NO884241L - Fremgangsmaate og apparat for tilsetning av additiver til smeltede jernlegeringer. - Google Patents

Abstract

Fremgangsmåte for tilsetning av fordampbare og sineltbare additiver til smeltede jernlegeringer i en oppar-beidelsesse i en autoklavs overtrykks-kanuner. For tilsetningen anvendes en neddykkbar modifikasjonsklokke som inne-holder additivene, og denne neddykkes i den smeltede jernlegering og holdes nedsenket i denne i høyst 3 sekunder i en .nedre stilling som ligger inntil 50 mm over opparbeidelsesøsens bur.n. En anordning for utførelse av fremgangsmåten omfatter en neddykkbar modifikasjonsklokke (1) son er opphengt på en metallstang (3) som er ført gjennca lokket til en autoklavs overtrykkskaramer (6) og er beskyttet av et beskyttelsesrør (2). Modifikasjonsklokken er forsynt med minst én nedre åpning (4) og minst én øvre åpning (5) som er anordnet i de forskjellige nantellinjer fer den neddykkbare modifikasjonsklokke (1) hvis effektive rominnhold i forhold til overtrykkskammerets (6) rominnhold er 2 til 4:1000. Forheldet mellom fiatesummen for minst én evre åpning (5) og den neddykkbare modif ikas jor.sklokkes (1) innvendige rominnhold er fra 1:100 til 1:200.

Description

Oppfinnelsen angår en fremgangsmåte for tilsetning av fordampbare og smeltbare additiver til smeltede jernlegeringer i tilberedningsøsen i en autoklavs overtrykkskammer, idet additivene er anordnet i en neddykkbar modifikasjonsklokke som trykkes ned i smeiten for fremstilling av sfæroidalt støpejern eller støpejern med vermikulærgrafitt eller med magnesium modifisert støpejern og/eller for fremstilling av forlegeringer med magnesium og med cerium og/ eller for avsvovling og for desoxydasjon av jernlegeringer, og dessuten en anordning for å utføre fremgangsmåten.

For å bringe magnesium, cerium og andre forgass-ende eller smeltbare stoffer inn i smeltede metallegeringer er det kjent å anvende autoklaver med et overtrykkskammer hvor den fysikklov utnyttes at koketemperaturen økes med økende overtrykk. I overtrykkskammeret med innlagt opp-arbeidelsesøse med smeiten blir luft blåst inn med et slikt overtrykk som er proporsjonalt med det flytende metalls temperatur og altså også magnesiumets og hindrer fordampning av dette. For å oppfylle de angitte funksjoner blir forskjellige metoder anvendt for å bringe de angitte stoffer inn. Metallisk magnesium blir neddykket festet på en stang, enten blank eller forsynt med isolasjonssjikt som hindrer oppvarmingen og fordampningen, raffineringsadditivene blir kastet fritt inn i øsen eller neddykkbare modifikasjons-klokker av forskjellige konstruksjoner av forskjellige materialer og utførelser anvendes i hvilke additivene legges inn. Av denne grunn er også utnyttelsesgraden av magnesiumet og av de ytterligere additiver og reproduserbarheten av disse verdier og derved også produksjonskvaliteten forskjellige .

Det er kjent, se for eksempel Technicky naucny slovnik (Technisches Lehrlexikon), del 1 (SNIL 1981 = Staatlicher Verlag der technischen Literatur 1981), side 125 og 12 6, å utforme en autoklav hvis neddykkbare klokke er forsynt med to åpningsrader som ikke er anordnet oventil mot hverandre i en mantellinje.

Fremgangsmåten for tilsetningen av fordampbare og smeltbare additiver blir her hva gjelder nedsenkningsvarig- heten og -stillingene såvel som forholdsomstendighetene for overtrykkskammeretog den neddykkbare modifikasjonsklokke,

ikke løst. Lignende er dette også i boken Magnesiumbehan-deltes Gusseisen" av forfatterne Prof. K. Jv Vascenko og L. Sofroni (VEB Deutscher Verlag fur Grundstoffindustrie, Leipzig 1960) på sidene 130 til 135 og sidene 146, 157.

På lignende måte er fra patentbrevet for russisk patent nr. 142665 overtrykkskammerets rominnhold pa 3,7 m<3>kjent, men hverken metoden for å bringe additivene inn eller rominnholdet for den neddykkbare modifikasjonsklokke er her angitt.

