PL193290B1 - Sposób uzyskiwania żeliwa w stanie ciekłym, wytwarzanego w piecach elektrycznych na wyroby bezpieczeństwa - Google Patents

Abstract

1. Sposób uzyskiwania zeliwa w stanie cieklym, wytwarzanego w piecach elektrycznych na wy- roby bezpieczenstwa, znamienny tym, ze dodaje sie do kapieli, przed rozpoczeciem spustu, sro- dek korygujacy skladajacy sie z pierwiastków chemicznych o promieniu atomu od 1,80 do 2,23 A° - promien metalu dla liczby koordynacyjnej = 12, w których tlenkach, zgodnie ze skala Paulinga, gdzie udzial wiazan jonowych jest nie mniejszy niz 74. PL PL PL

Description

Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób uzyskiwania żeliwa w stanie ciekłym, wytwarzanego w piecach elektrycznych na wyroby bezpieczeństwa, który to proces charakteryzuje się tym, że jest w stanie usunąć niektóre podstawowe nieprawidłowości procesu metalurgicznego, uważane dotąd za nieuniknione w przypadku odlewów wykonywanych z zastosowaniem takich pieców, nieprawidłowości, które ze względu na ich trudną kontrolę, pogarszając możliwości operacyjne wydziału produkcyjnego, mogą tym samym wpływać negatywnie na jakość produkowanych odlewów. Typowymi charakterystycznymi cechami wynalazku są ponadto zdolność całkowitego oczyszczania kąpieli metalowej oraz przeciwdziałanie tak zwanemu zanikowi korzystnego oddziaływania modyfikatorów, który to problem nasilił się wraz ze zwiększającym się rozpowszechnieniem automatycznych urządzeń odlewniczych. Automatyzacja, przyspieszając wszystkie fazy cyklu produkcyjnego, spowodowała głębokie zmiany w tradycyjnych technologiach metalurgicznych, uniemożliwiając przy tym dostosowanie się do nowych harmonogramów pracy linii formowania, a także, co jest jeszcze bardziej szkodliwe, spowodowała niemożność zapewnienia jakości wyrobów na stałym poziomie. Te okoliczności spowodowały potrzebę podjęcia badań i badając odlewy mające wpływ na bezpieczeństwo, jakimi są bębny hamulcowe przeznaczone dla przemysłu samochodowego, na wydziale odlewania automatycznego, stwierdzono poważne odchylenia od poziomu jakości, który jest zawsze zapewniony przy odlewaniu ręcznym. Często przy uzyskiwaniu wartości twardości zgodnej z warunkami technicznymi pojawiał się niepokojący spadek wytrzymałości mechanicznej, niewytłumaczalny na podstawie wniosków jakie można wyciągnąć z badań licznych elementów poddanych ciągłej i intensywnej kontroli.

W obliczu wyraźnej potrzeby usunięcia takich braków wiarygodności, badania nie mogły pominąć wydania diagnozy i ustalenia prawdziwej przyczyny nieprawidłowości, jakiegokolwiek typu, w sposób bezsprzeczny związanych ze zmianami spowodowanymi automatyzacją. Zakładając, że ciekłe żeliwo na wyjściu z pieca topialnego jest, zgodnie z tradycyjnymi odniesieniami, w stanie normalnym, stwierdzono następujące nieprawidłowości:

- przebieg linii odlewania i nadmierna powtarzalność: pomimo dodatkowego odżużlenia, przed automatycznym piecem odlewniczym, który był miejscem ciągłego powstawania żużla w ilości powodującej zatkanie kanałów zasilających i wlewowych, uniemożliwiając w ten sposób regularny przepływ metalu. Ten sam żużel był później odpowiedzialny za nieprawidłową pracę tulei - zatyczki, powstałe różnice wymiarowe oraz przyczyny częstych braków odlewów takich jak odlewy niepełne.

Oprócz pogorszenia zdolności produkcyjnej, opisane nieprawidłowości stwarzały zagrożenie dla piecowych, którzy byli zmuszeni do prawie ciągłej interwencji w celu usuwania żużla.

-duża zmienność stanu metalograficznego powoduje w konsekwencji, zmienne charakterystyki mechaniczne. Różne próby dotyczące zatykania, pomimo dużej ilości doświadczeń, ani całkowicie ani częściowo nie rozwiązały tego problemu. Wręcz przeciwnie, w przypadku założenia większego wpływu tak zwanego opóźnionego oddziaływania na przepływ, stwierdzono natychmiastowy i wyraźnie korzystny wpływ na strukturę, ale bardzo szybko pojawiła się większa ilość braków wynikających z wtrąceń.

- pogorszenie obrabialności mechanicznej odlewów, przekraczające miejscowo 50% w stosunkudo poprzednich statystyk, czemu towarzyszyło pękanie płytek lub zmniejszenie ich trwałości. Znaczący był również wpływ braków spowodowanych przez mikro -i makropęcherze, ujawniające się po obróbce odlewów.

Traktując przedstawione punkty jako pierwszorzędne, a zatem jako podstawowe nieprawidłowości, które należy usunąć, określony został kierunek badań, kierunek, który koniecznie musiał uwzględnić ogół dążeń, począwszy od tych typowych dla elektrycznych indukcyjnych pieców topialnych.

Sposób uzyskiwania żeliwa w stanie ciekłym, wytwarzanego w piecach elektrycznych na wyroby bezpieczeństwa, charakteryzuje się tym, że do kąpieli dodaje się, przed rozpoczęciem spustu, środek korygujący składający się z pierwiastków chemicznych o promieniu atomu od 1,80 do 2,23 A° - promień metalu dla liczby koordynacyjnej = 12, w których tlenkach, zgodnie ze skalą Paulinga, gdzie udział wiązań jonowych jest nie mniejszy niż 74, przy czym jeden lub kilka pierwiastków chemicznych dodaje się do kąpieli pod postacią złożonych stopów, mieszanek stopów, mieszanek stopów i pierwiastków chemicznych, związków solnych, w których pierwiastki chemiczne występują ogółem w ilości przekraczającej 40% wagowych.

Przygotowanie kąpieli przez dodanie pierwiastków chemicznych, następuje przez dodanie soli i mieszanek soli, tak organicznych jak i nieorganicznych, nawet jeżeli są wynikiem wstępnego topienia

PL 193 290 B1 albo przygotowanie kąpieli przez dodanie pierwiastków chemicznych, następuje przez dodanie soli lub mieszanek soli, tak organicznych jak i nieorganicznych, nawet jeżeli są wynikiem wstępnego topienia.

