NO122791B - - Google Patents

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.

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.

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-

ger, kjemiske forbindelser eller blandinger som inneholder magne-

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.

En kjent fremgangsmåte for å redusere reaksjonens vold-somhet er å tilsette magnesium fortynnet i form av en jernlege-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.

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.

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.

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 .

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.

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.

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.

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

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.

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.

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.

Sammensetningen av det flytende jern etter behandlingen var:

Det behandlede jerns mekaniske egenskaper var som følger:

2

Strekkstyrke 45,4 kp.mm

Forlengelse 19,3 %

Grafittstrukturen av det behandlede jern var 98 % i sfæroidal form.

Claims (3)

1. 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, karakterisert ved 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.
2. 2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at det beskyttende lag er kornformet kalksten eller sand.
3. 3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1-2, karakterisert ved at det beskyttende lag har- en tykkelse fra 20 til 60 mm.