Fra patentbrevet for russisk patent nr. 817061 og fra vest-tyske utlegningsskrift nr. 1168458 er det åpenbart at det er kjent å utforme en neddykkbar modifikasjonsklokke med de over mot hverandre anordnede åpningsrader, idet disse åpninger alltid heller i samme retning mot den neddykkbare modifikasjonsklokkes lengdeakse, hvilket har vist seg å være en ulempe.

Det tas ved oppfinnelsen sikte på å avhjelpe flere av de ovenfor angitte ulemper og å tilveiebringe en slik fremgangsmåte og anordning for tilsetning av fordampbare og smeltbare additiver til smeltede jernlegeringer at det med denne skal være mulig å oppnå optimale betingelser for for-løpet av den teknologiske prosess, dvs. for en maksimal utnyttelse av alle additiver, for en optimal gjennomblanding av additivene med smeiten og for å forbedre prosessens regulerbarhet og reproduserbarhet.

Oppfinnelsen angår således en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art, og fremgangsmåten er særpreget ved at nedsenkningstiden for den neddykkbare modifikasjonsklokke i smeiten i den nedre stilling som ligger inntil 50 mm over opparbeidelsesøsens bunn, holdes på høyst 3 sekunder.

Oppfinnelsen angår også en anordning for å utføre

den foreliggende fremgangsmåte, og anordningen er særpreget ved at på den ene side oppviser forholdet mellom det effektive rominnhold for den neddykkbare modifikasjonsklokke og rominnholdet for overtrykkskammeret verdien 2-4:1000 og at på den annen side oppviser forholdet mellom flatesummen for minst én

øvre åpning og det innvendige rominnhold for den neddykkbare modifikasjonsklokke verdien 1:100 til 1:200.

Det effektive rominnhold for den neddykkbare modifikasjonsklokke beregnes ut fra den neddykkbare modifikasjonsklokkes innvendige diameter Dn og dens effektive høyde V£. Forholdstallet mellom den neddykkbare modifikasjonsklokkes effektive rominnhold og overtrykkammerets rominnhold av 2 til 4 : 1000 er avhengig av svovelinnholdet. Ifølge en ytterligere fordelaktig utførelsesform av den foreliggende anordning er den effektive høyde mellom minst én nedre åpning og minst én øvre åpning for den neddykkbare modifikasjonsklokke den samme eller mindre enn den neddykkbare modifikasjonsklokkes innvendige diameter. Videre er den samlede flate til minst én nedre åpning for den neddykkbare modifikasjonsklokke lik eller større enn den samlede flate av minst én øvre åpning for den nedre modifikasjonsklokke, og minst én øvre åpning for den neddykkbare modifikasjonsklokke heller gjennom dennes innvendige ende i retning mot den neddykkbare modifikasjonsklokkes bunn, og minst én nedre åpning for den neddykkbare modifikasjonsklokke heller i retning mot bunnen av den neddykkbare modifikasjonsklokke gjennom dens ytre ende. En ytterligere fordelaktig utførelsesform av den foreliggende anordning består i at forholdet mellom den innvendige diameter til opparbeidelsesøsens bunn og den neddykkbare modifikasjonsklokkes innvendige diameter oppviser verdien 2:1 til 4:1. Endelig forutsettes det i henhold til den sistnevnte fordelaktige utførelsesform i henhold til oppfinnelsen at den neddykkbare modifikasjonsklokke i den øvre bunn er forsynt med en gjennomgangsåpning for metallstangen og med en konsentrisk større blindåpning for be-skyttelsesrøret, hvorved metallstangens samt sikringens nedre ende er overdekket av beskyttelsesinnretningen i den innvendige del av den neddykkbare modifikasjonsklokkes øvre bunn.

Hovedfordelene ved fremgangsmåten og anordningen ifølge oppfinnelsen består i at fullkomne betingelser for forløpet av hele den tekniske prosess oppnås, dvs. at en maksimal utnyttelse av alle additiver muliggjøres, at den beste gjennomblanding av additivene med smeiten sikres, at hele prosessens regulerbarhet forbedres og at en meget god reproduserbarhet av denne muliggjøres. Likeledes sikres fordampning med optimal hastighet, og for å tilrettelegge for maksimal utnyttelse av additivene i smeiten velges varigheten av nedsenkningen av den neddykkbare modifikasjonsklokke i den dypeste stilling i opparbeidelsesøsen med en verdi som er lik eller mindre enn tre sekunder fordi additivene passerer hurtigere gjennom smeiten før disse oppvarmes til fordampningstemperaturen, slik at de ikke fordamper ved neddykkingen av den neddykkbare modifikasjonsklokke . Den neddykkbare modifikasjonsklokkes bunn skal ved denne fremgangsmåte ikke fjernes med mer enn 50 mm fra opparbeidelsesøsens bunn. Derved inntrer fordampningen av additivene i den laveste stilling, og den lengste vei for det forgassede magnesium, cerium og raffineringsstoffene gjennom metallet blir utnyttet. Videre sikres en likt for-løpende modifikasjon og raffinering av metallegeringen.

