NO117484B

NO117484B -

Info

Publication number: NO117484B
Application number: NO166183A
Authority: NO
Inventors: P Attenborough
Original assignee: Int Meehanite Metal Co
Priority date: 1965-12-31
Filing date: 1966-12-28
Publication date: 1969-08-18
Also published as: DE1508206A1; NL6618386A; BE692006A; ES335124A1; DK111492B

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for fremstilling av støpejernsartikler med nodulær eller kulegrafitt, særlig for fremstilling av støpejernsartikler med tynne veggsek-sjonér. The present invention relates to a method for the production of cast iron articles with nodular or nodular graphite, in particular for the production of cast iron articles with thin wall sections.

Ved fremstillingen av støpejern er det kjent å tilset-te til smeltet jern såkalte noduliseringsmidler, hvis virkning består i å omdanne grafitten i støpejern til nodulær eller kuleform. Eksempler av slike noduliseringsmidler er metallisk magnesium, magnesiumlegeringer, cerium, sjeldne jordmetaller og al-kali- og jordalkalimetaller som kan brukes enkeltvis eller til-sammen i form av legeringer. Disse noduliseringsmidler er for-holdsvis kostbare , og deres pris ved fremgangsmåten for fremstilling av støpejern med grafitt i denne særlige form er en meget viktig faktor. In the production of cast iron, it is known to add so-called nodulizing agents to molten iron, the effect of which consists in converting the graphite in cast iron into nodular or spherical form. Examples of such nodulizing agents are metallic magnesium, magnesium alloys, cerium, rare earth metals and alkali and alkaline earth metals which can be used individually or together in the form of alloys. These nodulizing agents are relatively expensive, and their price in the process for producing cast iron with graphite in this particular form is a very important factor.

Det er nå funnet at man oppnår like gode og i visse tilfeller bedre resultater enn de som oppnåes ved bruken av noduliseringsmidler i konvensjonelle mengder, ved å behandle smeltet stø-pejern før, under eller etter tilsetningen av en meget minsket mengde av noduliseringsmiddel, med. metan, naturlig gass eller jordgass eller en blanding av dem, blandet'eventuelt med en fortynnings-gass. It has now been found that results as good as, and in certain cases better than, those obtained by the use of nodulizing agents in conventional amounts are obtained by treating molten cast iron before, during or after the addition of a much reduced amount of nodulizing agent, with. methane, natural gas or natural gas or a mixture thereof, optionally mixed with a dilution gas.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således en fremgangsmåte for fremstilling av støpejernsartikler med nodulær eller kulegrafitt, særlig for fremstilling av støpejernsartikler med tynne veggseksjoner, og fremgangsmåten erkarakterisert vedat metan, naturgass eller jordgass eller en blanding av disse innføres i smeltet støpejern med et maksimalt svovelinnhold av 0,1 %, fortrinnsvis et maksimalt innhold av 0,03 %, før, under eller etter tilsetningen til det smeltede jern av en mengde av et noduleringsmiddel opptil 70 % av den mengde som normalt er nødvendig for å danne kulegrafitt eller nodulær grafitt i støpejernet. The present invention thus provides a method for the production of cast iron articles with nodular or nodular graphite, in particular for the production of cast iron articles with thin wall sections, and the method is characterized by the fact that methane, natural gas or natural gas or a mixture of these is introduced into molten cast iron with a maximum sulfur content of 0.1 %, preferably a maximum content of 0.03%, before, during or after the addition to the molten iron of an amount of a nodulating agent up to 70% of the amount normally required to form nodular graphite or nodular graphite in the cast iron.

I Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har den hovedfordel at det er mulig å erholde støpejern med den nødvendige grafitt-struktur og også å minske betydelig de omkostninger som er forbun-det med tilsetningen av noduliseringsmidler. The method according to the invention has the main advantage that it is possible to obtain cast iron with the required graphite structure and also to significantly reduce the costs associated with the addition of nodulizing agents.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan særlig brukes i forbindelse med fremstillingen av støpejern med tynne veggseksjoner, f.eks. veggseksjoner med en tykkelse på under 25 mm. Det er velkjent at det under fremstillingen av tynne' veggseksjoner av denne type oppstår store vanskeligheter på grunn av nærværet av frie! karbider i det støpte metall. Det er også kjent at mengden av frie karbider i tynne veggseksjoner kan minskes ved å minske mengden av magnesium i støpejernet og ved å minske mengden av noduliseringsmiddel tilsatt pr. tonn av metallet. Det er imidlertid også kjent at under normale betingelser vil en minsking av mengden av noduliseringsmidlet resultere i dannelsen av et produkt i hvilket grafitten ikke er nodulær eller kuleformet. Det var således tidligere nødvendig å gjøre et valg når støpejernet skulle brukes for fremstilling av tynne veggseksjoner, om seksjonene skal inne-holde frie karbider eller om nærværet av frie karbider skal unn-gåes, men grafitten skal være til stede i en annen form enn den nodul<i>ære eller kuleformete. The method according to the invention can particularly be used in connection with the production of cast iron with thin wall sections, e.g. wall sections with a thickness of less than 25 mm. It is well known that during the manufacture of thin' wall sections of this type great difficulties arise due to the presence of free! carbides in the cast metal. It is also known that the amount of free carbides in thin wall sections can be reduced by reducing the amount of magnesium in the cast iron and by reducing the amount of nodulizing agent added per tons of the metal. However, it is also known that under normal conditions a reduction in the amount of the nodulizing agent will result in the formation of a product in which the graphite is not nodular or spherical. It was thus previously necessary to make a choice when the cast iron was to be used for the production of thin wall sections, whether the sections should contain free carbides or whether the presence of free carbides should be avoided, but the graphite should be present in a form other than the nodular or spherical.

