NL9002548A

NL9002548A - Werkwijze voor een magnesiumbehandeling en inrichting voor het uitvoeren daarvan.

Info

Publication number: NL9002548A
Application number: NL9002548A
Authority: NL
Inventors: Ivo Henych
Original assignee: Fischer Ag Georg
Priority date: 1989-11-28
Filing date: 1990-11-22
Publication date: 1991-06-17
Also published as: AU637433B2; US5098651A; DE4033182C2; ATA239490A; GB2239029A; CA2030977C; CS591390A3; IT9022052A1; JP2895956B2; AU6767390A; FR2654961A1; FI905860A0; IT1245733B; DE4033182A1; CH679987A5; FI94775C; FI94775B; FR2654961B1; CA2030977A1; AT399514B

Description

Titel: Werkwijze voor een magnesiumbehandeling en inrichting voor het uitvoeren daarvan.

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor een magnesiumbehandeling ter verkrijging van een behandelde smelt met minder dan 100 g/t nietmetallische verontreinigingen, alsmede een inrichting voor de uitvoering van deze werkwijze.

Bij de behandeling'van een ijzersmelt met magnesium met het doel, de grafietmorfologie zo te beïnvloeden, dat grafiet in bolvorm gevormd wordt, ontstaan grotere hoeveelheden van nietmetallische verbindingen, bijvoorbeeld oxide, sulfide en dergelijke. Dit effect wordt door de hoge affiniteit van het magnesium ten opzichte van zuurstof en zwavel veroorzaakt.

Het grootste deel van de nietmetallische reactieprodukten wordt reeds tijdens de behandeling van de ijzersmelt of in de tijdspanne tussen het einde van de behandelings en het afgieten ten gevolge van het onderscheid van het specifieke gewicht van de slakkendeeltjes (ca. 3000 kg/m3) en de smelt (ca. 7000 kg/m3) uitgescheiden. Het is echter bekend, dat een gedeelte van de reactieprodukten, deeltjes, die kleiner dan 12,5 |lm zijn, ook na de gebruikelijke, beschikbare tijd in de smelt zwevend aanwezig zijn.

De flotatiesnelheid kan met relatief goede nauwkeurigheid door de Stock'se vergelijking bepaald worden.

d2 x (5Fe-5slakken) x g x t x 10 L = -------------------------------- 18 X μ L = flotatiehoogte in mm d = deeltjesgrootte in μπι ÖFe = specifiek gewicht ijzer in kg/m3 (7000) 5slakken = specifiek gewicht slakken in kg/m3 (3000) t = flotatietijd in seconden μ = dynamische viscositeit (0,007)

De praktische metingen leverden op, dat bij de gebruikelijke behandelingsmethoden de hoeveelheid zwevende deeltjes tussen 200 en 600 g/t behandeld ijzer ligt, welke hoeveelheid vervolgens met de gietstraal in de af te gieten vorm gegoten wordt. De onderzoeken tonen tegelijk aan, dat deze verontreinigingen, die in het gietstuk aanwezig zijn, de dynamische eigenschappen van het gietstuk aanzienlijk kunnen verminderen. ;

Om de flotatie van de reactieprodukten mogelijk te maken, moest de smelt gedurende langere tijd in de pan blijven staan. Dit heeft evenwel aanzienlijke, in de regel prohibitieve temperatuurverliezen (6-15°C/min.) tengevolge.

Het gebruik van de uit de staalbereiding bekende werkwijze van het spoelen van de smelt met inert gas (N, Ar etc.) veroorzaakt een versterkte oxidatie van het magnesium, die tot vorming van verdere, nieuwe verontreinigingen leidt, waardoor het gewenste doel met deze Werkwijze niet bereikt wordt.

De onderhavige uitvinding heeft tot doel een werkwijze en een inrichting voor te stellen, waarmee de behandelingsreactie zo gestuurd kan worden, dat de nietmetallische verontreinigingen in de behandelde smelt tot een minimum gereduceerd worden.

Dit doel wordt door het kenmerkende deel van conclusie 1 en 9 opgelost.

Verdere voordelige uitvoeringsvormen van de werkwijze volgens de uitvinding komen uit de afhankelijke conclusies naar voren.

