NO131390B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte ved nodulering av støpejern.

Fremgangsmåte ved nodulering av støpejern, innbefattende anbringelse av briketter inneholdende magnesium, cerium og jern, støpejern eller stål på bunnen av en støpeøse hvori det tilføres smeltet støpejern.

I noen år har det vært kjent at det kunne fremstilles tet sterkt støpejern hvis det ikke-bundne karbon i metallet opptrådde i sfærisk form, såkalt nodulær form, i det ferdigstøpte jern. Det er også kjent at tilsetningen av én liten mengde magnesium til det smeltede støpejern ville understøtte denne noduleringsprosess. Imid-lertid har magnesium et kokepunkt som er vesentlig lavere enn den normale helletemperatur for enhver vanligvis brukt støpejernsammen-setning, og magnesium oppløses ikke i jern i noen vesentlig grad.

Som et resultat har det vist seg å være et meget vesentlig problem å nodulere støpejern ved bruk av magnesium på en slik måte at det gir kommersielt akseptable ensartede resultater. Så vidt vites er det umulig å danne en legering av jern og magnesium uten tilsetning av silicium. Bruken av en slik legering ved fremstilling av nodulert' støpejern gjør det umulig å smelte om skrapet fra prosessen, på grunn av at siliciuminnholdet er øket til ikke-akseptable nivåer. Skrapet fra denne prosess hoper seg derfor opp og blir et forurensningsproblem. Ved bruk av en legering for å foreta tilsetningen til det smeltede støpejern er det også variasjoner i magnesiuminnholdet i forskjellige deler av legeringen når denne er knust for tilsetning til det smeltede støpejern, noe som fører til forskjeller i sluttprodukter, noe som igjen medfører kommersielle vanskeligheter. Et tidligere patent på dette område er amerikansk patent nr. 3.459.541. Dette patent beskriv-er bruken av en nodulerende brikett, hvori brikettene veier fra 2,27 til 4,54 kg hvor og hvor hver brikett inneholder mellom 5 og 30%. magnesiumpartikler. I dette patent sies det at brikettene ikke bør utsettes for en oksyderende omgivelse i mer enn omkring 3 dager før de benyttes til behandling av smeltet støpejern.

Hensikten med foreliggende oppfinnelse er å frembringe homo-. gene resultater ved "repeated heats" av støpejern, ved nodulering av dette ved bruk av briketter som består av jern- eller stålpartikler med små mengder magnesium og ennå mindre mengder cerium. Brikett-størrelsen er mindre enn det som beskrives i teknikkens stand, magnesiuminnholdet er lavere enn det som til nå var antatt ønskelig og ceriuminnholdet i regulerte mengder resulterer i oppfinnelsens homo-gene resultater.

Således angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte ved nodulering av støpejern innbefattende anbringelse av briketter inneholdende mellom 5 og 7 vek. t-% magnesium, mellom 0,3 og 0,9 vekt-% cerium og resten jern, støpejern eller stål på bunnen av en støpeøse i hvilken det tilføres smeltet støpejern, og oppfinnelsen karakteri-seres ved at det anvendes briketter som hver veier mellom 56 g og 285 g i en slik mengde at man i den ferdige charge av støpejern oppnår et magnesiuminnhold på 0,030 til 0,7 vekt-%, og ved at det før chargeringen av det smeltede støpejern anbringes i støpeøsen en tilstrekkelig mengde fast stål over brikettene til å holde disse nede under chargeringen av det smeltede støpejern.

Brikettene som benyttes ifølge oppfinnelsen består hoved-sakelig av stål, støpejern eller jern. I en utførelsesform ble det benyttet stålpulver. Begrensningene for stålkvaliteten eller støpe-jernspulveret som benyttes ifølge oppfinnelsen settes av begrensningene for analysene i det ønskede nodulære jern. Generelt tilsier disse begrensninger et lavt innhold av nikkel og krom, helst under 0,05$ for begge. Andre begrensninger er et lavt manganinnhold, vanligvis ikke høyere enn 0, 5%- Stål- eller jernpulveret bør være rent og tørt og bør ha en partikkelstørrelse fra 8 mesh og ned til et pulver på omkring 300 mesh. Et foretrukket område er mellom omkring 20 mesh og 200 mesh.

Ethvert kommersielt rent magnesium kan benyttes ved fremstilling av brikettene som benyttes ifølge oppfinnelsen. I to forskjellige utførelsesformer ble det benyttet små borespon av magnesium. Disse, som er kjent som industrielle borespon, var partikler med en tykkelse på omkring 2,54 mm, en bredde på 3»l8 mm og en lengde på

6,35 mm. De som er kjent som farmasøytiske borespon var partikler med en tykkelse på omkring 2,54 mm, en bredde på 35l8 mm og en lengde på 12,7 mm. Andre lignende partikler av magnesium kan benyttes.

En liten mengde cerium benyttes i brikettene. I en foretrukket utførelsesform forelå cerium i form av et fluorid av sjeldne jordarter som inneholdt minst 37,5% CeO„, minst 22% fluorid, mindre mengder CaO, JgO og Na20 og spormengder av Th02, U^Og, SO^, P2°5' A12°35 SiOg og Fe^ Oj- Størrelsen av ceriumpartiklene i dette stoff var en halv prosent over 50 mesh , 20% over 270 mesh og resten under 270 mesh. En foretrukket blanding omfattet 20% på 100 mesh og oppover, 30% mellom 100 mesh og 325 mesh og 50% under 325 mesh.