Przygotowanie kąpieli następuje po spuście żeliwa z pieca elektrycznego do kadzi lub innego zbiornika, w którym następuje mieszanie cieczy mechanicznie, poprzez wdmuchiwanie gazu i w wyniku ruchów wywołanych polami magnetycznymi, do którego środek korygujący dodawany jest ręcznie lub automatycznie.

Przygotowanie kąpieli następuje po spuście żeliwa z pieca elektrycznego do kadzi lub innego zbiornika, w którym następuje mieszanie cieczy mechanicznie lub poprzez wdmuchiwanie gazu lub w wyniku ruchów wywołanych polami magnetycznymi, do którego środek korygujący dodawany jest ręcznie i automatycznie.

Przygotowanie kąpieli następuje po spuście żeliwa z pieca elektrycznego do kadzi lub innego zbiornika, w którym następuje mieszanie cieczy mechanicznie; i/lub poprzez wdmuchiwanie gazu; i/lub w wyniku ruchów wywołanych polami magnetycznymi, do którego środek korygujący dodawany jest ręcznie i/lub automatycznie.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony na rysunku, na którym na fig. 1 pokazano polimeryzację kationów SiO4, fig. 2 pokazano przestrzenne i płaskie przedstawienie rozmieszczenia atomów w krzemionce, fig. 3 pokazano rozerwanie regularnej sieci krzemionki przez atomy metalu, fig. 4 pokazano wpływ wstępnego przygotowania na grubość warstwy zabielonej i jej rozwój w czasie, fig. 5 pokazano porównanie czasów zaniku modyfikacji z czasem zaniku wstępnego przygotowania, fig. 6 pokazano oddziaływanie wstępnego przygotowania na pierwszy wytop po przerwie nocnej, żeliwa przeznaczonego na odlewy o dużych grubościach, fig. 7 pokazano żeliwo bez przygotowania wstępnego, modyfikowane w kadzi i odlewane ręcznie, fig. 8 przedstawiono żeliwo bez przygotowania wstępnego, modyfikowane w kadzi i ponownie w formie, odlewane automatycznie, a na fig. 9 pokazano żeliwo przygotowane wstępnie, modyfikowane jedynie w formie, odlewane automatycznie.

Metalurg zna szczegółowo fenomenologię krzepnięcia żeliwa, zgodnie z którą można wprowadzić niewielka zmianę, zaledwie 6°C, widoczną na wykresie Fe - C między teoretyczną temperaturą eutektyki stabilnej (1153°C) a temperaturą eutektyki metastabilnej (1147°C). A ponieważ w warunkach rzeczywistych zawsze występuje przechłodzenie, co oznacza, że przemiana zachodzi w temperaturze niższej niż teoretyczna lub termodynamiczna, jeśli chce się produkować surówkę szarą, nie można przechodzić przez linię eutektyki metastabilnej, za którą weszłoby się w pole surówki białej.

Przyczyny opóźnienia występującego między przewidywaniami termodynamicznymi i przebiegami kinetycznymi, to znaczy przyczyny powodujące przechłodzenie, są równie ważne. Rozwój nowej fazy w obrębie fazy głównej, np. początek krzepnięcia cieczy, zakłada powstanie zarodków i ich wzrost powyżej pewnych wartości krytycznych, aby mogły stać się zarodkami powstającej fazy. Brak lub niedostateczna ilość tych zarodków ogranicza rozwój układu, a w konsekwencji pojawia się stan przechłodzenia. Dlatego też można wyciągnąć wniosek, że wielkość tego przechłodzenia jest wskaźnikiem stopnia zarodkowania fazy głównej.

W szczególnym przypadku produkcji odlewów żeliwnych udowodniono, że przechłodzenie zależy także od rodzaju pieca - piec elektryczny, indukcyjny lub łukowy powodują większe obniżenie stopnia zarodkowania niż żeliwiak, a zatem żeliwo pochodzące z pieców elektrycznych bardziej skłania się w stronę żeliwa białego.

Modyfikacje, wprowadzając do ciekłego żeliwa środki mogące przyspieszyć rozwój lub zwiększyć ilość stabilnych zarodków, chociaż o naturze endogenicznej, otwarły rozdział o dużym znaczeniu praktycznym, dając metalurgowi do dyspozycji, łatwą do realizacji, metodologię przeciwdziałania wywierającemu niekorzystny wpływ nadmiernemu przechłodzeniu. Należy jednak pamiętać, że doświadczenie, zgodnie z obszerną literaturą dotyczącą tego tematu, podkreśla ograniczenia modyfikacji w praktyce, a w szczególności fakt, że modyfikatory są skuteczne w stosunkowo krótkich okresach czasu, zasadniczo zawsze przed upływem początkowych 20 + 30 minut, co nie zawsze spełnia wymagania cykli produkcyjnych - taka, następująca później lub w formie, utrata właściwości, potwierdza poważne konsekwencje związane z zanikiem działania modyfikatora.

W związku z tym co przedstawiono wcześniej, badania nad wynalazkiem wzięły pod uwagę, jako pierwszy parametr analizy, brak zarodkowania charakterystyczny dla przygotowywania żeliwa w elektrycznym piecu indukcyjnym.

Pomijając badanie już znanych czynników, np. flotację ewentualnych zarodków w czasie podgrzewania lub możliwości wtórnego rozkładu przy podgrzewaniu kąpieli, postawione zagadnienie miało zupełnie nowe podstawy, w pełni zgodne z badaniem możliwych zakłóceń powstających w przy4

PL 193 290 B1 padku współistnienia dwóch, całkowicie różnych pod względem składu i morfologii, faz - metalu i żużla, poddanych silnym ruchom kąpieli, ruchom pozytywnym, jeśli chodzi o skutki wymiany międzyfazowej lub jednorodność cieplną, ale równocześnie będącym przyczyną niepewności, jeśli chodzi o ich całkowite rozdzielenie w spokojnej kąpieli, w stanie fizycznym osiągniętym przez oddzieloną fazę niemetaliczną, czego konsekwencją jest niecałkowite usunięcie lub odżużlenie tejże fazy niemetalicznej. Trudność uzasadnienia i przedstawienia założenia była wiadoma już na wstępie, szczególnie jeśli weźmie się pod uwagę, że temat żużla zajmuje pierwsze miejsce wśród różnych kierunków badań metalurgicznych.

