NO122791B

NO122791B -

Info

Publication number: NO122791B
Application number: NO0777/68A
Authority: NO
Inventors: O Tombrock
Original assignee: Int Meehanite Metal Co
Priority date: 1967-03-02
Filing date: 1968-03-01
Publication date: 1971-08-16
Also published as: NL6802773A; CH485856A; BE711562A; NL150850B; GB1224313A; SE328010B; AT288457B

Description

Fremgangsmåte for behandling av smeltede metaller med et tilsetningsstoff som er flyktig ved temperaturen for det smeltede metall, særlig for behandling av støpejern med magnesium eller magnesiumlegeringer. Process for treating molten metals with an additive which is volatile at the temperature of the molten metal, in particular for treating cast iron with magnesium or magnesium alloys.

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for behandling av smeltede metaller med et tilsetningsstoff som er flyktig ved temperaturen for det smeltede metall, særlig for behandling av støpejern med magnesium eller magnesiumlegeringer. The present invention relates to a method for treating molten metals with an additive which is volatile at the temperature of the molten metal, in particular for treating cast iron with magnesium or magnesium alloys.

Fremgangsmåter for fremstilling av støpejern med sfæroi-dalt, eller nodulært grafitt omfatter normalt behandlingen av støpe-jernet i flytende tilstand med metallisk magnesium eller legerin- Processes for the production of cast iron with spheroidal or nodular graphite normally include the treatment of the cast iron in a liquid state with metallic magnesium or alloy

ger, kjemiske forbindelser eller blandinger som inneholder magne- gers, chemical compounds or mixtures containing magnesium

sium. Magnesium er flyktig ved temperaturer for behandlingen og reaksjonen mellom magnesium og det flytende jern kan være overord-entlig voldsom. Det er av vesentlig betydning å nedsette voldsom-heten av reaksjonen og/eller å nedsette tapet av magnesium for å kontrollere effektiviteten og ydeevnen for behandlingen. sium. Magnesium is volatile at processing temperatures and the reaction between magnesium and the liquid iron can be extremely violent. It is essential to reduce the severity of the reaction and/or to reduce the loss of magnesium in order to control the efficiency and performance of the treatment.

En kjent fremgangsmåte for å redusere reaksjonens vold-somhet er å tilsette magnesium fortynnet i form av en jernlege-ring. A known method for reducing the violence of the reaction is to add diluted magnesium in the form of an iron alloy ring.

En annen fremgangsmåte er å anbringe en legering av magnesium eller metallisk magnesium i et beskyttende lag eller "sand-wich" av stålspon eller stålavfall ved bunnen av støpeøsen, eller i en fordypning anbragt i bunnen av støpeøsen. Ved disse frem-gangsmåter forsinkes reaksjonen mellom magnesium og det flytende metall inntil magnesiumet eller magnesiumet som inneholdes i lege-ringen, frigjøres ved oppløsning i det flytende jern eller inntil det beskyttende lag er oppløst av det flytende jern så at magnesium frigjøres. Effektiviteten av reaksjonen bestemmes, bl.a. faktorer, av høyden av det flytende metall over magnesiumet eller magnesiumlegeringen, og det tidspunkt ved hvilket reaksjonen igangsettes, eller "forsinkningstiden" beror på den tid som kreves for å smelte det beskyttende lag av stålspon som dekker magnesiumet eller magnesiumlegeringen. Dette avhenger på sin side av temperaturen av det flytende metall, temperaturen av beholderen eller • støpeøsen som anvendes for behandlingen, tykkelsen av det beskyttende lag av stålspon og på tykkelsen og mengden av stålstykker som anvendes. De fleste av disse faktorer kan ikke nøyaktig kont-rolleres i praksis og følgelig kan ikke "forsinkningstiden" reguleres på en nøyaktig måte. Another method is to place an alloy of magnesium or metallic magnesium in a protective layer or "sand-wich" of steel shavings or steel waste at the bottom of the ladle, or in a recess placed in the bottom of the ladle. In these methods, the reaction between magnesium and the liquid metal is delayed until the magnesium or the magnesium contained in the alloy ring is released by dissolution in the liquid iron or until the protective layer is dissolved by the liquid iron so that the magnesium is released. The effectiveness of the reaction is determined, i.a. factors, of the height of the liquid metal above the magnesium or magnesium alloy, and the time at which the reaction is initiated, or the "delay time", depends on the time required to melt the protective layer of steel shavings covering the magnesium or magnesium alloy. This in turn depends on the temperature of the liquid metal, the temperature of the container or • ladle used for the treatment, the thickness of the protective layer of steel shavings and on the thickness and quantity of steel pieces used. Most of these factors cannot be precisely controlled in practice and consequently the "delay time" cannot be regulated in an accurate way.

