NO850803L - Tilsetningsmiddel for metallurgiske smelter - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen omhandler additiver for metallurgiske

smelter som er effektive til å forbedre de strukturelle og mekaniske egenskaper til metallet eller fremstilte metall-legeringsartikler. Spesielt tar denne oppfinnelsen for seg additiver som er effektive til å samle opp og fjerne slagg og avgassingsreaksjonsprodukter med ikke metallisk karakter fra metallurgiske smelter.

Det er kjent at et problem i metallurgiske prosesser er det å fjerne de ikke metalliske partikler som finnes eller dannes i løpet av smelting og gjensmelting av metaller hvor partiklene, hvis de ble holdt igjen og innebefattet i de dannede metallartikler, ville bryte regulariteten i krystallstrukturen til de metalliske bånd ved dette og utgjøre et svakt punkt som nedsetter de mekaniske egenskaper til sluttproduktet.

Metodene og systemene for tiden benyttet til å forebygge problemet med fjerning av slike partikler eller dannet slagg varierer med typene av metallurgi og har effektivi-tetsgrader som strekker seg fra ingen til begrenset og som gir noe vekslende resultater.

Således, som et eksempel, i reduksjonsmetallurgi, flyter flytende slagg ut av ovnen eller smelteovnen sammen med metallene og metall-legeringene fremskaffet ved reduksjon av deres mineraler. Den lavere og høyere tetthet av slagg relativt til metallene og legeringene er den eneste natur-lige måte å få en del, men aldri alt av slagget til å flyte på eller bli dekantert fra metallmassen. Ved gjen-smeltingsmetallurgi, som er typisk ved stålfabrikker, ut-føres prosessen under et kunstig fremstilt flytende slagg som kun delvis fjernes ved å tømme det fra ovnsrommet inn i passende tanker. Derved vil størknet stål inneholde i form av inklusjoner, i tillegg til endogene inklusjoner, også rester av slagget som er tilbake i smeltebadet.

I stålraffineringsprosessen, selv hvor argongass-strømmer er benyttet for å fremme flottering av de eksogene og endogene inklusjoner, er resultatene kun moderat tilfreds-stillende og ganske vekslende.

Ved fremstillingen av kuppelovnssmeltet jern eller induksjonsovn smeltet jern, vil bare slagg med høyt smeltepunkt og koagulert slagg stige til overflaten iøsen ved støping og kan lett fjernes. Slagg med et lavt smeltepunkt som forblir i væskeform såsom forbindelsene fayalitt, wustitt, tridymitt + fayalitt eller fayalitt + wustitt hvis dannelse er et tilbakevendende fenomen i støpejernssmelting, forblir homogent blandet i metallet ved støping. Fast støpt jern kan derfor periodevis oppvise i sin struktur faststøpte fragmenter av makroinklusjonene som kan opp-dages i et optisk mikroskop i form av mørke flekker med et uregelmessig geometrisk utseende.

Hvor tilstedeværelsen av flytende slagg i stedet er tydelig, vil dette, grunnet sin tetthet avleire seg i løpet av koaguleringen av støpejern i de øvre lag mellom det agglu-tinerende og faste metall i støpestykket. Derved vil det sistnevnte være nødt til å undergå andre strukturelle de-formasjoner som resulterer i en forkastet gjenstand.

Ved gjensmelting av ikke jernholdige metaller og legeringer fremskaffes fjerning av bundet slagg med et høyt smeltepunkt ved skumming av smelteoverflaten i trauet, men i likhet med støpejern kan ikke flytende slagg med et lavt smeltepunkt fjernes. Spesielt med aluminium og dets legeringer er inklusjoner av aluminiumsforbindelser tilbakevendende, mest sannsynlig aluminiumhydroksyder som, selv om de danner slagg med et høyt smeltepunkt, ikke flyter til overflaten og som gir høyst ugunstige inkulsjoner hvis de inkorporeres i det faste materialet. Dette fenomenet dukker opp allerede ved prosessering av metallisk aluminium og krever for delvis fjerning dyre filtreringspro-sesser. Med kobber og dets legeringer består lavsmelte-slagget av ikke støkiometriske forbindelser hvor sulfider,

..fosfider osv. er tilstede.