Przykład licznych rozważań na ten temat można przedstawić w taki sposób - mieszanie ciekłej kąpieli w piecu jest prawdopodobnie przyczyną powstawania ośrodków metal - żużel, mniej lub bardziej trwałych. Ich stabilizacja jest jednakże prawie zawsze tłumaczona jako działanie sił powierzchniowych lub sił na powierzchniach rozdziału, z pominięciem jakichkolwiek ewentualnych wiązań chemicznych, a zatem silniejszych wiązań międzyfazowych. Natomiast powodzenie nowoczesnych teorii jonowych dotyczących tworzenia się żużla, teorii zdecydowanie przeważających nad klasycznymi koncepcjami molekularnymi, popiera ukierunkowanie tej tematyki na pojawianie się sił wiązań chemicznych. Jak się wydaje, tutaj można by znaleźć w dużej części wytłumaczenie praktycznej niemożności uzyskania końcowej kąpieli prawie zupełnie pozbawionej frakcji niemetalicznych lub żużla. Przyjęte założenie, że w kąpieli istnieją rozproszone przyczyny wiązań chemicznych, narzuca logiczne pytanie, czy takie siły mogą mieć wpływ również na zarodki, utrudniając ich wzrost lub zakłócając procesy dyfuzji atomowej tych zarodków lub, co jeszcze ważniejsze, czy jeśli posiadają one ładunek elektryczny, powodują lub przyczyniają się do powstania zjawisk, które praktycznie można by porównać z brakiem zarodkowania kąpieli. W praktyce, ten ostatni przypadek byłby wynikiem dużego wzrostu grubości warstwy zabielonej, jaki można stwierdzić na odpowiednich znormalizowanych próbkach, wzrostu, który można inaczej wyrazić, przy takich samych warunkach chemicznych i fizycznych, jako wyraźny zanik skutków wywołanych dodaniem modyfikatora.

Zgadzając się z koncepcją, że teorię struktur jonowych można w pełni zastosować do natury żużla i przedstawionych przykładowych argumentów, szukano takich podstaw teoretycznych, które można by potwierdzić w sposób doświadczalny. Czytając opis tych poszukiwań nie można pominąć, że żeliwa są zawsze stopami o złożonej strukturze ze względu na obecność, oprócz żelaza i węgla, wielu innych pierwiastków chemicznych takich jak krzem, mangan, siarka, fosfor, chrom, miedź i tym podobne. Określenie fazy metal - żużel, stosowane w tym przypadku, musi być zatem rozumiane w swoim najszerszym znaczeniu, począwszy od tego, że dwuczłonowa nazwa może oznaczać zarówno żeliwo - żużel jako jedno, jak i fazę, w której w żeliwie zastępuje się, także częściowo, jeden lub kilka z wymienionych wyżej składników stopowych lub ich związków. Nie można także zapomnieć o obecności i wpływie składników gazowych.

Krzem, ze względu na ilość w jakiej występuje, zawsze wymaga szczególnej uwagi ponieważ utleniając się tworzy krzemionkę. Sumując się następnie z krzemionką, pochodzącą ze złomu z wsadu metalowego lub powstającą w wyniku erozji ogniotrwałej wykładziny pieca, odgrywa podstawową rolę, a w szczególności odbija się na wzajemnym oddziaływaniu między tlenkami zasadowymi typu FeO, MnO i tym podobne. Żużel w możliwie największym uproszczeniu, można określić jako złożone krzemiany (MO) x (SiO2) y, gdzie (MO) oznacza grupę różnych tlenków zasadowych, i/lub amfoterycznych, połączonych z krzemionką: charakterystyki i reakcyjność takiego żużla prawie zawsze są funkcją stosunku (MO) / (SiO2).

Dualny wzór (MO) x (SiO2) y, uwydatniając kwasowe działanie krzemionki, wydawałby się zaprzeczeniem teorii jonowych. W rzeczywistości takiej sprzeczności nie ma, ponieważ w odlewach ta sama krzemionka może łączyć się z ujemnymi jonami tlenu tworząc krzemian tetraedrowy:

SiO₂ + 2O^2- = SiO₄ ^4- co, z elektrochemicznego punktu widzenia, jest procesem w pełni analogicznym do tworzenia w roztworze anionów X przez kwas wodorowy HX.

Obecność samodzielnego czterowartościowego jonu ujemnego SiO4 stwierdzono zarówno w krzemianach szklistych jak i w krystalicznych, a przyjęte założenie, że istnieje on także w stanie ciekłym zostało potwierdzone przez ogólne zachowanie się stopionych krzemianów. Z drugiej strony, dalsze uzasadnienie ich istnienia można zaczerpnąć z prac Paulinga: różnica elektroujemności krzemui tlenu wynosi 1,7.

PL 193 290 B1

Wartość ta jest zgodna z założeniem, że związek Si -O w około 50% wykazuje charakter kowalentny: tłumaczy to dokładnie wspomnianą wyżej stabilność anionu SiO4. Pozostaje to w pełnej zgodności także ze spostrzeżeniami, jakie nasuwa mały promień jonowy (0,41 A°) i wysoki ładunek (4+) kationu krzemu: w takim stanie elektronowym kation ma zbyt duże własności polaryzacyjne, aby mógł istnieć samodzielnie, tak więc można łatwo wytłumaczyć jego tendencję do otaczania się czterema anionami tlenu, zgodnie z koordynacją tetraedryczną.

Ta ostatnia koordynacja zakłada istnienie wystarczającej ilości anionów tlenu do otoczenia całego występującego krzemu w opisany sposób. Kiedy anionów tlenu jest zbyt mało lub krzemionka występuje w nadmiarze, należy pozwolić na aktywację polimeryzacji anionów SiO4 typu przedstawionego na fig. 1.

Współudział mechanizmów polimeryzacji pozwala założyć ciągły przyrost wymiarowy fazy krzemianowej odpowiadający ciągłemu spadkowi wartości lepkości.

Po stwierdzeniu, że anion SiO4 może istnieć samodzielnie nabiera znaczenia fakt, że jego powstawanie nie może przebiegać jedynie według schematów polimeryzacji także dlatego, że logicznie rozumując, zostałby wówczas pominięty całkowity stan elektryczny układu, to znaczy - równowaga lub brak równowagi między kationami, nośnikami ładunków dodatnich i jonami ujemnymi. Znając kwasowy charakter krzemionki należy rozszerzyć badania na rolę tlenku zasadowego MO, np. zgodnie z równaniem:

(MO) + SiO2 = M2SiO4 odpowiadającym powstawaniu ortokrzemianu metalu dwuwartościowego M, równaniem, które wynika z następujących przekształceń:

(MO) = 2M²⁺ + 2O²2O^2- + SiO₂ = SiO₄ ^4- co w sumie daje:

2M²⁺ + 2O^2- + SiO2 = 2M²⁺ + SiO4^4-

To zasadniczo jonowe wyrażenie pokazuje, że oprócz wiązań polimerowych, tlenek zasadowy MO może wnieść wkład, intuicyjnie bardziej bezpośredni, do ogólnej ilości jonów ujemnych tlenu niezbędnych do tetraedrycznej koordynacji krzemu.