Oppfinneren har nu funnet en fremgangsmåte hvorved "forsinkningstiden" og reaksjonshastigheten kan reguleres på en nøyak-tig måte. Reaksjonen mellom et flyktig tilsetningsstoff og smeltet metall, f.eks. reaksjonen mellom magnesium eller en magnesium-legering eller en blanding som inneholder magnesium og det smeltede støpejern kan innledes eller igangsettes ved et på forhånd bestemt tidspunkt, f.eks. når støpeøsen er halvfull med flytende jern, fullstendig full og også etter at støpeøsen er holdt full med flytende jern for en periode opptil 30 minutter eller lenger, alt etter det som man finner ønskelig. Denne oppholdsperiode for den fylte støpeøse før igangsetningen eller den plutselige innled-ning av reaksjonen kan betegnes som inkubasjonstiden. Det er in-gen grense for denne inkubasjonstid så lenge det flytende metall er tilstrekkelig varmt til å kunne helles ned i formene. The inventor has now found a method by which the "delay time" and the reaction speed can be regulated in a precise manner. The reaction between a volatile additive and molten metal, e.g. the reaction between magnesium or a magnesium alloy or a mixture containing magnesium and the molten cast iron can be initiated or initiated at a predetermined time, e.g. when the ladle is half full of liquid iron, completely full and also after the ladle has been kept full of liquid iron for a period up to 30 minutes or longer, depending on what is found desirable. This residence period for the filled ladle before the initiation or the sudden initiation of the reaction can be referred to as the incubation period. There is no limit to this incubation time as long as the liquid metal is sufficiently hot to be poured into the moulds.

I henhold til det foran anførte går oppfinnelsen ut på en fremgangsmåte for behandling av smeltede metaller med et tilsetningsstoff som er flyktig ved temperaturen for det smeltede metall, særlig for behandling av støpejern med magnesium eller magnesiumlegeringer, ved hvilken kontakten mellom det smeltede metall og tilsetningsstoffet forhindres av et beskyttende lag av et materiale som ikke deltar direkte i reaksjonen mellom tilsetningsstoffet og det smeltede metall, og som ikke oppløses i det smeltede metall eller smelter ved temperaturen for det smeltede metall , og det karakteristiske ved fremgangsmåten er at etter en på forhånd bestemt tidsperiode ødelegges det beskyttende lag mekanisk, f.eks. ved å bryte det med.en metallstang, slik at det smeltede metall får adgang til tilsetningsstoffet. Som beskyttende lag anvendes særlig fordelaktig kornformet kalksten eller sand. According to the foregoing, the invention concerns a method for treating molten metals with an additive which is volatile at the temperature of the molten metal, in particular for treating cast iron with magnesium or magnesium alloys, whereby contact between the molten metal and the additive is prevented of a protective layer of a material which does not participate directly in the reaction between the additive and the molten metal, and which does not dissolve in the molten metal or melt at the temperature of the molten metal, and the characteristic of the method is that after a predetermined period of time the protective layer is destroyed mechanically, e.g. by breaking it with a metal rod, so that the molten metal has access to the additive. Granular limestone or sand is particularly advantageously used as a protective layer.

Det tilveiebringes således en fremgangsmåte for behandling av smeltede metaller med' et tilsatt flyktig stoff ved temperaturen for det smeltede metall, ved hvilken det smeltede metall innføres i en beholder som er utstyrt med et kammer tilveiebragt i en del av beholderens bunn og dette kammer inneholder tilsetningsstoffet som dekkes, så at kammeret fylles med et lag av beskyttende materiale av den art som er definert i det følgende, og det smeltede metall tilsettes til beholderen slik at det ikke med én gang eller straks faller eller støter på av laget av det beskyttende materiale og etter at beholderen er blitt fylt til det ønskede nivå og ved en på forhånd fastsatt tid ødelegges eller fjernes det beskyttende lag mekanisk slik at det smeltede metall får adgang til tilsetningsstoffet . A method is thus provided for treating molten metals with an added volatile substance at the temperature of the molten metal, whereby the molten metal is introduced into a container which is equipped with a chamber provided in part of the bottom of the container and this chamber contains the additive which is covered, so that the chamber is filled with a layer of protective material of the kind defined below, and the molten metal is added to the container in such a way that it does not at once or immediately fall or impinge on the layer of protective material and after the container has been filled to the desired level and at a predetermined time, the protective layer is mechanically destroyed or removed so that the molten metal has access to the additive.