Ved modifikasjonsprosessen oppstår en betraktelig mengde

av magnesium- og ceriumreaksjonsprodukter. Disse er for eksempel MgO, MgS, Mg-Mn-Fe-silikater som når de trenger inn i godsstykkene, reduserer deres mekaniske og andre egen-skaper og kan føre til utskyting. Tilsetningen av stoffer som kan gjøres flytende og som oppløses eller fordampes samtidig med magnesiumet og med ceriumet og på grunn av deres damper spres i hele metallvolumet, innvirker på flytendegjøringen og på koaguleringen av reaksjonsproduktene som da lettere flyter ut på slaggoverflaten og fjernes med slaggen. Videre sikres det at fordampningen av de innlagte additiver forløper med optimal hastighet, hvilket sikrer maksimal utnyttelse av disse og på best måte oppfyller om-røringsfunksjonen. Fordelene fremgår ennu tydeligere av de videre angitte fakta. Ved neddykningen blir de frie rom i den neddykkbare modifikasjonsklokke fylt med det flytende metall så lenge de frie rom ikke er fylt med additivene. Klokkestørrelsen må følgelig være slik at den fanger opp alle uomgjengelig nødvendige additiver for å tilveiebringe modifikasjonen, men slik at ingen overflødige

store rom dannes i hvilke for mye metall trenger inn allerede ved neddykkingen, hvilket oppvarmer innholdet til fordamp-ningstemperaturene for tidlig. Ikke engang ved den ytterligere modifikasjonsprosess er det ønskelig at det i den neddykkbare modifikasjonsklokke forekommer overflødig store rom som fører til en betraktelig metallopphopning og til en uønsket reaksjonspåskyndelse. Den neddykkbare modifikasjonsklokkes størrelse kan følgelig feilfritt oppfylle sin funksjon når den ligger innen et bestemt forhold til auto-klavovertrykkammerets størrelse. Det er da mulig å styre modifikasjonsprosessen og å oppnå de gode og reproduserbare resultater. Av de samme grunner er størrelsen til åpningene for inntrengningen av metall i den neddykkbare modifikasjonsklokke og for unnvikelsen av gassproduktene valgt slik at hele prosessen forløper med en viss intensitet og er godt regulerbar. Utnyttelsen av additivene er større desto lengre den vei er som de må passere gjennom metallet når de fordampes eller smeltes. Det er derfor viktig at den mak-simale mengde av disse tilsetninger mest mulig kommer inn i metallet nedentil i øsen. Av disse grunner foreslås det å anordne den neddykkbare modifikasjonsklokke slik at den effektive høyde, dvs. høyden fra den nedre åpningsrad til den øvre åpningsrad, er lik eller mindre enn den neddykkbare modifikasjonsklokkes innvendige diameter. Av de samme grunner foreslås det at de nedre åpningers samlede flate er større enn de øvre åpningers samlede flate fordi en mindre motstand mot dampunnvikelse i de nedre åpninger fra den neddykkbare modifikasjonsklokke inn i metallet dannes. Gass-gjennomtrengningen mest mulig nedentil i metallet bidrar også til hellingen for de nedre åpninger med deres innvendige ende i retning mot bunnen. Derimot er i den øvre del åpningene på den neddykkbare modifikasjonsklokkes mantel utformet slik at de med deres ytre ender heller slik mot bunnen av den neddykkbare modifikasjonsklokke at det der ikke dannes en gassperre som ikke tillater at metallet trenger inn til bunnen og at additivene smelter, hvorved sikres at de her unnvekede gasser tar fullt del i modifikasjonsprosessen og den intense metallomhvirvling. Av den grunn at en høy metallsøyle dannes gjennom hvilken de forgassede eller smeltede additiver passerer, er det foreslått å gjøre modi fikasjonsøsen forholdsvis slank, dvs. i et forhold av 2:1 til 4:1 mellom opparbeidelsesøsens innvendige bunndiameter og den neddykkbare modifikasjonsklokkes innvendige diameter. Den neddykkbare modifikasjonsklokkes øvre bunn er forsynt med en gjennomgangsåpning for en metallstang og med et konsentrisk tilbakestup. I dette tilbakestup legges et rør av ildfast materiale, og hele røret blir slik avtettet at metallstangen når den neddykkes, blir beskyttet helt til dens ende før den kommer i berøring med det smeltede metall. Ved hjelp av beskyttelsesinnretningen blir også stangsikringen i den innvendige del av den neddykkbare modifikasjonsklokke beskyttet. Isolasjonsevnen til denne flamme-bestandige beskyttelse velges slik at stangen utholder på-kjenningen ved neddykkingen, oppdriftskreftene og vibra-. sjonene og at den også utholder bøyepåkjenningen som forår-sakes av den samlede vekt av fyllingen for den neddykkbare modifikasjonsklokke som er innspent i horisontalstilling.