Prawdopodobieństwo rzeczywistego oddziaływania tlenku MO w przedstawionych reakcjach chemicznych zależy, przede wszystkim, od siły wiązania między metalem M i tlenem O w cząsteczce MO. Na pytanie to można znaleźć łatwo odpowiedź w pracach Paulinga, na które powoływano się już wcześniej, jeśli jako podstawowe odniesienie i uwzględniając wartości elektroujemności przypisanej w układzie okresowym każdemu pierwiastkowi chemicznemu, przyjmie się udział wiązań jonowych w rozważnym wiązaniu. Wraz ze wzrostem tego udziału lub lepiej procentu charakteru jonowego wiązania między M i tlenem, zwiększa się tendencja MO do wypierania anionów tlenu. Po osiągnięciu tego stanu każdy dalszy rozwój wiąże się z klasycznym prawem Coulomba, dotyczącym dwóch ładunków elektrycznych o przeciwnych znakach, umieszczonych w odległości d, na podstawie którego, można łatwo wywnioskować, że siłę przyciągania dodatniego jonu tlenu można przedstawić w postaci:

F = 2z/d² gdzie z oznacza wartościowość kationu.

Na przykład w przypadku tlenku potasu otrzyma się:

· promień jonowy kationu K = 1,33 A°, · promień jonowy anionu O = 1,40 A°, · odległość między jonami d = 2,73 A°. skąd:

d² = 7,453 a zatem:

F =2z / d = 2 / 7,453 = 0,268

PL 193 290 B1 wartość niewątpliwie mała, a zatem wskazująca na zdecydowanie zasadowy charakter, świadczący o dużej skłonności do rozpadu i oddawania anionów tlenu do roztworu. Zdolność ta znajduje duże zastosowanie w produkcji szkła, gdzie zasadowe tlenki metalu są stosowane jako modyfikatory sieci.

Działanie modyfikatorów sieci pokazano na fig. 2, gdzie przedstawiono w sposób przestrzenny część czworościanów, które mają wspólny atom tlenu na wierzchołku, a krzem znajduje się w środku czworościanu. Układ ten można uprościć przedstawiając go jako sieć płaską, a zatem jak widać na tym samym rysunku, w przypadku krzemionki dochodzi się do powtarzalnej i uporządkowanej sieci. Stopienie tejże krzemionki razem z mocno zasadowym tlenkiem metalu burzy ten porządek i powoduje utworzenie wiązań, w których, jak na fig. 3, nie wszystkie atomy tlenu są nasycone, a oderwane elektrony nadają ujemny ładunek atomowi nienasyconemu: stabilizacja roztworu następuje dzięki obecności dodatnich jonów metalu. Należy zauważyć, że w każdym przypadku stosunek atomowy tlen - krzem, który w przypadku krzemionki jest równy 2:1, w układach uzyskanych w wyniku stopienia krzemionki z tlenkiem metalu osiąga wartości wyższe. Ostatecznie, gdyby tlen występował w ilości wystarczającej do podwyższenia wspomnianego stosunku do 4:1, wszystkie tetraedryczne grupy krzemionki zostałyby rozdzielone. Do tego miejsca określono pewien stan, który można podsumować następująco - według koncepcji jonowej, odnoszącej się do struktury żużla, stwierdzono istnienie samodzielnego anionu SiO4, tak że uznanie kwasowego charakteru krzemionki jest całkowicie zgodne ze wspomnianą teorią jonową. Nadmiar krzemionki w układzie powoduje potrzebę poszukiwania brakujących anionów tlenu, które można uzyskać albo w wyniku polimeryzacji anionów krzemianowych albo w wyniku oddziaływania tlenków metalu, ewentualnie z obu tych źródeł. W każdym przypadku rola tlenku jest ważna, a jego działanie zapewnia, że wiązanie metal - tlen będzie miało w większym procencie charakter jonowy, a zatem znikomą odporność na działanie temperatury topnienia, a także małą siłę przyciągania F dodatnich jonów metalu i ujemnych jonów tlenu: niska wartość F jest równoznaczna z wysokim stopniem zasadowości tlenku. W praktyce można łatwo stwierdzić, że wiele właściwości krzemianów zgadza się z przedstawionymi wnioskami i potwierdza je. Aby ograniczyć się do jednego przykładu, dotyczącego topienia krzemianów dwuskładnikowych, prace M. Rey'a dowodzą, że rozpuszczalność tlenków w krzemionce wyraźnie zmienia się wraz ze zmianą siły F -w przypadku jednowartościowych pierwiastków alkalicznych z pierwszej grupy rozpuszczalność wzrasta wraz ze wzrostem liczby atomowej, analogicznie jak dla dwu wartościowych ziem alkaicznych.

Przed zastosowaniem w praktyce odlewniczej sformułowanych właśnie wniosków logika nakazuje, z uwagi na opisaną rolę krzemionki, uwzględnić wszystkie źródła, z jakich pochodzą związki krzemu w kąpieli. Różnią się one pochodzeniem, a niektóre z nich już wcześniej wspomniane, pojawiają się już w chwili wprowadzenia do pieca wsadu metalowego w stanie stałym. Nie ma wątpliwości, że w trakcie tej operacji, ogniotrwała wykładzina tygla narażona jest na uszkodzenia mechaniczne, takie jak uderzenia lub ścieranie, zwiększając prawdopodobieństwo wciągnięcia materiału krzemowego do wsadu. Prawdą jest również, że przy obliczaniu tego wsadu żelaznego uwzględnia się zazwyczaj złom lub zezłomowane odlewy, prawie zawsze zawierające pozostałości piasku. Zgonie z aktualną terminologią, takie mimowolne dodatki krzemionki, jak i inne zamierzone dodatki np. popioły z koksu, są przyczyną powstawania żużla, określanego jako wtórny.

Podstawowym źródłem krzemionki jest jednak żużel pierwotny, czyli złożona, nie zawierająca żelaza masa pochodząca z procesów utleniania, zależnych od stosunków metal - wykładzina ogniotrwała i/lub atmosfera-żużel-metal. W możliwie największym uproszczeniu, tzn. zakładając brak składników stopowych i pomijając składniki drugorzędne, podstawowymi składnikami żeliwa normalnego są: żelazo, mangan, krzem i węgiel. W trakcie topienia trzy pierwsze składniki są najbardziej narażone na utlenianie, natomiast węgiel, w najwyższych temperaturach, działa jak reduktor obniżając końcową zawartość tlenku manganu i tlenku żelazawego, jednak jest mało aktywny w stosunku do krzemionki. Redukcja krzemionki w obecności FeO i MnO jest kinetycznie niekorzystna, ponieważ łącznie, w żużlu pierwotnym i wtórnym, jest ona tlenkiem dominującym.