Ved siden av det foregående som gjengir en kontinuerlig karakter som kan være visuelt tydelig oppstår mellomligg-ende fenomer også til tider ved fremstilling av jernholdige og ikke jernholdige legeringer, såsom enøkning uten noen øyensynlig grunn eller kjemisk forandring i viskosi-teten i de smeltede legeringsbad noe som har innvirkning på støpeegenskapene. Dette fenomenet kan skyldes dannelsen av kolloidale faser inne i den flytende legering hvis faser enkelte ganger ligner egenskapene til tilleggslege-ringer. Slike kolloider dannes ved å føre sammen elementer med høy elektronegativitet med elementer med høy elektro-positivitet i en ikke støkiometrisk form og gir enkelte ganger i løpet av koaguleringen til legeringene lagvise sjikt som i enkelte tilfeller legger seg mellom krystallstrukturen i metallbindingen og i andre tilfeller får formen av lange'filamenter som strekker seg ut over endene av kornene og har blitt vist å være opphav til eller medvir-kende til at brudd er oppdaget i artikler dannet fra slike legeringer.

Det er et hovedmål til denne oppfinnelsen å fremskaffe en tilsetning for metallurgiske smelter som kan forebygge slike markerte ulemper som griper inn i fjerningen av slagg og avgassing av reaksjonsprodukter av ikke metallisk natur fra metallurgiske smelter.

Spesielt er det ét mål for denne oppfinnelsen å fremskaffe et tilsetningsstoff som kan gi vesentlig og effektiv fjerning av slikt slagg og følgelig fremskaffe dannede artikler med gode mekaniske egenskaper.

Det er videre et mål for denne oppfinnelsen å fremskaffe et tilsetningsstoff for metallurgiske smelter som kan gi en forbedret fast struktur til den metallurgiske smelte og derved øke de mekaniske egenskaper til de resulterende artikler.

Andre mål for denne oppfinnelsen er å fremskaffe et tilsetningsmiddel for metallurgiske smelter som effektivt kan forbedre behandlingsbetingelsene i løpet av den metallurgiske prosess grunnet dets fremragende karakteristika med hensyn på termisk isolering og som barriere for eksterne gasser som ligger over den metallurgiske smelte under behandling .

Et ikke uviktig mål for denne oppfinnelsen er å fremskaffe et tilsetningsmiddel for metallurgiske smelter som kan øke diffusjonshastigheten i metaller eller legeringer tilsatt oppløsningsmiddel for metallurgiske smelter, og i tilfellet av metall til metalloide reaksjoner fremskaffe et større antall interaksjoner og derved virke som katalysa-tor .

Enda et ytterligere mål for denne oppfinnelsen er å fremskaffe en metallurgisk prosess ved benyttelse av nevnte tilsetningsmiddel som resulterer i koagulerte artikler med forbedrede mekaniske egenskaper.

Disse og andre mål som vil bli klargjort senere oppnås ved et tilsetningsmiddel for metallurgiske smelter i henhold til denne oppfinnelsen som er effektivt for å bedre egenskapene til metallet eller metall-legeringen i de dannede artikler og som erkarakterisert vedat det består av minst en kolloidal substans innebefattende 20 til 99,9 vekt% kolloidalt silika i form av siloksan med tredimensjonal struktur bestående av 1 % til 99,9% dispergerte partikler ved den totale vekt av nevnte substans.

