NO851461L - Fremgangsmaate og anordning for fremstilling av stoepejern med vermikulaergrafitt. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte ved fremstilling av et støpejern med vermiculærgrafitt, hvor et forhold Mg/S reguleres til innen området 2:1-1:1. Som utgangssmelte anvendes en smelte av støpejern med kulegrafitt (en GGG-smelte) hvis magnesium-svovel-forhold forandres ved tilsetning av et svovelholdig materiale. Fortrinnsvis tilsettes det svovelholdige materiale i en mengde som er bestemt av ligningen S = A. Mg - B, hvori S = tilsetningsmengden for det svovelholdige materiale, basert på rent svovel og uttrykt i vekt%, Mg = utgangssmeltens magnesiuminnhold i vekt%, A = magnesiumfaktor: 0 , 9A1,2 , og B = svovelkonstant: - 0,02— B^ + 0,05. En anordning for å utføre fremgangsmåten kan utgjøres av en transport-kjele, en støperiøse eller en stperiovn under beskyttende gass.

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte og en anordning for fremstilling av støpejern med vermiculærgrafitt.

Støpejern med vermiculærgrafitt (GGV) er som materiale å innordne mellom støpejern med lamellær grafitt (GGL) og støpejern med kulegrafitt (GGG). På grunn av dets spesielle mekaniske egenskaper, som strekkfasthet, seighet og elastisitetsmodul, er dette materiale overlegent i forhold til materialet GGL. Sammenlignet med materialet GGG oppviser støpejern med vermiculærgrafitt en høyere varmeled-ningsevne og gunstigere forsinkelsesegenskap ved temperatur-påkjenning og utmerker seg spesielt ved bedre støpetekniske egenskaper.

Etterspørselen efter materialet GGV har steget kraftig i de senere år. Beherskelsen av en treffsikker, reproduserbar fremstillingsprosess har imidlertid ikke kunnet holde tritt med denne økende efterspørsel, slik at det i flere bedrifter er blitt gitt avkall på å fremstille GGV. Pro-dusentene har ikke vært villige til å ta med på kjøpet en sterk kvalitetsspredning ved produksjonen.

Fra vest-tysk off. skrift 2458033 er en fremgangsmåte kjent hvor en utgangssmelte blir behandlet med magnesium inntil svovelinnholdet har sunket til 0,01% S, og hvor tiden mellom Mg-behandlingen og tilsetningen av sjeldne jordartsmetaller avpasses slik at ingen kulegrafittdannelse finner sted.

Dessuten er en fremgangsmåte kjent fra vest-tysk off. skrift 2458033, hvor utgangsjernet før behandlingen med sjeldne jordartsmetaller (f.eks. Ce-blandingsmetall) usettes for behandling med magnesium, idet den tilsatte Mg-mengde avpasses slik at svovelet fjernes inntil et innhold av høyst 0,01%, men hvor bare en så liten Mg-mengde forblir oppløst i jernet at denne ikke er tilstrekkelig til å føre til ut-skillelse av kuleformig grafitt.

Det tas ved den foreliggende oppfinnelse sikte på å forbedre de kjente fremgangsmåter derhen at støpejern med vermiculærgrafitt kan fremstilles på en hurtig, mer treffsikker og reproduserbar måte.

Denne oppgave løses ved hjelp av de særtrekk som er angitt i det selvstendige fremgangsmåtekravs karakteriser-ende del. Fordelaktige utførelsesformer fremgår av de uselvstendige patentkrav.

Den foreliggende fremgangsmåte er forskjellig fra

de hittil anvendte fremgangsmåter spesielt ved at fremstillingen ikke foretas direkte, men derimot indirekte og så å si i to trinn.

Først blir en utgangssmelte fremstilt, nemlig en GGG-smelte. Denne fremstillingsprosess blir ifølge oppfinnelsen behersket med en perfekt treffsikkerhet, ikke minst fordi fremstillingen av en GGG-smelte ifølge oppfinnelsen er et pionerforslag. Denne GGG-smelte fremstilles ved avsvovling, desoxydasjon og legering av smeiten med magnesium. Dersom fremstillingen av GGG- smeiten utføres i en konverter som er blitt utviklet av patentsøkeren, kan det regnes med praktisk talt konstant svovel- og oxygeninnhold. Deri ligger en spesiell fordel fordi ved fremstillingen av et støpejern med vermiculærgrafitt på denne måte blir et spredningsområde betydelig redusert henholdsvis eliminert allerede i det første trinn av fremstillingsprosessen, hvilket utøver en vesentlig innvirkning på reproduserbarheten av sluttsmelten. Selvfølgelig kan GGG også fremstilles ved hjelp av andre fremgangsmåter.