Podstawową pomocą przy ocenie rozwoju i konsekwencji występowania takiego żużla krzemowego, składającego się w uproszczeniu z krzemu - tlenku żelaza - tlenku manganu, jest wykres równowagi faz SiO2 - FeO. Jego przebieg pozwala wyciągnąć wniosek, że żużel bogaty w krzemionkę, zawierający w przybliżeniu więcej niż 40% SiO2, jest szklisty i trwały nawet w wysokich temperaturach. Jednak, wraz ze wzrostem zawartości FeO, znacznie obniża się temperatura topienia żużla, a płynność odpowiednio wzrasta. Dodatkowo, obecność tlenku manganu lub rozszerzenie analizy na trzy składniki SiO2 -FeO -MnO, nie zmienia wcześniejszych wniosków, że wystąpienie ciekłego żużla jest wysoce prawdopodobne. Niebezpieczeństwo, jakie niesie ze sobą obecność ciekłego żużla, jest doPL 193 290 B1 brze znane każdemu odlewnikowi: niewidoczny w piecu i w kadzi wypływa z żeliwa w formie i prawie zawsze powoduje wadliwości odlewów z powodu wtrąceń lub pęcherzy gazowych powstających podczas krzepnięcia. Zasadniczą sprawą jest znikoma tendencja żużla do wypływania na powierzchnię kąpieli, gdzie mógłby być związany przez stosowane do odżużlania koagulanty.

Małą prędkość wznoszenia się niemetalicznych faz ciekłych rozproszonych w żeliwie, można zgodnie z logiką, przypisać ich małym skłonnościom do łączenia się, na skutek koalesencji lub jakichkolwiek innych mechanizmów, a zatem do uzyskiwania, zgodnie z prawem Stokes'a, większej siły skierowanej w stronę powierzchni kąpieli. Brak takiej zdolności pozostaje jednak w wyraźnej sprzeczności z zazwyczaj wykorzystywanymi w metalurgii zachowaniami, takimi jak np. odtlenianie mieszanek z Si - Mn w celu uzyskania, jako produktu reakcji, ciekłego żużla, zgodnie z przewidywaniami Stokes'a, łatwo wypływającego na powierzchnię. W obliczu podobnej rozbieżności logicznym staje się wniosek, że w przypadku płynnego żużla w żeliwie muszą działać lub przeważać czynniki inne, niż zazwyczaj brane pod uwagę.

Nasze badania dotyczące tego tematu opierały się na tym, co napisano odnośnie jonowego charakteru struktury żużla, roli krzemionki i tlenków metali, wpływu rodzaju wiązań chemicznych i bardziej ogólnie, ogółu już przedstawionych informacji. Po stwierdzeniu, że żużel, pomimo iż znajduje się w stanie ciekłym, a zatem teoretycznie może ulegać koalesencji, w rzeczywistości nie osiąga takiego stanu konglomeracji jaki wynikałby z prawa Stokes'a, nasuwa się potrzeba wyodrębnienia możliwych zakłóceń lub nakładających się skutków powodujących taki nienormalny przebieg. Rzeczywiste przyczyny tej nieprawidłowości leżą poza granicami tradycyjnej analizy tematu, stąd badania zostały ukierunkowane na ewentualne działanie ładunków jonowych lub związane z tym zjawiska.

Jak można było zobaczyć, związek krzemowy można doprowadzić aż do stanu bezpostaciowego, tzn. do stanu większego lub mniejszego zniekształcenia sieci, a więc bardziej lub mniej stabilnego, w którym mogą występować równocześnie jony o ładunku ujemnym i kationy o ładunku dodatnim. Można też było stwierdzić, że przy wspomnianych mechanizmach rozkładu, główną rolę odgrywa jonowy charakter wiązań metal - tlen i przekonać się, że ani tlenek żelazawy ani tlenek manganu nie mogą wywierać znaczącego wpływu. W efekcie, odpowiedzi na pytania, jakie należy postawić w odniesieniu do tworzenia się i rozwoju płynnego żużla w kąpieli metalicznej, powinny być zgodne z wynikami uzyskanymi w praktyce, ale równocześnie odpowiadać wnioskom wynikającym z nowoczesnej teorii struktury chemiczno - fizycznej.

Praktyka potwierdza, że ciekły żużel, wcześniej określony jako niewidoczny, ale agresywny, występuje już w stosunkowo niskich temperaturach, który jest wynikiem bezpośredniego oddziaływania krzemionki i tlenku żelazawego lub tlenku żelaza i manganu, powstających w wyniku utleniania się kąpieli, oraz oddziaływujących między sobą zgodnie ze schematem przesycania. Po przyjęciu tego założenia można określić także przyczyny uniemożliwiające koalesencję reagentów, osiadających i całkowicie płynnych: ruchy kąpieli powodują raczej szybką dyspersję cząstek żużla, które dzięki temu, że powstaje układ podobny do emulsji, mogą pozostać w ciekłym żeliwie jako fazy wtrącone. W odróżnieniu od ciekłego żużla bardziej trwałe masy krzemionkowe wypływają na powierzchnię i tworzą pokrywę stykającą się z kąpielą metaliczną. Dolna powierzchnia tej pokrywy, czyli strefa międzyfazy żużel - żeliwo, jest więc narażona na działanie wysokiej temperatury, praktycznie temperatury kąpieli, a ponadto jest stale omywana przez ciekły, poruszający się metal. W tej sytuacji, nawet gdyby stworzyć możliwie najdoskonalsze warunki, przy założeniu, że wszystkie frakcje niemetaliczne, z wyjątkiem tych określonych jako ciekły żużel, wypłynęły na powierzchnię, jest oczywiste, że wspomniana strefa międzyfazy staje się miejscem, gdzie następuje ciągłe zmniejszanie się gęstości, a zatem źródłem sieci mniej ważnych, ale łatwo wciąganych do masy metalicznej. Zmniejszenie sieci można by ponadto tłumaczyć zwiększoną możliwością działania tlenku żelaza lub, co najmniej, także w spokojnej kąpieli, czasami flotacji zbyt długimi w stosunku do czasów odpowiadających wymaganiom cykli produkcyjnych.

W obliczu wyraźnej złożoności wielu zbieżnych wniosków, jakie można wyciągnąć z przedstawionej sytuacji, prace zostały ukierunkowane na badania metodologii mogącej uruchomić mechanizmy, wynikające z wiedzy o budowie strukturalnej, przy założeniu, że przy prostych interwencjach lub udziale będą one mogły przebiegać automatycznie aż do uzyskania strukturalnej lub morfologicznej modyfikacji żużla prowadzącej do otrzymania ciekłego żeliwa dobrze oczyszczonego lub przynajmniej pozbawionego, w możliwie największym stopniu, wtrąceń faz niemetalicznych.