Brukbare kolloidale substanser i henhold til den forelig-gende oppfinnelsen er naturlig forekommende mineraler, spesielt hydrotermiske mineraler, stener dannet av kom-plekst blandede oppløsninger og organiske produkter, hvori strukturen til de sammensatte substanser er kolloidale. I henhold til ikke-begrensende eksempler kan det nevnes mineraler slik som de tilhørende opalgruppen hvor det blant annet tilhører hydrogel eller silikagel, kiselgur og tripoli som består av skjellettene av radiolar og diatom-skall, obsidianer, pimpestein, zeolitter, vermikulitter, fra mineraler av jefferisitt, kulsageitt, kerritt, mako-nitt, dudleyitt, perlitt fra glassaktige vulkaniske Stener; og bentonitter fra leiregruppen såsom montmorillo-nitt. Slike mineraler kan brukes enten enkeltvis eller som blandinger, eller kan videre tilsettes ytterligere mineraler bestående av kolloidale hydrosilikater av aluminium eller silika såsom hydrargillitt, diaspor, allogonitt, og linkolnitt. For bruk i denne oppfinnelsen er det viktig at mineralet eller mineralblandingen som benyttes har det indikerte innhold av kolloidale silika i formen av siloksan tredimensjonalt nettverk og fortrinnsvis et innhold av kolloidalt silika i området 34 til 80 vekt% av den totale mengde tilsetning og enda bedre i området 70 til 80 vekt% av SiO^. Videre burde den kolloidale silika som benyttes ha et dispergert partikkelinnhold gjennom dispersjons-mediet formet ved strukturen av vann i området 1 til 99,9%, fortrinnsvis i området 30 til 90 vekt% av den kolloidale substans.

For å oppnå det ønskede innhold av kolloidalt silika og dispergerte partikler kan mineralene i tillegg til å benyttes sammenblandet, utsettes for en preliminær termisk behandling ved ca. 120-400°C for å fjerne en del av krystallvannet og følgelig øke det prosentvise innhold av silika. I tillegg til detønskede kolloidale silika tilstede i form av siloksan tredimensjonalt nettverk kan det benyttes i de kolloidale mineraler anvendelige i denne oppfinnelsen slike videre komponenter som Al^^ -

Fe203- MgO - CaO - Na20 K20 og H20 i form av krystallvann i de mest uensartede felles forhold.

De egnede mineraler for bruk som kolloidale substanser i denne oppfinnelsen har strukturer med det tredimensjonale nettverk formet av siloksankjeder O-Si-O-Si-0 Si hvori mono- og polyvalente ioner av alkalimetaller med negativt nettverk "modifiserende" virkning blir kom-pensert for av ioner med positivt nettverk "dannende" ele-

menter.

For eksempel blir disse krav møtt av elementet aluminium på betingelse av at molekylet M^ O^substituerer to molekyler Si02og metter sitt tredje bånd med et alkali-ion. Den krystalliske form av slike grupper har flater av

4-

tetrahedrisk form av SiO 4> Strukturvannet inneholdt i oppbygningsformen av disse mineraler består av frie OH grupper eller OH som er forbundet til to tetrahedre av silika, hvorved krystallvannet, gjennom den tidligere nevnte termiske behandling, kan fjernes og gir en prosentvis økning av SiO^.

Som tidligere nevnt kan de ovenfor nevnte mineraler i hovedsak innebefattende kolloidalt silika benyttes enten blandet sammen eller assosiert med ytterligere mineraler bestående av kolloidale hydrosilikater av aluminium eller silika. Slike tilleggsrnineraler kan være blandet i mineralene innebefattende kolloidale forbindelser i henhold til oppfinnelsen i mengder fra 0,001% til 50%.

Den kolloidale substans som kan benyttes som tilsetningsstoff i henhold til oppfinnelsen når den er neddykket i den metallurgiske smelte øker vesentlig i volum grunnet de høye temperaturer i forbindelse med smelting av metaller og jernholdige og ikke jernholdige legeringer, og danner i badet en bred og sammenhengende film grunnet det faktum at på tross av de høye temperaturer, dvs. i størrelsesorden 1750°C i flytende stål, opptrer det ingen vesentlig brytning av båndene som eksisterer i den kolloidale substans. Hver ikke metallisk fremmet partikkel som, idet de er i smeiten, kommer i kontakt med den brede kolloidale film dannet ved ekspansjon (noen ganger opptil 20 ganger sitt opprinnelige volum) av substansene laget for bruk som tilsetningsstoff i denne oppfinnelsen, er direkte og fast absorbert og ført raskt til overflaten av smeiten ved hjelp av de nevnte tilsetningsstoffer. Her, ved kontakt med luft som ligger over metallsmelten vil den kolloidale film med de absorberte urenheter koagulere og anta konsi- stensen til et uniformt fast slagg som, hvis nødvendig, lett kan fjernes. Derved vil metallene i fast fase og metall-legeringene opptre som i hovedsak fri for ikke metalliske inklusjoner og følgelig med forbedrede mekaniske egenskaper.