I det annet fremgangsmåtetrinn blir det derefter til GGG-smelten tilsatt et svovelholdig materiale, i overensstemmelse med ligningen

hvori

S = tilsetningsmengde av det svovelholdige materiale,

basert på rent svovel, uttrykt i vekt%,

Mg= utgangssmeltens magnesiuminnhold i vekt%,

A = magnesiumfaktor: 0,9— A — 1,2,

B = svovelkonstant - 0,02^B^.+ 0,05.

Tilsetningen av det svovelholdige materiale kan foretas med dette i elementær tilstand eller i bundet tilstand, f,eks. som sulfidisk malm eller som jernsulfid. Likeledes kan svovelet tilsettes i form av en blanding av elementært og/eller bundet svovel sammen med ett eller flere andre materialer. Ved tilsetningen av ytterligere svovelmengder blir grafittens sfæriske form forandret.

Oppfinnelsen er nedenfor nærmere beskrevet ved hjelp av eksempler.

Eksempel 1

Til en GGG-smelte som var blitt fremstilt ved hjelp

av NiMg-prosessen og hadde sammensetningen

3,54 vekt% C

2,27 vekt% Si

0,12 vekt% Mn

0,02 vekt% Cu

0,01 vekt% P

0,9 2 vekt% Ni

0,006 vekt% S

0,079 vekt% Mg

ble 0,050 vekt% S i form av svovelkis (40% S) tilsatt i overensstemmelse med ligningen S = A • Mg - B, og smeiten ble ympet med 0,3 vekt% FeSi 75. Godsstykkene oppviste i avhengighet av veggtykkelsen fra 50% (5 mm) til 80% (40 mm) grafittform III, idet resten i hvert tilfelle var V + VI (ifølge VDG-normblad P 441).

Eksempel 2

Til en GGG-smelte som likeldes var blitt fremstilt ved hjelp av NiMg-prosessen og hadde sammensetningen 3,52 vekt% C

2,32 vekt% Si

0,12 vekt% Mn

0,0 2 vekt% Cu

0,71 vekt% Ni

0,005 vekt% S

0,052 vekt% Mg

ble 0,020 vekt% S i form av svoveljern (40% S) tilsatt i overensstemmelse med ligningen S = A • Mg - B, og smeiten smeiten ble ympet med 0,3 vekt% FeSi 75. Den støpte lunker-prøve med veggtykkelser av 15-18 mm oppviste 70% grafittform III idet resten var V + VI (ifølge VDG-normblad P 441) og

var lunkerfri, dvs. at den oppviste et lunkerforhold som var lik lunkerforholdet for grått støpejern.

Eksempel 3

Til en GGG-smelte som var blitt fremstilt ved hjelp av +GF+konverterprosessen og hadde sammensetningen 3,50 vekt% C

2,03 vekt% Si

0,10 vekt% Mn

0,006 vekt% Mn

0,006 vekt% S

0,055 vekt% Mg

ble 0,041 vekt% S i form av en blanding som inneholdt 18 vekt% S og blandet med 0,3 vekt% FeSi 75, tilsatt i overensstemmelse med ligningen S = A • Mg - B. Godsstykkene oppviste i avhengighet av veggtykkelsen fra 80% (6 mm) til 95% (30 mm) grafittform III idet resten var V + VI (ifølge VDG-normblad P 4 41) .

Eksempel 4

Til en GGG-smelte som var blitt fremstilt ved hjelp av +GF+-konverterprosessen og hadde sammensetningen 3.5 7 vekt%

2.06 vekt% Si

0,41 vekt% Mn

0,11 vekt% Cu

0,05 -vekt% P

0,006 vekt% S

0,0 45 vekt% Mg

ble 0,035 vekt% S i form av magnetkis (36% S) tilsatt i overensstemmelse med ligningen S = A • Mg - B. I støpe-systemet var et skumkeramisk filter satt inn foran hvilket et stykke av et formympemiddel var anbragt. Godsstykkene oppviste i avhengighet av veggtykkelsen fra 50% (5 mm)

til 80% (40 mm) grafittform III idet resten var V + VI (ifølge VDG-normblad P 441).