Podjęte badania od samego początku potwierdziły teoretyczne przewidywania dotyczące roli, jaką odgrywa typologia wiązania metal - tlen. Jak można było stwierdzić, zadziałanie na tlenek o zdecydowanym charakterze jonowym pozwala równocześnie oddziaływać na różne parametry - udostęp8

PL 193 290 B1 niać aniony tlenu niezbędne dla zapobieżenia autopolimeryzacji krzemionki, wybierać kation metalu o dużej masie, aby podkreślić niestabilność rozerwanych wiązań chemicznych, destabilizować, jak dzieje się to w przypadku dodania do emulsji elektrolitów, prawie emulsyjny stan założony w badaniu w celu wyjaśnienia pozostawania w kąpieli ciekłego żużla, powiązać wybrany metal ze skalą energii swobodnej tworzenia się tlenków, a zatem wykorzystać możliwości przemiany termodynamicznej. Na przykład bar należy do grupy pierwiastków chemicznych odpowiadającej takim założeniom: według Paulinga procentowy udział wiązania jonowego w wiązaniu jego tlenku wynosi 82%; jego promień jonowy jest duży (1,35 A°); wykres Elligham'a energii swobodnej wskazuje, że łatwo się utlenia. Biorąc pod uwagę te właściwości wybraliśmy bar do pierwszej, orientacyjnej fazy badań. W elektrycznym piecu tyglowym z wykładziną o charakterze kwasowym, o pojemności około 28 ton ciekłego metalu i stosowanym aktualnie do produkcji żeliwa szarego o typowym składzie:

%C = 3,30 + 3,35 %Si = 1,75 + 1,80 %Mn = 0,50 + 0,55 %S = 0,05 + 0,06 po osiągnięciu temperatury uważanej za optymalną, odlewnia postępowała zgodnie z następującą procedurą: uspokoić kąpiel i pozostawić ją w takim stanie przez około dziesięć minut; rozsypać na masie żużlowej surowy, granulowany perlit, aby ułatwić odżużlanie; dokładnie usunąć narost pływający na swobodnej powierzchni cieczy; sprawdzić czy parametry żeliwa mieszczą się w znormalizowanych granicach dla analizy cieplnej i próby klinowej; rozpocząć spust. Średnia wartość grubości warstwy zabielonej zmierzonej na klinie odlanym w formie piaskowo - żywicznej, 12 - 14 mm, o wiele wyższa niż znormalizowana wartość graniczna, jest usprawiedliwieniem dla odwołania się do modyfikacji, w celu osiągnięcia stanu normalnego, pomimo świadomości ryzyka związanego ze stanem nadmiernej modyfikacji.

W tej pierwszej fazie prób doświadczalnych wprowadzono do powyższej procedury następujące zmiany: po odżużleniu i oczyszczeniu metalu przy pomocy perlitu przywrócony został ruch żeliwa wpiecu z równoczesnym dodaniem baru, pod postacią żelazostopu baru, w ilości trzech - czterech gramoatomów tego pierwiastka na tonę. Po zwiększeniu ruchów cieczy do maksimum na pięć - sześć minut kąpiel powróciła do stanu spokojnego i utrzymana została w tym stanie przez nie mniej niż dziesięć minut. Pomimo początkowej czystości, uzyskanej zgodnie z normalną procedurą opisaną powyżej, po zakończeniu wprowadzonych przez nas dodatkowych operacji ilość żużla, który wypłynął na powierzchnię kąpieli, była zadziwiająca. To stwierdzenie, potwierdzone również w przypadku zmiany rodzaju wsadu lub prędkości topienia, nie mogło być zinterpretowane inaczej niż jako pierwsze i konkretne potwierdzenie początkowych założeń.

Innym zaskakującym faktem była zmiana grubości warstwy zabielonej, która po opisanej obróbce, często okazywała się znacznie obniżona, co powodowało zmniejszenie ilości dodawanych później modyfikatorów. Element, zbyt ważny, aby można go było pominąć, sugerował uwzględnienie również zawartości gazów, a w szczególności możliwości reagowania wolnego tlenu obecnego w kąpieli.

Tlen, gaz dwuatomowy, zgodnie z prawem Sievert'a w ciekłym żeliwie przechodzi do stanu jednoatomowego, elektrycznie obojętnego, pomimo że przy wymianie atmosfera - żużel - metal teoria dopuszcza stan przejściowy, w którym istnieją jony tlenu, szybko neutralizowane przez przemiany kompensujące. W takim elektrycznie obojętnym stanie nie można wprowadzić wolnego tlenu do opisanego schematu jonowego, jednak zauważone wahania ilości, w jakiej może występować, okazały się być zgodne z jego aktywnością w metalu. Zakres działań został więc rozszerzony tak, aby odpowiadał również temu zarysowi i w całości mógł spełniać następujące funkcje: wyrównać poziom zawartości wolnego tlenu w kąpieli i równocześnie dostarczyć tej kąpieli, poprzez tlenek MO, jony tlenu niezbędne do koordynacji krzemu, wykluczając w ten sposób konieczność polimeryzacji krzemionki.

Wychodząc z takich założeń i przy oczywistej zgodności ze skalą standardowej energii swobodnej tworzenia się tlenków sformułowano wzór środka korygującego, który nazwano modyfikatorem wstępnym, w którym bar, pierwszy pierwiastek eksperymentalny odpowiadający naszym przewidywaniom teoretycznym, został uzupełniony przez inne pierwiastki chemiczne o właściwościach odtleniających. Stopniowo uściślano proporcje w jakich występowały pierwiastki uzupełniające i postępowano zgodnie ze schematem pozwalającym na określenie, poprzez wykonanie próbnych cykli topienia, wzrostu działania środka korygującego. Pomijając składniki, takie jak żelazo i krzem, którym można przypisać rolę nośnika, doszliśmy do określenia środka korygującego, którego głównymi pierwiastkami aktywnymi, malejąco według wagi są: bar, lantan, cyrkon, wapń, cer. Wyniki jakie uzyskano, stosując

PL 193 290 B1 opisane uzupełnienie baru, a w szczególności powtarzalność tych wyników, stały się przyczyną rozszerzenia stosowania środka korygującego na całą produkcję odlewni.