Tilsetningsmiddelet i henhold til denne oppfinnelsen vil imidlertid også gjøre fjerning av slagg mulig ettersom det er formet inne i den metallurgiske smelte og som er i sin tur i form av en dispergert kolloidal film. Slagget i denne kolloidale form er i alle tilfeller absorbert av den kolloidale film dannet ved hjelp av tilsetningsmiddelet fra denne oppfinnelsen og dets oppadstigende bevegelse, med den vesentlige økning av sitt opprinnelige volum når det når toppen av den metallurgiske smelte, vil koagulere og derved holde tilbake store mengder slagg.

Den kolloidale substans i henhold til oppfinnelsen vil, som en funksjon av sitt store volum og sin tetthet på 0,20-0,40, bevege seg tilbake til overflaten nesten umiddelbart etter immersjon i metallsmelter eller flytende legeringer. Forskjellen mellom overflatespenningen i metallsmelten og legeringene og den til den kolloidale substans vil resultere i umiddelbar og god separasjon av de to faser, og ved kontakt med atmosfæren vil den kolloidale substans ha en tendens til å koagulere raskt.

Videre har tilsetningsmiddelet bestående av den kolloidale substans i henhold til denne oppfinnelsen den medfølgende fordel å innvirke gunstig på størkningsprosessen og den følgende faste struktur av det formede materialet. Det er faktisk kjent at den oppnådde struktur ved størkning av-henger av de første krystallene som blir formet i smeiten, og jo flere disse er desto mer vil den resulterende struktur oppvise en finere kornstørrelse med positive effekter på dets egenskaper. Det er funnet at ved høye temperaturer i den metallurgiske smelte eksisterer det en viss nedre prosentdel av de mikroskopiske partikler av den kolloidale substans som separerer seg fra den formede kolloidale film og forblir isolert og suspendert inne i den metallurgiske smelte. Av disse utskilte partikler vil de med passende radius virke som kjerner for de første størknede krystal-ler, og jo flere kjerner desto mer intensiv vil krystall-utfellingen være, noe som resulterer i faste metall-strukturer med en finere kornstørrelse enn de som ikke inneholder tilsetningsmiddelet i henhold til denne oppfinnelsen .

I støpejern vil de hidrogene kjerner dannet av de isolerte kolloidale partikler virke som støtter for dannelsen av det primære austenitiske støpejern hvilket vil bestemme i den faste fase grafitt i form av tynne dispergerte flak, og i tilfelle med steroid støpejern vil det danne mindre og flere steroider som virker sammen mot å forbedre de mekaniske egenskaper av støpejernet.

Det er også funnet at tilsetningsmiddelet fra denne oppfinnelsen virker som en effektiv termisk isolator og barriere mot ytre gasser, og hvis tilstedeværelse på overflaten av metallsmelten gjør at smeiten beholder en temperatur over mye lengre tid og gjør derved langtidsstøping mulig uten å innebefatte overdreven overoppvarming av smeiten.

Videre er gjennomtrengeligheten til det kolloidale lag eller film for gasser ved overflaten av smeiten så redu-sert at det hindrer luften som ligger over den flytende metalloverflate fra å trenge ned i denne. Dette laget kan også fremskaffes kunstig i løpet av støping eller ved in-troduksjon av lett oksyderbare metaller eller legeringer i smeiten hvorved støping lik den som er foretatt under vakuum eller inert atmosfære kan utføres uten problemene fremskaffet ved lavt trykk, ikke det minst av å begunstige reduksjonen av oksydene på utstøtningsmekanismene som kler ovnene og støpeskålene.