Dimensjonene av nevnte kammer er ikke av kritisk betydning, men normalt bør dets horisontale tverrsnittsareal være ca. en tredjedel av tverrsnittsarealet av støpeøsens bunn eller gulv. Volumet av kammeret skal fortrinnsvis være tilstrekkelig stort til at det kan inneholde tilsetningsstoffet sammen med laget av beskyttende materiale , slik at toppoverflaten eller den øvre flate av det beskyttende lag ligger i samme plan som toppen av veggen som definerer kammeret. Kammeret kan være en fordypning i bunnen eller gulvet til beholderen, eller det kan bygges opp på beholderens bunn eller gulv. The dimensions of said chamber are not of critical importance, but normally its horizontal cross-sectional area should be approx. one third of the cross-sectional area of the ladle's bottom or floor. The volume of the chamber should preferably be sufficiently large that it can contain the additive together with the layer of protective material, so that the top surface or the upper surface of the protective layer lies in the same plane as the top of the wall that defines the chamber. The chamber can be a recess in the bottom or floor of the container, or it can be built up on the bottom or floor of the container.

Uttrykket beskyttende materiale som her anvendes, skal forståes å omfatte et hvilket som helst materiale som ikke direkte deltar i reaksjonen mellom tilsetningsstoffet og det smeltede metall og som ikke oppløses i det smeltede metall eller smelter ved det smeltede metalls temperatur. The term protective material used here shall be understood to include any material which does not directly participate in the reaction between the additive and the molten metal and which does not dissolve in the molten metal or melt at the molten metal's temperature.

Laget av det beskyttende materiale bør fortrinnsvis være 20 til 60 mm tykt, og foretrukkede eksempler på hensiktsmessige beskyttende materialer er kornformet kalsiumkarbidkornformet kalksten eller sand. The layer of the protective material should preferably be 20 to 60 mm thick, and preferred examples of suitable protective materials are granular calcium carbide granular limestone or sand.

Det er også mulig å redusere dybden av reaksjonskammeret og endog eliminere eller utelate reaksjonskammeret, forutsatt at det beskyttende lag som dekker det flyktige tilsetningsstoff, forblir intakt ved innvirkning av strømmen av smeltet metall som strømmer inn i beholderen eller støpeøsen. Dette kan oppnås ved It is also possible to reduce the depth of the reaction chamber and even eliminate or omit the reaction chamber, provided that the protective layer covering the volatile additive remains intact under the influence of the stream of molten metal flowing into the container or ladle. This can be achieved by

å anbringe tilsetningsstoffet på én side av bunnen av støpeøsen og mot støpeøseveggen. Tilsetningsstoffet dekkes derpå med et lag av det beskyttende materiale som stables opp eller anbringes i en vin-kel av ca. 30° til bunnen av støpeøsen. to place the additive on one side of the bottom of the ladle and against the ladle wall. The additive is then covered with a layer of the protective material which is piled up or placed at an angle of approx. 30° to the bottom of the ladle.

Ved tapping av det smeltede metall ned i beholderen eller støpeøsen ledes metallstrømmen bort fra kammeret eller den dekkede haug eller stabel av tilsetningsstoff slik at laget av beskyttende materiale ikke ødelegges. When pouring the molten metal into the container or ladle, the flow of metal is directed away from the chamber or the covered pile or stack of additive so that the layer of protective material is not destroyed.