Rozszerzenie to, dotyczące wszystkich żeliw szarych, inaczej żeliw, w których grafit wydziela się w postaci płytek, objęło pięć pieców elektrycznych tyglowych, każdy o pojemności 28 ton, z wykładziną o charakterze kwasowym, dających w sumie średnio 180 ton ciekłego żeliwa w ciągu 24 godzin. Ze względu na różnorodną typologię odlewów wzięto również pod uwagę szersze spektrum analityczne niż przy pierwszych próbach, tzn.:

C = 3,35 + 3,45% Ni = 0,05 + 0,20% S = 0,02 +0,04%

Si = 1,40 + 1,75% Cr = 0,05 + 0,15% P =0,02 +0,03%

Mn = 0,40 + 0,80% Sn = 0,01 +0,06% Cu = 0,01 +0,65%

Po potwierdzeniu skuteczności zmian wprowadzonych do starej procedury topienia stosowanej w odlewni, zmian już opisanych, zebrane w tym czasie doświadczenia pozwoliły na określenie zakresu temperatury 1385 + 1410°C będącego optymalnym przedziałem temperatury na dodawanie środka korygującego lub modyfikatora. W efekcie program topienia dla pięciu pieców, przestrzegając kolejności wspomnianych wyżej zmian, został znormalizowany w następujący sposób: po osiągnięciu temperatury 1385 + 1410°C i po dokładnym odżużleniu kąpieli dodano do niej 0,30 + 0,40% wagowych środka korygującego przechodząc następnie do fazy nagrzewania z największą możliwą mocą, po której następują pozostałe operacje przewidziane przez nasz zmodyfikowany proces.

Jak można zauważyć omawiana procedura, nazywana dalej obróbką wstępnego przygotowania żeliwa, oprócz tego, że może być standaryzowana, jest bardzo wygodna, tak że jej skuteczność można łatwo sprawdzić, i w razie potrzeby ponownie ją aktywować, poprzez kontrolę próbki w kształcie klina.

Wyniki, które przedstawiono poniżej, reasumują wnioski potwierdzone przez ponad tysiąc odlewów, to znaczy przez wstępne przygotowanie ponad 28000 ton ciekłego żeliwa. Wykres na fig. 4 przedstawia zmiany grubości warstwy zabielonej klina po wstępnym przygotowaniu oraz jej zmianę wczasie. Po ustaleniu, że norma odlewni zalecała maksymalną grubość warstwy zabielonej zmierzonej na próbce w kształcie klina 4,5 mm - wysokość 60 mm, podstawa 22 mm -bardzo ważne jest jej zmniejszenie w związku z działaniem wstępnego modyfikatora. Od punktu A, odpowiadającego 12 mm dla żeliwa przed obróbką, grubość warstwy zabielonej spada do 0,5 mm w punkcie B.

Przyjmując w tym punkcie czas zerowy, można jeszcze na fig. 5 zaobserwować zupełnie nowy, bardzo znaczący fakt, jakim jest jej długa trwałość poniżej dopuszczalnej granicy w stosunku do krótkich czasów zaniku typowych dla modyfikatorów. Ważne jest także podkreślenie możliwości ponownego aktywowania mechanizmów wstępnego przygotowania: w punkcie C metal osiąga maksymalną dopuszczalną wartość dla próby klinowej. Dodanie niewielkiej ilości środka korygującego do żeliwa przed spustem, 0,05%, powoduje, że metal mieści się w zakresie normalnym.

Wiedząc, że pozostawienie kąpieli w fazie podgrzewania powoduje zanik zarodków, czego następstwem są nieprzewidywalne wzrosty grubości warstwyzabielonej, a zatem tendencja do tworzenia się żeliwa białego w związku z nadmiernym przechłodzeniem, jako potwierdzenie skuteczności i elastyczności procesu wstępnego przygotowania zastosowaliśmy go do pierwszego dziennego wytopu czyli do kąpieli, która była podgrzewana przez co najmniej 10-12 godzin, nanosząc odpowiednie wyniki na wykres. fig. 6, określając ograniczony zakres zaobserwowanych wahań, daje odpowiedź pozytywną. Z tego co opisano aż do teraz wyłaniają się dwa zasadnicze potwierdzenia - możliwość osiągnięcia stanu niskiego poziomu wtrąceń w ciekłym żeliwie, inaczej mówiąc gruntowna eliminacja frakcji niemetalicznych lub żużla z kąpieli, równolegle stwierdzenie obniżenia grubości warstwy zabielonej, co zgodnie z tym co przedstawiono wcześniej, jest równoznaczne z założeniem zaniku przyczyn braku zarodkowania. Jeżeli potwierdzenia te przełoży się na warunki praktyczne, będą one stanowiły podstawę procesu pozwalającego na pokonanie trudności spowodowanych automatyzacją urządzeń odlewniczych. W czasie długich badań rzeczywiście udowodniono, że wstępne przygotowanie żeliwa, jeśli zostanie wykonane prawidłowo, zapewnia osiągnięcie następujących celów:

1. redukcja modyfikacji: w odlewni, w której prowadzono badania, schemat operacyjny przewidywał modyfikację żeliwa w czasie spustu z pieca elektrycznego do kadzi stopem Fe-Si-Mn-Zr w ilości 0,35% wagowych, w granulkach o wielkości 2,0 + 6,0 mm, a następnie jego przeniesienie do pieca do ciągłego odlewania ciśnieniowego. Do cieczy wychodzącej z tego pieca, kierowanej bezpośrednio do lejka wlewowego, ponownie dodawano modyfikator, znowu ten sam stop Fe-Si-Mn-Zr, ale w granulkach o wielkości 0,10 + 0,20 mm w proporcji 0,010 + 0,015%. W przypadku szczególnie ważnych od10

PL 193 290 B1 lewów, odlewnia stosowała dodatkową modyfikację umieszczając w formie kostki ze stopu Fe-Si-AI. Podobna procedura, poza wpływem ekonomicznym i niebezpieczeństwem powstania porowatości w związku z nadmierną modyfikacją, pozostawała w wyraźnej sprzeczności z uzyskanymi i potwierdzonymi wynikami dotyczącymi trwałości w czasie wysokiego stopnia zarodkowania żeliwa. Po potwierdzeniu ustalonych faktów, w celu lepszego ograniczenia samoczynnego zarodkowania i po ustaleniu bardziej intensywnej kontroli nieniszczącej produkowanych odlewów, wspomniana modyfikacja w kadzi została całkowicie zawieszona, przy czym nie stwierdzono nieprawidłowości także przy mechanicznej obróbce odlewów. Następnym krokiem było wyeliminowanie powtórnej modyfikacji wypływającej cieczy z zachowaniem jedynie modyfikacji w formie.