Videre har tilsetningsmidlene fra denne oppfinnelsen stor kjemisk treghet noe som vil hindre enhver kjemisk reaksjon i metallene eller legeringene behandlet med denne. Mange-len av bånddannelse grunnet den kjemiske treghet mellom metallene og legeringene i smeiten og det kolloidale siloksan danner frastøtningsfenomener mellom de to faser noe som gir en viss turbulens gjennom massen av metall og smeltet legering også p.g.a. ulik interfasespenning som oppstår mellom disse.

Siden det ved de forskjellige metallbehandlinger er til-ført til Si oppløsningsvæsken metaller eller legeringer både som legerende elementer og for å oppnå metall-metal-loidreaksjoner, vil i førstnevnte tilfelle diffusjon og i sistnevnte den kjemiske aktivitet av slike tilførte metaller eller legeringer bli øket av effekten av turbulensen forårsaket av det kolloidale siloksanmineral, noe som øker bevegelsen av legeringspartiklene og følgelig deres diffusjon og reaktivitet, og utfører derved en katalyserings-funksjon.

Tilsetningsmidlene i henhold til denne oppfinnelsen kan tilføres på en hvilken som helst måte og på et hvilket som helst av den metallurgiske prosess idet det er blandbart med den metallurgiske smelte, kan plasseres på bunnen av ovner og kar eller kan blåses i en fint oppdelt form ved å benytte blåsedyser inne i smeltekarene. Dette tilsetningsstoff vil bli benyttet i mengder fra 0,1 til 0,3 vekt% av den flytende metallsmelten under behandling, f.eks. 2 kg/t metallsmelte.

Eksemplene som følger illustrerer forskjellige mulige ut-førelser av oppfinnelsen, idet det er underforstått at oppfinnelsen ikke begrenser seg til slike spesifikke former .

Eksempel 1 - Forsøk på stål

Forsøkene ble utført med 32 tonn smeltet stål fra en elektrisk ovn for kontinuerlig støping av barrer for senere bruk ved produksjon av tynn wire. De kjemiske karakteristika for dette beroligede stål er C: 0,06-0,08%; Si 0,80-0,90%; Mn: 1,351,45%. Kolloidale substanser ble til-ført til støpeformen i en mengde på 100 kg og bestod av en blanding av 70% perlitt og 30% kiselgur.

Følgende prøver ble tatt ut:

Nr. 1 fra formen ved fullførelse av slaggdannelse ved fjerning av slagg og helling av dette i en spesielt til-veiebragt tank ved å helle ovnen ved den såkalte hevert-metode uten å tilføre kolloidale substanser;

Nr. 2 fra formen på hvis bunn nevnte 100 kg kolloidal substans var plassert i sekker på 20 kg hver; hvor slaggdannelse tidligere hadde blitt utført ved samme metode som for nr. 1;

Nr. 3 prøver tatt ut i løpet av rensingen og som hadde en firkant på 4 cm langs siden fra stålet i prøve 2; hvor godtgjørelse av det ikke metalliske inklusjonsinnhold ble utført ved mikroskopisk undersøkelse i samsvar med UNI 3244 Standard og med en lineær forstørrelse på 100x.

Prøve nr. 1 Diffus inklusjonstilstand med tilstedeværelse a v: inklusjoner av gruppe D undergruppe S 5 tykkelse ca. 8 ;j inklusjoner av gruppe D undergruppe G 5 tykkelse ca. 12 u inklusjoner av gruppe B undergruppe S 5 tykkelse ca. 9 u Prøve nr. 2 Inklusjonstilstand nesten fraværende med tilstedeværelse av: inklusjoner av gruppe D undergruppe S 1 tykkelse ca. 8 u inklusjoner av gruppe B fraværende

Prøve nr. 3 Inklusjonstilstand nesten fraværende med tilstedeværelse av: inklusjoner av gruppe C undergruppe S 1 tykkelse ca. 5 yi inklusjoner av gruppe D undergruppe S 1 tykkelse ca. 8 u inklusjoner av gruppe B fraværende

Temperaturen til det kontinuerlige støpte stål var

1626°C. Det smeltede stål viser seg å være spesielt flytende selv mot slutten av støpingen; ingen slaggdannelse i nærheten av traktåpningen.