I forbindelse med fremstillingen av tynne veggseksjoner er det viktig å skjønne at mengden av frie karbider som er til ste- In connection with the production of thin wall sections, it is important to understand that the amount of free carbides that are

de i tynne veggseksjoner øker når veggseksjonen av støpestykket minsker, eller når kjølehastigheten av støpestykket fra flytende tilstand øker. Det er klart at jo tynnere veggseksjonen er, des-to hurtigere vil metallet brukt for å støpe den avkjøles. I visse tilfeller, f.eks. ved støpninger helt mot en metalloverflate, eller når man bruker et kjøleinnlegg, eller ved sentrifugalstøp-ning av rør, kan kjølehastigheten være tilstrekkelig stor til å forårsake riss i støpestykket. those in thin wall sections increase as the wall section of the casting decreases, or as the cooling rate of the casting from the liquid state increases. It is clear that the thinner the wall section, the faster the metal used to cast it will cool. In certain cases, e.g. with castings completely against a metal surface, or when using a cooling insert, or with centrifugal casting of pipes, the cooling rate can be sufficiently large to cause cracks in the casting.

Når man bruker fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, er det således mulig å erholde støpejern i hvilket grafitt er full-stendig til stede i nodulær eller kuleform, og samtidig å bruke en meget mindre mengde av noduliseringsmiddel som resulterer i fraværet av frie karbider i det støpte metall. En særlig anven-delse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen består således i behandlingen av støpejern som skal brukes for støpning av tynne veggseksjoner. When using the method according to the invention, it is thus possible to obtain cast iron in which graphite is completely present in nodular or spherical form, and at the same time to use a much smaller amount of nodulizing agent which results in the absence of free carbides in the cast metal. A particular application of the method according to the invention thus consists in the treatment of cast iron which is to be used for casting thin wall sections.

Den faktiske behandlingsteknikk ved behandlingen av smeltet støpejern i henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ikke kritisk. Det eneste som er nødvendig er at metan, naturlig eller jordgass eller en blanding derav innføres i det smeltede neta11 i forbindelse med tilsetningen av en liten mengde av et noduliseringsmiddel. The actual treatment technique in the treatment of molten cast iron according to the method according to the invention is not critical. All that is necessary is that methane, natural or natural gas or a mixture thereof be introduced into the molten neta11 in conjunction with the addition of a small amount of a nodulizing agent.

Foreliggende oppfinnelse angår således også en fremgangsmåte for fremstilling av støpejern med tynne veggseksjoner,karakterisert vedå danne støpestykket fra smeltet støpejern som ble behandlet ved innføring av metan, jordgass eller naturlig gass eller en kombinasjon av dem,i forbindelse med tilsetningen av en mengde noduliseringsmiddel som er mindre enn den som er nødvendig for å danne kuleformet eller nodulær grafitt i støpejernet. The present invention thus also relates to a method for producing cast iron with thin wall sections, characterized by forming the casting from molten cast iron that has been treated by introducing methane, natural gas or natural gas or a combination thereof, in connection with the addition of an amount of nodulizing agent which is less than that required to form spheroidal or nodular graphite in the cast iron.

Oppfinnelsen vil illustreres i det følgende ved hjelp av eksemplene. The invention will be illustrated in the following by means of the examples.

Eksempel 1Example 1

Behandlingsmetoden består i å boble gass gjennom flytende jern, over en porøs ildfast propp anbragt i bunnen av støpeøsen eller av en metallbeholder. The treatment method consists in bubbling gas through liquid iron, over a porous refractory plug placed in the bottom of the ladle or of a metal container.

500 kg smeltet jern ble avsvovlet ved innføring av 2 vektprosent av kalsiumkarbid på metalloverflaten i støpeøsen, og ved å omrøre metallet med en nitrogenstrøm i 2 minutter. Volu-met av nitrogen er uten betydning, og gasstrømmen reguleres bare for å gi en god omrøringseffekt av kalsiumkarbid i metallet. 500 kg of molten iron was desulphurised by introducing 2% by weight of calcium carbide onto the metal surface in the ladle, and by stirring the metal with a stream of nitrogen for 2 minutes. The volume of nitrogen is unimportant, and the gas flow is only regulated to give a good stirring effect of calcium carbide in the metal.