I denne stilling kan fyllingen av den neddykkbare modifikasjonsklokke utføres.

Oppfinnelsen er nedenfor utførlig forklart ved hjelp av et utførelseseksempel i forbindelse med tegningene. Av disse viser Fig. 1 en neddykkbar modifikasjonsklokke ifølge oppfinnelsen med opparbeidelsesøsen vist skjematisk, og Fig. 2 skjematisk i mindre målestokk anordningen ifølge oppfinnelsen med en autoklav med overtrykkskammeret med opparbeidelsesøsen og med den neddykkbare modifikasjonsklokke .

Den neddykkbare modifikasjonsklokke 1 er opphengt

på en metallstang 3 som er opphengt i et beskyttelsesrør 2. Dette beskyttelsesrør 2 passerer gjennom lokket til autoklavens overtrykkskammer 6. Den neddykkbare modifikasjonsklokke 1 er i den øvre bunn forsynt med en gjennomgangsåpning for metallstangen 3 og en i forhold til denne konsentrisk øvre blindåpning for beskyttelsesrøret 2, hvorved den nedre ende av metallstangen 3 og sikringen som for eksempel er

utformet som en mutter, er overdekket med en beskyttelses-innretning 7 i den indre del av den neddykkbare modifikasjonsklokkes 1 øvre bunn. Den neddykkbare modifikasjonsklokke 1 er forsynt med minst én, men fortrinnsvis med en hel rekke, av øvre åpninger 5 og av nedre åpninger 4.

Disse nedre åpninger 4 og øvre åpninger 5 er på den ene side anordnet langs de forskjellige mantellinjer for den neddykkbare modifikasjonsklokke 1, hvilket innebærer at de ikke er anordnet over hverandre, og på den annen side er de hel-lende, hvorved de øvre åpninger 5 med deres innvendige ender heller mot den neddykkbare modifikasjonsklokkes 1 bunn, mens de nedre åpninger 4 med deres ytre ende heller mot bunnen av den neddykkbare modifikasjonsklokke 1. Forholdet mellom flatesummen av de nedre åpninger 4 og de øvre åpninger 5 og den neddykkbare modifikasjonsklokkes 1 rominnhold oppviser da verdien 1:100 til 1:200, og den effektive høyde, V ^ , mellom de nedre åpninger 4 og de øvre åpninger 5 er lik eller mindre enn den neddykkbare modifikasjonsklokkes 1 innvendige diameter D n . Det er dessuten fordelaktig ^ å anordne de nevnte åpninger slik at den samlede flate av de nedre åpninger 4 er lik eller større enn den samlede flate av de øvre åpninger 5 for den neddykkbare modifikasjonsklokke 1. På bunnen av overtrykkskammeret 6 gjennom hvis lokk metallstangen 3 passerer for senkning og heving av den neddykkbare modifikasjonsklokke 1, er opparbeidelsesøsen 8 anordnet i hvilken den neddykkbare modifikasjonsklokke 1 kan skyves inn, idet forholdet mellom den neddykkbare modifikasjonsklokkes 1 effektive rominnhold og overtrykkammerets 6 rominnhold oppviser verdien 2 til 4:1000 og med fordel oppviser et forhold av 2:1 til 4:1 mellom den innvendige diameter til opparbeidelsesøsens 8 bunn og den neddykkbare modifikasjonsklokkes 1 innvendig^ e diameter D n.