Ved undersøkelse viser strukturen av prøve 3 seg å være finkornig uten brudd.

Eksempel 2 - Støpejern holdt tilbake i induksjonsovnen

I løpet av gjenvinningstid for tiden opptil 48 timer ble induksjonsovnen ved hovedfrekvens plassert i stand by stilling som består av å ha inne i ovnen en prøve av smeltet støpejern lik en tredjedel av dens kapasitet og ved å holde denne prøven oppvarmet.

Den ovenfor nevnte prosedyre har imidlertid følgende ulemper : Behovet for kontroll fra tid til annen av operatører for å holde under oppsikt energitilgangen med et øket forbruk av elektrisk energi til å varme opp prøven for å unngå farlig underkjøling av smeiten, dannelse av slagg som krever til-føring av støpte jernpigger for å fortynne dette, oksyda-sjon av støpejernet med vesentlig tap av karbon i området 5 til 10%. Dette resulterer i en første støping fulgt an prosentvis forkastning av de støpte delene som var ganske høy.

Denne metoden innebefatter også en øket slitasje av den ildfaste ovnen med tilstedeværelse av sprekker som er en kilde for lekkasje, i den øvre del av ovnen som ikke er i kontakt med det flytende støpejern i prøven. Dette er p.g.a. det faktum at i den stillestående tilstand har ovnsutstøtningsmekanismene to forskjellige temperaturinn-stillinger, og i tilfelle av ovnens øvre del en avkjølende effekt.

Forsøkene ble utført med en induksjonsovn ved arbeidsfrek-vens og med en kapasitet på 1500 kg støpejern.

Tilføringen ved hvilefase har blitt utført som følger: ovnen ble fylt til sin totale kapasitet på 1500 kg flytende støpejern. Overflaten ble dekket med et lag kolloidal substans dannet av opaler ved å benytte dem i en mengde på 3 kg over overflatearealet. Det ble ventet et par minutter for å få dekket og isolert hele overflaten ved ekspansjon av nevnte substans.

Ved å benytte et nedsenkningspyrometer ble temperaturen i det underliggende flytende støpejern målt mens det ble trukket ut en prøve av denne for bestemmelse av karbon-innholdet .

T° målt ved 1350°C totalt karboninnhold 3,60%.

I løpet av hvileperioden ble det tilført jevn energi som tilsvarer et forbruk på 200 kWh.

Hvileperioden varte i 56 timer uten avbrytelser, i løpet av hvilken det ble funnet at støpejernet forble fullstendig flytende noe som gjorde det unødvendig å tilføre mer energi. Det er videre funnet at gassene innesluttet i støpejer-3t ved oppstigning ti] overflaten formet bobler med den kolloidale substans som var fullstendig runde og

av vesentlig størrelse.

Ved å nå en variable diameter brast disse og frigjorde gassene.

Således ble det funnet at smeiten naturlig kvittet seg med de endogene gasser, mens det kolloidale lag hindret det motsatte fenomen.

Mot slutten av 56 timers perioden ble temperaturen i smeiten målt til 1340°C, dvs. med et tap på kun 10°C og en prøve ble tatt for bestemmelse av karboninnhold med resul-tatet 3,59%, dvs. et ubetydelig tap på 0,01 %.

Ved avslutning av forslagningen ble det funnet ved en undersøkelse av slagget at den kolloidale substans hadde inkorporert slagget som hadde kommet opp i løpet av hvileperioden .

Det flytende støpejernet ble umiddelbart helt over i former og de størknede deler viste seg alle å være fullstendig gode.

Eksempel nr. 3 Tilsetning av støpejernskomponenter under et kolloidalt beskyttelsesteppe

En hovedfrekvens induksjonsovn med en kapasitet på tre tonn ble fylt med høytest støpejern, kjemisk innhold C: 1,30 %; Si: 0,80%, som ble bragt til smeltepunktet, og dette ble dekket med kolloidale substanser i samsvar med metoden beskrevet i eksempel 2 ved å benytte samme substanser og mengder.