Ved utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen tap-pes flytende metall fra en eller annen smelteovn ned i støpeøsen i en forut bestemt mengde. Det vil da ikke finne sted noen reaksjon mellom det flytende metall og tilsetningsstoffet. Reaksjonen kan igangsettes plutselig ved ett eller annet tidspunkt etter at støpeøsen er full, hensiktsmessig ved å innføre en stålstang, f.eks. med et tverrsnitt av 25 mm x 25 m, inn i laget av beskyttende materiale i reaksjonskammeret eller på den dekkede haug av materiale, således at en del av tilsetningsstoffet frigjøres for innvirkning av det flytende metall. Reaksjonen forløper da rolig slik at når tilsetningsstoffet er magnesium eller en legering eller forbindelse av magnesium, vil grafitt gis sfæroidal eller no-dulær form dannet i det smeltede jernmetall. .I det følgende skal anføres et typisk eksempel for opp-finnelsens utførelse i praksis. 1000 kg flytende jern ble tappet fra smelteovnen og med følgende sammensetning: 14 kg av en magnesiumferrosilisiumlegering som inneholdt 6, 5 % magnesium, ble anvendt som tilsetningsstoff. Denne legering ble valgt i dette tilfelle, skjønjt andre legeringer som inneholder magnesium, som eventuelt også kan inneholde cerium, kan anvendes i praksis. Magnesiumferrosilisiumlegeringen ble anbragt i et kammer som var bygget opp på bunnen av støpeøsen og som var fullstendig dekket med 5 kg av kornformet, tørt kalsiumkarbid som dannet et beskyttende lag av en tykkelse av omtrent 25 mm. 1000 kg av det flytende jern ble tappet i løpet av 3 minutter. Støpeøsen som inneholdt det flytende jern ble derpå transportert til stedet hvor støpningen skulle utføres. Reaksjonen mellom magnesiumlegeringen og det flytende jern ble igangsatt 20 minutter etter tap-ningen. Den plutselige igangsetningsprosess ble utført ved å inn-føre en stålstang med en diameter av 30 mm gjennom det flytende jern slik at stangen trengte gjennom det beskyttende lag av kalsiumkarbid som dekket magnesiumlegeringen. Stålstangen ble derpå fjernet. Reaksjonen mellom det flytende jern og magnesiumet for-løp rolig og var tilendebragt i løpet av 2 minutter. Før den plutselige igangsetning fant det ikke sted noen reaksjon av magnesiumet. When carrying out the method according to the invention, liquid metal is dropped from one or another melting furnace into the ladle in a predetermined quantity. No reaction will then take place between the liquid metal and the additive. The reaction can be initiated suddenly at one point or another after the ladle is full, conveniently by introducing a steel rod, e.g. with a cross-section of 25 mm x 25 m, into the layer of protective material in the reaction chamber or on the covered pile of material, so that part of the additive is released for the action of the liquid metal. The reaction then proceeds calmly so that when the additive is magnesium or an alloy or compound of magnesium, graphite will be given in spheroidal or nodular form formed in the molten iron metal. .In what follows, a typical example for the implementation of the invention in practice shall be given. 1000 kg of liquid iron was drawn from the smelting furnace and with the following composition: 14 kg of a magnesium ferrosilicon alloy containing 6.5% magnesium was used as an additive. This alloy was chosen in this case, although other alloys containing magnesium, which may also contain cerium, can be used in practice. The magnesium ferrosilicon alloy was placed in a chamber built up on the bottom of the ladle and which was completely covered with 5 kg of granular dry calcium carbide forming a protective layer approximately 25 mm thick. 1000 kg of the liquid iron was drained within 3 minutes. The ladle containing the liquid iron was then transported to the place where the casting was to be carried out. The reaction between the magnesium alloy and the liquid iron was initiated 20 minutes after the tapping. The sudden initiation process was carried out by inserting a 30 mm diameter steel rod through the liquid iron so that the rod penetrated the protective layer of calcium carbide covering the magnesium alloy. The steel rod was then removed. The reaction between the liquid iron and the magnesium proceeded calmly and was completed within 2 minutes. Before the sudden initiation, no reaction of the magnesium took place.

Sammensetningen av det flytende jern etter behandlingen var: The composition of the liquid iron after treatment was:

Det behandlede jerns mekaniske egenskaper var som følger: The mechanical properties of the treated iron were as follows:

2 2

Strekkstyrke 45,4 kp.mm Tensile strength 45.4 kp.mm

Forlengelse 19,3 % Extension 19.3%

Grafittstrukturen av det behandlede jern var 98 % i sfæroidal form. The graphite structure of the treated iron was 98% in spheroidal form.

Claims

Process for treating molten metals with an additive which is volatile at the temperature of the molten metal, in particular for treating cast iron with magnesium or magnesium alloys, in which contact between the molten metal and the additive is prevented by a protective layer of a material that does not participate directly in the reaction between the additive and the molten metal, and which does not dissolve in the molten metal or melts at the temperature of the molten metal, characterized in that after a predetermined period of time the protective layer is destroyed mechanically, e.g. by breaking it with a metal rod, so that the molten metal gets

access to the additive.

2. Method as stated in claim 1, characterized in that the protective layer is granular limestone or sand.

3. Method as stated in claims 1-2, characterized in that the protective layer has a thickness of 20 to 60 mm.