E ksempel 5

Som utgangssmelte ble en GGG-smelte med følgende sammensetning fremstilt ved hjelp av NiMg-prosessen:

3,5 vekt% C

2,5 vekt% Si

0,15 vekt% Mn

0,05 vekt% Cu

0,05 vekt% P

0,005 vekt% S

0,06 vekt% Mg

rest jern.

Ved tilsetning av 0,2 vekt% FeS og et ympemiddel, fortrinnsvis FeSi 75, ble Mg-S-forholdet i sluttsmelten regulert til 1,27. En strukturanalyse ga som resultat at 90% av grafittandelen oppviste grafittutformning III ifølge VDG-normblad P 441. De øvrige 10% kunne tilordnes gruppene V og VI.

Støpestykker med modul 0,3-2,5 cm ble støpt fra sluttsmelten.

Den spesielle fordel ved den foreliggende fremgangsmåte beror på at det først fremstilles en GGG-smelte hvis karakteristika er nøyaktig kjente. Derefter blir ytterligere svovel blandet inn, idet den mengde som skal tilsettes på enkel måte kan beregnes ut fra de kjente karakteristika for GGG-smelten. Derved fås en treffsikker og reproduserbar fremstilling av støpejern med vermiculær-graf itt. Dessuten kan med det samme jern GGG eller GGV fremstilles valgfritt i automatiske anlegg da den jern-mengde som i hvert tilfelle er nødvendig pr. kasse, fås ved tilsetning av svovel i små støperiøser.

Om nødvendig kan også et ympemiddel tilsettes samtidig med tilsetningen av svovelholdige materialer. Ympe-midlet kan imidlertid også først bli innført i støpestrålen eller endog i formen.

Som middel for å utføre fremgangsmåten er en støperi-øse eller også en transportkjeie osv. spesielt egnet.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte ved fremstilling av et støpejern med vermiculærgrafitt, hvor et forhold Mg/S innen området 2:1-1:1 innstilles, karakterisert ved at det som utgangssmelte anvendes en smelte av støpejern med kulegrafitt hvis magnesium-svovel-forhold forandres ved tilsetning av et svovelholdig materiale.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det som utgangssmelte anvendes en støpejernssmelte hvis kjemiske sammensetning reguleres slik at det således størknede støpestykke i det vesentlige oppviser kuleformige grafittformer hvorav minst 60% svarer til formen V + VI ifølge VDG-normblad P 441.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det til utgangs-smelten tilsettes et svovelholdig materiale, idet til-se tningsmengden, basert på rent svovel, overensstemmer med den følgende ligning: S = A • Mg - B, hvori S = tilsetningsmengden for det svovelholdige materiale, basert på rent svovel i vekt%, Mg = utgangssmeltens magnesiuminnhold i vekt%, A = magnesiumf aktor: 0 , 9— A— 1, 2 B = svovelkonstant: - 0,02"^-B-+ 0,05.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det som svovelholdig materiale anvendes en blanding av elementært og/eller bundet svovel, idet blandingen dessuten inneholder ett eller flere andre materialer, f,eks. cerium, cerium-MM, titan, Ca, Al, Zr, Bi.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at samtidig med det svovelholdige materiale tilfø res et ympemiddel, f.eks. FeSi, til smeiten.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at det svovelholdige materiale innfø res i stø pestrålen og/eller i formen.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-6, karakterisert ved at reaksjonsproduktene som dannes ved tilsetningen av det svovelholdige materiale, hindres fra å trenge inn i støpestykket ved at filtere innsettes i støpesystemet.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 3, karakterisert ved at det som svovelholdig materiale anvendes rent svovel, svovel som er kjemisk bundet til andre elementer, eller svovel som foreligger i blanding, f.eks. svovelkis, sulfidisk malm, jernsulfid eller magnetkis.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at det som utgangssmelte anvendes konverterbehandlet støpejern med kulegrafitt.

10.A nordning for utfø relse av fremgangsmåten ifølge krav, 1-9, karakterisert ved at den er en transport-kjele, en støperiøse eller en støperiovn under beskyttende gass.

11. Anvendelse av fremgangsmåten ifølge krav 1-9 i et formstøpeanlegg, hvor GGG henholdsvis GGV støpes valgfritt eller avvekslende, slik at svoveltilsetningen avpasses til den angjeldende mengde av det nødvendig jern for den angjeldende form.