Under det kolloidale teppe ble det tilført karbon i form av grafitt og silikon i form av 75% jernsilikon. Et hyper-eutektisk støpejern ble oppnådd med totalt karbon på 3,90% og silikon på 2,50%. Utbyttet mellom det tilførte og oppnådde mengder var totalt. Siden tilføringen fant sted ved den temperatur som ble målt med et innføringspyrometer på 1500°C, og oksydasjonsmulighetene ved denne temperatur til både karbon og silikon er vesentlige, viser dette at det kolloidale teppet har fungert under vakuum på det underliggende flytende støpejern.

De oppnådde resultater gjør derfor mulig behandling med de samme resultater også i andre forskjellige metallurgiske blandinger såsom, ut fra ikke-begrensende eksempler, stål, aluminium, kobber, sink, titan, osv.

Eksempel nr. 4 Forslagging ved bunnen og i kjernen av det flytende støpejern

Så som er kjent og nevnt tidligere er felles for alle de forskjellige støpejernssmelter slagg med et lavt smeltepunkt og slagg med et høyt smeltepunkt som blir igjen i dispergert form såvel som dannelse av kolloidale filmer som ikke stiger til overflaten i den flytende smelte. Imidlertid oppnås, i tilfellet med fremstilling av jernholdig, perlittisk eller Ni motstående sfeoidalt støpe-jern, oppnås det sistnevnte gjennom massiv tilførsel av legeringer med høyt magnesiuminnhold. Dette elementet har egenskapen å redusere utstøtningsanordningene i kummene hvori nevnte behandling finner sted, uavhengig av om disse er sure, basiske eller aluminøse og øker derved mengden av slagg til det punkt at de forkastede støpninger p.g.a. slagginklusjonsfeil varierer statistisk mellom 5% og 15% av sluttproduktet i fremstillingsprosessen.

Videre og uavhengig av produksjonen av støpejern hvor smelting finner sted ved bruk av hovedfrekvensinduksjons-ovner, lager strømmene generert ved elektromagnetisk in-duksjon fra et dobbelt sett viklinger væske-dynamiske motstående strømmer, hvorved det mellom settet av viklinger blir laget en nøytral sone hvori selv slagget med et høyt smeltepunkt blir sterkt holdt tilbake.

Som følge av det ovenforstående blir det indre av den flytende smelte i induksjonsovner av denne type mer foru- renset enn f.eks. støpejernet fremskaffet fra kuppelovner.

Med denne bakgrunn ble forsøkene utført med en hovedfrekvens induksjonsovn med en kapasitet på 3 tonn støpejern i en smelteform og i en behandlingsform for fremstilling av feroid støpejern. De kolloidale substanser som ble benyttet bestod av vermikulitt 30% og silikagel 70%.

1) Induksjonsovner

På bunnen av ovnen ble det tilført 2,5 kg pr. tonn kolloidale substanser med ovnen avslått. Alt slagget ble bragt til overflaten av det kolloidale lag og lett skummet vekk fra overflaten i ovnen.

Støping av smeiten i formen krevet ingen videre forslag-ningsbehandling. Det flytende støpejern vist seg å være spesielt flytende. Alle avstøpninger viste seg ved mikro-grafisk analyse å være slaggfrie.

2) Behandling av former for sferoidalt støpejern

Flere industrielle tester ble utført på jerninnholdende, perlittisk og Ni motstående sferoidalt støpejern.

De høye magnesiuminnholdende legeringer inneholder sili-konmagnesiumlegeringer Mg 5-10% og nikkelmagnesium-legeringer Mg 15% plassert på bunnen av behandlingsformen og dekket av støv av kolloidale substanser tilført i en mengde på 3 kg pr. tonn støpejern.

Det kolloidale teppet som umiddelbart dannet seg ved støp-ing av det flytende støpejern i formen, minket i stor grad effekten til oksydasjonsreaksjonen til magnesium som pluk-ket opp dampene.

Alle støpingene ble senere funnet å være frie for enten mikro- eller makro-inklusjoner av slagg.

Grafittklumpene viste seg å være mindre og fler med hensyn til den vanlige fremstilling, som videre bekrefter den positive virkning av de kolloidale partikler som grafitt-understøttende punkter formet i austenitten, siden grafittklumpene også har opprinnelse i denne formen fra det primære grafitt.