Ved fremstillingen av brikettene ble en blanding av de ovenfor angitte bestanddeler veiet inn, slik at den omfattet omkring 0,5 til omkring 7,0% magnesiumpartikler, omkring 0,3 til omkring 0,9% ceriumpartikler og resten jern eller stålpulver, slik som beskrevet ovenfor. Disse stoffer ble'grundig blandet, spesielt med henblikk på jevn fordeling av cerium i blandingen. Blandingen ble veiet i like mengder for fremstillingen av hver brikett, og brikettene for en gitt behandlingsserie av metall.ble valgt mellom en vekt på omkring 56,7 og en maksimalvekt på omkring 285 g. I en serie vellykkede charger som ble behandlet etter fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen veidde hver brikett l4l,75 g og hver brikett inneholdt 6% magnesium, mellom 0,6 og 0,7% cerium (beregnet som metall) og resten stålpulver.

Brikettene ble presset sammen tilstrekkelig til å muliggjøre at de beholdt formen og at de var istand til å motstå to eller tre slipp fra 2,44 m høyde.

I en lang serie vellykkede behandlinger av støpejern ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble 68,04 kg briketter som veidde 141,75 g hver og konstruert slik som beskrevet ovenfor, anbragt i bunnen av en støpeøse med en diameter på omkring 45,72 cm og en høyde på 2,44 m. På toppen av brikettene ble det anbragt 113»4 kg utstanset stålmateriale på en slik måte at dette holdt, nede hele mengden briketter på bunnen av støpeøsen. Selvfølgelig var disse stålutstansinger av en kvalitet som ble fastlagt av analysene i det ønskede nodulerte jern. 2267,96 kg smeltet støpejern av den vanlige analysekvalitet for støperiråjern som benyttes til nodulering ble helt i støpeøsen på toppen av brikettene og utstansingene som befant seg på bunnen. 90' sekunder etter ble innholdet av denne støpeøse overført til to mindre øser, hvor hver ble podet med en liten mengde ferrosilicium, omtrent 0,05 til 1,2% (slik det er vanlig ved fremstillingen av nodulært jern for å fremme grafittdannelse).

Ved utvikling av .fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble det fremstilt briketter som i det vesentlige besto av jern og magnesium i størrelser på 2,72 -kg,. 2,27 kg, 0,907 kg og 0,453 kg, og disse ble benyttet i smeltér av smeltet støpejern for å frembringe nodulering. Ingen av disse var vellykket, og det ble. kun oppnådd gode resultater når det ble benyttet briketter som veidde betraktelig mindre enn 0,453 kg, slik det er beskrevet ovenfor. Porsøkscharger ble prøvet ved bruk av forskjellige prosentandeler magnesium i brikettene, og det ble kun oppnådd vellykkede resultater innen et område for magnesiuminnholdet på omkring 5,0% til omkring 7,0%. Ovenfor dette område var resultat-ene ikke enhetlige. Forsøkscharger uten det ceriuminnhold som er angitt ovenfor var ikke enhetlig vellykket.

Ved å følge fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble 20 etter hverandre følgende charger på 2267,96 kg metall hver behandlet som beskrevet, og dette resulterte i 90% nodularitet og ingen karbider. Disse charger hadde i smeiten 2/3 støpeskrap eller løp som hadde en slik høy prosentandel av silicium allerede i skrapet at de ikke kunne behandles ved bruk av den jern-magnesium-silicium-legering som tidligere ble benyttet til nodulering ved denne spesielle støpning. Dette var første gang at støperiet kunne benytte om igjen sitt eget skrap i en slik høy prosentandel.

Den foretrukne form for briketter som benyttes ifølge oppfinnelsen er generelt sfæriske, da dette gir-den største mengde ekspo-nert overflateareal pr. vektenhet av brikettene. Teorien er at denne lille brikettstørrelse er vesentlig ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, da alle magnesiumpartiklene i brikettene hurtig frigjøres til smeiten og produktene fra briketten bobler opp gjennom smeiten i støpeøsen i et stort antall bobler, meget større enn det som ville inntre ved bruk av større briketter.

Brikettene ifølge oppfinnelsen har vært benyttet med hell etter eksponering til en oksyderende atmosfære i opp til 3 uker.

Claims (1)

1. Fremgangsmåte ved nodulering av støpejern, innbefattende anbringelse av briketter inneholdende mellom 5 og 7 vekt-% magnesium, mellom 0,3 og 0,9 vekt->% cerium og resten jern, støpejern eller stål på bunnen av en støpeøse i hvilken det tilføres smeltet støpejern, karakterisert ved at det anvendes briketter som hver veier mellom 56 g og 285 g i en slik mengde at man i den ferdige charge av støpejern oppnår et magnesiuminnhold på 0,03 til 0,7 vekt-%, og ved at det før chargeringen av det smeltede støpejern anbringes i støpeøsen en tilstrekkelig mengde av fast stål over brikettene til å holde disse nede under chargeringen av det smeltede støpejern.