies 1-9 in een vormgietinrichting, waarbij naar keuze afwisselend GGG respectievelijk 15 GGV gegoten wordt, op die wijze dat de toevoeging van zwavel op de hoeveelheid van het benodigde ijzer voor de betreffende vorm afgestemd is. 8500811