Eksempel n r. 5 Silikon aluminium og

bronselegeringsbehandling

De kolloidale substanser bestående av kiselgur ble plassert henholdsvis på bunnen av støpeformen i en mengde på 2 kg pr. tonn. Det kolloidale teppet ble lett skummet av og støpningene ble undersøkt med elektronmikroskop SEM og ga følgende resultater.

Aluminiumsilikonlegeringer - intet aluminium eller alumi-niumhydroksyd dannelser ble observert, endogene kolloidale filmer var ikke tilstede.

Bronse - ingen tilstedeværelse av lavsmelteinklusjoner funnet som vanlig bestemt ved komplekse forbindelser av sulfider og fosfider v. < c- r: endogene kolloidale filmer.

Claims (10)

1. Tilsetningsmiddel for metallurgiske smelter effektivt for å forbedre egenskapene til det dannede metall eller legeringsartikler,karakterisert vedat det består av minst en kolloidal substans bestående av fra 20 til 99 vekt% kolloidalt silika i tredimensjonal siloksan nettstruktur bestående av fra 1 til 99,9% dispergerte partikler utfra vekten av nevnte kolloidale silika.

2. Tilsetningsmiddel ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte kolloidale substans består av 34 til 80 vekt% kolloidalt SiO^med et innhold av dispergerte partikler i området fra 30% til 90%.

3. Tilsetningsmiddel ifølge enten krav 1 eller krav 2,karakterisert vedat nevnte kolloidale substans består av, i tillegg til nevnte kolloidale silika, en eller flere forbindelser valgt fra A^O^, Fe^ O^, MgO, CaO, Na20, og K^ O, sammen med krys-tall vann .

4. Tilsetningsmiddel ifølge krav 1,karakterisert vedat nevnte kolloidale substans velges fra en eller fler av følgende mineraler: opal, kiselgur, obsidianer, pimpestein, zeolitter, vermikulitter og bentonitter.

5. Tilsetningsmiddel ifølge krav 4,karakterisert vedat nevnte mineral heri brukes i blandinger med 10 til 50 vekt% i forhold til blandingen av et ytterligere mineral bestående av et kolloidalt hydrosilikat av aluminium eller silisium.

6. Tilsetningsmiddel ifølge krav 5,karakterisert vedat nevnte kolloidale hydrosilikat av aluminium eller silisium heri er valgt fra hydrargillitt, diaspor, allogonitt og linkolnitt.

7. Tilsetningsmiddel ifølge krav 4,karakterisert vedat nevnte mineral heri underkastes en preliminær termisk behandling ved en temperatur i området 120 til 400°C for å fjerne minst noe av krystallvannet og øke det prosentvise innhold av silika heri innenfor nevnte område 20 til 99,9 vekt%.

8. Metallurgisk smelte for fremstilling av metall eller metall-legeringsartikler, karakterisert vedat det består av 0,1 til 0,3 vekt% med hensyn på vekten av nevnte smelte av et tilsetningsmiddel i henhold til krav 1.

9. Metallurgisk metode for fremstilling av metall eller metall-legeringsartikler med forbedrede egenskaper,karakterisert vedat det frembringer en metallurgisk jernholdig eller ikke jerholdig smelte tilsatt fra 0,1 til 0,3 vekt% av vekten av nevnte smelte av et tilsetningsmiddel i henhold til krav 1 ved å la nevnte tilsetningsmiddel danne en film på overflaten av den nevnte smelte ved å innehold som inklusjoner slagg og avgassingsreaksjonsprodukter og ved å fjerne nevnte slagg inneholdende overflatefilmen, og ved å stivne denne ved å avkjøle nevnte smelte.

10. Metode ifølge krav 9, karakterisert vedat tilsetningsmiddelet heri er laget ved enten å blande det ved nevnte metallsmelte ved å plassere det på bunnen av ovnsformene eller ved å blåse det i smeiten i en fint oppdelt form gjennom dyser inne i metallsmelten.