Det smeltede jern ble deretter behandlet med metangass i lh minutt, med en gassinnføringshastighet på 15 til 20 liter pr..minutt. The molten iron was then treated with methane gas for 1h minutes, with a gas feed rate of 15 to 20 liters per minute.

Noduliseringsmidlet ble deretter innført på overflaten avi jernbadet under behandlingen med metangass med en hastighet på 15 til 20 litér pr. minutt. The nodulating agent was then introduced to the surface of the iron bath during the treatment with methane gas at a rate of 15 to 20 liters per hour. minute.

Eksempel 2Example 2

I dette eksempel var den brukte bæregass naturlig gass inneholdende 14 volumprosent av nitrogen og 81 volumprosent metan. In this example, the carrier gas used was natural gas containing 14% by volume of nitrogen and 81% by volume of methane.

Et bad.av 1500 kg smeltet metall ble avsvovlet ved inn-sprøytning av 3 vektprosent kalsiumkarbid innført i en strøm av naturlig gass. A bath of 1500 kg of molten metal was desulphurised by injecting 3% by weight of calcium carbide introduced into a stream of natural gas.

I dette tilfelle inneholdt noduliseringsmidlet 9 % magnesium og 2 % cerium. Når man som bæregass bruker bare nitrogengass, var mengden av noduliseringsmidlet som er nødvendig normalt 1,2 vektprosent av det behandlede jern for å oppnå grafitt i kuleform i veggseksjoner med en tykkelse., av 15 mm. Det er funnet at når metallet omrøres ved hjelp av naturlig gass brukt som bærer i innsprøytingsprosessen, trenges det ca. 0,5 % av noduliseringsmidlet for å gi kuleformet grafitt i veggseksjoner på 15 mm, og at frie karbider er fraværende i veggseksjoner med en så liten tykkelse som 5 mm. In this case, the nodulizer contained 9% magnesium and 2% cerium. When only nitrogen gas is used as the carrier gas, the amount of nodulizer required was normally 1.2% by weight of the treated iron to obtain spherical graphite in wall sections having a thickness of 15 mm. It has been found that when the metal is stirred using natural gas used as a carrier in the injection process, approx. 0.5% of the nodulizer to give spheroidal graphite in wall sections of 15 mm, and that free carbides are absent in wall sections as small as 5 mm.

Analysen av metallet før og etter behandlingen var:The analysis of the metal before and after treatment was:

Eksempel 3 Example 3

Eksempel 1 og 2 angår støpning i sandformerl Det er kjent at metallkokiller kjent som "kjølekokiller" øker tilbøyelig-heten til dannelsen av frie karbider i strukturen. Det er funnet at ved å bruke den beskrevne behandling med metan og naturlig gass kan støpejern med kulegrafitt fremstilles i metallkokillér- med en vesentlig minsking av frie karbider. Examples 1 and 2 relate to casting in sand molds. It is known that metal molds known as "cooling molds" increase the tendency to the formation of free carbides in the structure. It has been found that by using the described treatment with methane and natural gas, cast iron with nodular graphite can be produced in metal molds - with a significant reduction of free carbides.

Eksempel 4Example 4

Minskingen av mengden av noduliseringsmidlet ved behandlingen med metan og naturlig gass angår også tykke veggseksjoner. Når man f.eks. bruker som bærer bare nitrogengass under innsprøyt-ningsprosessen, trenges ca. 1,7 % av noduliseringsmidlet, som gitt i eksempel 2, for å behandle veggseksjoner på 250 mm. Det er funnet at når man bruker naturlig gass, kan mengden av noduliseringsmidlet minskes til 0,8 til 1,3 % for veggseksjoner med denne stør-relse. The reduction in the amount of the nodulizer by the treatment with methane and natural gas also concerns thick wall sections. When you e.g. user who only carries nitrogen gas during the injection process, approx. 1.7% of the nodulating agent, as given in Example 2, to treat wall sections of 250 mm. It has been found that when natural gas is used, the amount of nodulizing agent can be reduced to 0.8 to 1.3% for wall sections of this size.

Claims

Process for the manufacture of cast iron articles

with nodular or nodular graphite, in particular for the production of cast iron articles with thin wall sections, characterized in that methane, natural gas or natural gas or a mixture of these is introduced into molten cast iron with a maximum sulfur content of 0.1%, preferably a maximum content of 0, 03%, before, during or after the addition to the molten iron of an amount of a nodulating agent up to 70% of the amount normally necessary to form nodular graphite or nodular graphite in the cast iron.