Wyniki badań mikrograficznych, przedstawione na fig. 7, fig. 8 i fig. 9 odpowiadające kolejno żeliwu, bez przygotowania wstępnego, tylko modyfikowanemu w kadzi i odlanemu ręcznie; żeliwu bez przygotowania wstępnego, tylko modyfikowanemu w kadzi; odlanemu przez piec automatyczny i modyfikowanemu w formie - żeliwu przygotowanemu wstępnie i modyfikowanemu jedynie w formie, nie pozostawiają żadnej wątpliwości co do skuteczności wstępnego przygotowania,

2. całkowite usunięcie wszystkich niedogodności związanych z żużlem, stanowiących przyczynę ograniczenia funkcjonalności pieca odlewniczego. Elementy, których to dotyczy, w tym trwałości tulei zatyczki, pozostają w normalnym stanie, eliminując w ten sposób zaburzenia cyklu. Prowadzi to bezpośrednio do zwiększenia możliwości produkcyjnych oraz eliminacji braków spowodowanych nieprawidłowym odlewaniem,

3. stabilizacja i powtarzalność jakości. Przedstawione już wyniki badań mikrograficznych pozwalają na dokonanie oceny jak wspomniana redukcja modyfikatorów, poza aspektami ekonomicznymi, nie wpływa ujemnie na jakość wyrobu, a wręcz przeciwnie, w związku z mniejszym wpływem czasów zaniku podnosi poziom jakościowy również z punktu widzenia powtarzalności. W konsekwencji następuje stabilizacja charakterystyk mechanicznych w przewidzianych i/lub zalecanych granicach. W tabeli na fig. 10 widać zestawienie wspomnianych charakterystyk mechanicznych wskazujące na wzrost wytrzymałości na rozciąganie żeliwa wstępnie przygotowanego aż o 40% w stosunku do wytrzymałości żeliwa, uzyskanego przy pomocy stosowanych aktualnie metod, podanej w celach porównawczych;

4. lepsza obrabialność odlewów. Oceny obrabialności mechanicznej dokonane na odlewie mającym wpływ na bezpieczeństwo - bęben hamulcowy, który przyjęto jako odniesienie ze względu na jego znaczenie oraz rygorystyczne kontrole odbiorcze. Porównanie poniższych tabel:

· na fig. 11: tabeli dotyczącej żeliwa bez przygotowania wstępnego, modyfikowanego w kadzi i powtórnie w formie; odlewanie automatyczne;

· na fig. 12: tabeli dotyczącej żeliwa przygotowanego wstępnie; modyfikowanego w formie; odlewanie automatyczne;

uwydatnia korzyści wstępnego przygotowania: średnia trwałość krawędzi tnącej wzrasta o więcej niż 80%; ilość braków wynikających z ukrytych wad, ujawnionych po obróbce mechanicznej spada o około 20%, zawsze jednak przy wartościach wytrzymałości i twardości wyższych niż minimalne wartości tabelaryczne.

Po upewnieniu się co do odpowiedniości wstępnego przygotowania można wykluczyć wątpliwości dotyczące ewentualnych znaczących zmian składu powodowanych przez środek korygujący lub modyfikator: np. jego udział w krzemie i gdy jest stosowany jako nośnik, mieści się w granicach 0,03 + 0,06%, co przy ogólnej ocenie nie jest ilością znaczącą. Należy jeszcze podkreślić, że wstępne przygotowanie nie może być zbliżone lub podobne do wstępnej modyfikacji ciekłego żeliwa: nasze doświadczenie wtej dziedzinie okazało się w rzeczywistości bardzo odległe od wytyczonego celu. Na koniec, w celu uzupełnienia prac, pojawia się potrzeba znalezienia przekonującego wyjaśnienia przedłużonego wczasie, bardzo trwałego stanu zarodkowania żeliwa, nie zaobserwowanego nigdy wcześniej w tym wymiarze. Założenia, ukierunkowane na możliwe cykliczne pojawianie się źródeł zarodków, przybliżają się do zebranych już w literaturze teoretycznych spekulacji i wyników doświadczeń, którymi mogą być - rola betakrystobalitu, stabilnego w rozważanej temperaturze i wyodrębnionego w zarodkach; fakt, że ten sam betakrystobalit może powstawać w sposób ciągły, ale stopniowo w przypadku niedostatecznej ilości wolnego tlenu w rezultacie katalitycznego oddziaływania kationu metalu M na bezpostaciową krzemionkę powstałą w wyniku utlenienia krzemu; możliwy wpływ stopnia oczyszczenia kąpieli, przewidując, że wtrącenia mogą stanowić potencjalne bariery hamujące procesy dyfuzji węgla iinnych składników.

Claims (7)

1. Sposób uzyskiwania żeliwa w stanie ciekłym, wytwarzanego w piecach elektrycznych na wyroby bezpieczeństwa, znamienny tym, że dodaje się do kąpieli, przed rozpoczęciem spustu, środek korygujący składający się z pierwiastków chemicznych o promieniu atomu od 1,80 do 2,23 A° - promień metalu dla liczby koordynacyjnej = 12, w których tlenkach, zgodnie ze skalą Paulinga, gdzie udział wiązań jonowych jest nie mniejszy niż 74.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jeden lub kilka pierwiastków chemicznych dodaje się do kąpieli pod postacią złożonych stopów, mieszanek stopów, mieszanek stopów i pierwiastków chemicznych, związków solnych, w których pierwiastki chemiczne występują ogółem w ilości przekraczającej 40% wagowych.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przygotowanie kąpieli przez dodanie pierwiastków chemicznych, następuje przez dodanie soli i mieszanek soli, tak organicznych jak i nieorganicznych, nawet jeżeli są wynikiem wstępnego topienia.

4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przygotowanie kąpieli przez dodanie pierwiastków chemicznych, następuje przez dodanie soli lub mieszanek soli, tak organicznych jak i nieorganicznych, nawet jeżeli są wynikiem wstępnego topienia.

5. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przygotowanie kąpieli następuje po spuście żeliwa z pieca elektrycznego do kadzi lub innego zbiornika, w którym następuje mieszanie cieczy mechanicznie, poprzez wdmuchiwanie gazu i w wyniku ruchów wywołanych polami magnetycznymi, do którego środek korygujący dodawany jest ręcznie lub automatycznie.

6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przygotowanie kąpieli następuje po spuście żeliwa z pieca elektrycznego do kadzi lub innego zbiornika, w którym następuje mieszanie cieczy mechanicznie lub poprzez wdmuchiwanie gazu lub w wyniku ruchów wywołanych polami magnetycznymi, do którego środek korygujący dodawany jest ręcznie i automatycznie.

7. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że przygotowanie kąpieli następuje po spuście żeliwa z pieca elektrycznego do kadzi lub innego zbiornika, w którym następuje mieszanie cieczy mechanicznie; i/lub poprzez wdmuchiwanie gazu; i/lub w wyniku ruchów wywołanych polami magnetycznymi, do którego środek korygujący dodawany jest ręcznie i/lub automatycznie.