Den neddykkbare modifikasjonsklokke 1 som er fylt med det tilhørende fordampbare eller smeltbare additiv,

for eksempel med magnesium, senkes ned i opparbeidelses-

øsen 8 ved hjelp av metallstangen 3, og i autoklavens overtrykkskammer 6 hersker da det forlangte trykk. For å sikre fordampning med optimal hastighet og for å sikre maksimal

utnyttelse av additivene i smeiten velges neddyknings-varigheten for den neddykkbare modifikasjonsklokke 1 i den nederste stilling i opparbeidelsesøsen 8 til lik eller mindre enn 3 sekunder fordi additivene passerer tidligere gjennom smeiten enn de oppvarmes til fordampningstemperaturen, slik at de ikke fordamper ved neddykking av den neddykkbare modifikasjonsklokke 1. Den neddykkbare modifikasjonsklokkes 1 bunn skal ved denne prosess ikke fjernes mer enn 50 mm fra opparbeidelsesøsens 8 bunn. Derved inntrer additivfor-dampningen i den nederste stilling, hvorved den lengste vei for det forgassede magnesium, cerium og raffineringsstoffene gjennom metallet utnyttes. Den neddykkbare modifikasjonsklokke 1 blir efter at opparbeidelsesprosessen er avsluttet, trukket ut av smeiten og i autoklavens overtrykkskammer 6 fylt med ny additivporsjon, hvorved modifikasjonsklokken 1 er gjort klar for fornyet anvendelse. Fyllingen utføres regelmessig med den neddykkbare modifikasjonsklokke 1 i horisontal stilling.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for tilsetning av fordampbare og smeltbare additiver til smeltede jernlegeringer i en opparbeidelses-øse i en autoklavs overtrykkskammer, idet disse additiver befinner seg i en neddykkbar modifikasjonsklokke som neddykkes i smeiten for fremstilling av sfæroidalt støpejern eller støpejern med vermikulærgrafitt eller støpejern som er modifisert med magnesium, og/eller for fremstilling av forlegeringer med magnesium og med cerium og/eller for avsvovling og for desoxydasjon av jernlegeringer, karakterisert ved at den neddykkbare modifikasjonsklokke holdes nedsenket i smeiten i en nedre stilling som ligger inntil 50 mm over opparbeidelsesøsens bunn, i høyst 3 sekunder.

2. Anordning for utførelse av fremgangsmåten ifølge krav 1, karakterisert ved at på den ene side oppviser forholdet mellom den neddykkbare modifikasjonsklokkes (1) effektive rominnhold og overtrykkskammerets (6) rominnhold verdien 2 til 4:1000, og på den annen side oppviser forholdet mellom flatesummen for minst én øvre åpning (5) og den neddykkbare modifikasjonsklokkes (1) innvendige rominnhold verdien 1:100 til 1:200.

3. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den effektive høyde (V"e^) mellom minst én nedre åpning (4) og minst én øvre åpning (5) for den neddykkbare modifikasjonsklokke (1) er lik eller mindre enn den neddykkbare modifikasjonsklokkes (1) innvendige diameter (°n )•

4. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den samlede flate av minst én nedre åpning (4) for den neddykkbare modifikasjonsklokke (1) er lik eller større enn den samlede flate av minst én øvre åpning (5) for den neddykkbare modifikasjonsklokke (1).

5. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at minst én øvre åpning (5) i den neddykkbare modifikasjonsklokke (1) med sin innvendige ende heller i retning mot den neddykkbare modifikasjonsklokkes (1) bunn og at minst én nedre åpning (4) av den neddykkbare modifikasjonsklokke (1) med sin ytre ende heller i retning mot den neddykkbare modifikasjonsklokkes (1) bunn.

6. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at forholdet mellom den innvendige diameter for opparbeidelsesø sens (8) bunn og den neddykkbare modifikasjonsklokkes (1) innvendige diameter (D^ ) oppviser verdien 2:1 til 4:1.

7. Anordning ifølge krav 2, karakterisert ved at den neddykkbare modifikasjonsklokke (1) i den øvre bunn er forsynt med en gjennomgangsåpning for en metallstang (3) og med en konsentrisk større blindåpning for et beskyttelsesrør (2), idet den nedre ende av metallstangen (3) og sikringen rundt den innvendige del av den neddykkbare modifikasjonsklokkes (1) øvre bunn er overdekket av en beskyttelsesretning (7).