Door het gecontroleerd spoelen van de smelten in een reducerende atmosfeer over het oppervlak van de ijzersmelt reeds tijdens de magnesiumbehandeling worden de bij de behandeling ontstane reactieprodukten gecoaguleerd en door de opstijgende magnesiumdampbellen als slakken naar het oppervlak van de smelt getransporteerd. De coagulatie van de reactieprodukten wordt door de ontstane damphoeveelheid en door de mengenergie bewerkstelligd. Dé ervaringen wijzen uit, dat de intensiteit van de coagulatie door het op elkaar botsen van nietmetallische deeltjes ten tijde van hun vorming, d.w.z. op de plaats van de reactie wezenlijk versterkt wordt. De meng-energie kan door de volgende vergelijking bepaald worden:

6,2 x 10 x Q x T (1-273/T) x ln p/pO

E = _

V

E = mengenergie in W/m3 Q = gashoeveelheid in Nl/min.

T = temperatuur in °K

pO = druk op het oppervlak van de smelt in atm.

p = pO + ferrostatische druk in atm.

V = volume van de smelt in m3

De praktische tests wezen uit, dat de hoeveelheid nietmetallische verontreinigingen in de smelt op waarden beneden 100 g/t gereduceerd kunnen worden, wanneer de mengenergie groter is dan 1000 W/m3, de magnesiumdampen in een diepte van ten minste 200 mm onder het oppervlak van de smelt ontstaan en de atmosfeer boven de smelt met magnesiumdamp verzadigd is.

Dit wordt in het volgende aan de hand van een voorbeeld verduidelijkt.

Voorbeeld:

Uit een ijzersmelt met een legeringssamenstelling: C = 3,72 %

Si = 2,3 %

Mu = 0,27 % S = 0,08 % P = 0,05 % werd na een behandeling met zuiver magnesium in een gesloten behandelingsvat met een opening van 30 cm2, waarbij vier reactieopeningen, welke de reactieruimte met de smelt verbinden, een gezamelijke doorsnede van 1,250 mm2 bezitten, na een reactietijd van 60 sec. een monster genomen. De analyse ' gaf 3 ppm zuurstof en 50 ppm zwavel. Er werd een hoeveelheid van 20 g/t aan nietmetallische verontreinigingen berekend. De kwantitatieve metallografische analyse gaf een hoeveelheid nietmetallische verontreinigingen van 23 g/t.

Claims

1. Werkwijze voor de magnesiumbehandeling ter verkrijging van een behandelde smelt met minder dan 100 g/t nietmetallische verontreinigingen, met het kenmerk, dat de behandelingsreactie met het magnesium in een diepte van ten minste 200 mm onder het oppervlak van de smelt zo gestuurd wordt, dat de hoeveelheid van het verdampte magnesium een mengenergie van ten minste 1000 W/m3 aanwijst, waarbij boven het oppervlak van de smelt in het behandelingsvat een niet oxiderende atmosfeer aanwezig is.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als behandelingsmiddel zuiver magnesium in stukjes gebruikt wordt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als behandelingsmiddel magnesiumgranulen toegepast worden.

4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat als behandelingsmiddel een mengsel van zuivere magnesiumgranulen met een reactieneutrale stof, bijvoorbeeld ijzer-splinters etc. met ten minste 40 gew.% magnesium gebruikt wordt.

5. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-4, met het kenmerk, dat de magnesiumopbrengst niet hoger ligt dan bij 75 %.

6. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de uitgangssmelt een zwavelgehalte tussen 0,001 en 0,30 gew.% laat zien.

7. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-6, met het kenmerk, dat de behandelingstemperatuur tussen 1400 en 1530 ingesteld wordt.

8. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-7, met het kenmerk, dat de basiciteit van de behandelingsslakken hoger dan 1 is.

9. Inrichting voor het uitvoeren van de werkwijze volgens de conclusies 1-8, met het kenmerk, dat een reactievat gebruikt wordt, die een van de smelt gescheiden reactieruimte bezit, die van ten minste twee openingen voorzien is, waarmee de verbinding tussen de reactieruimte en de smelt te maken is.

10. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de openingen een gezamenlijke doorsnede van ten minste 500 mm2 bezitten.

11. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat de bovenste opening ten minste 200 mm onder het oppervlak van de smelt geplaatst is.

12. Inrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat het reactievat in het bovenste gedeelte voorzien is van een opening, welke een verbinding met de omgevende atmosfeer teweegbrengt en daarbij over het oppervlak van de smelt een overdruk van magnesiumdamp van ten minste 0,01 bar tot stand brengt.