AT390272B - Verfahren zur herstellung von gusseisen mit kugelgraphit - Google Patents
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Description
Nr. 390 272
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, wobei die Behandlung einer Eisenschmelze mit metallischem Magnesium erfolgt ' Bei der Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit nach dem Konverterverfahren entsteht eine Schlacke, die größenordnungsmässig 5 % Schwefel in Form von Magnesiumsulfid enthält. Bei den üblichen Behandlungstemperatuien zwischen Γ450 und Γ550 Grad C kann der Luftsauerstoff Magnesiumsulfid oxidieren. Dabei wird Magnesiumoxyd gebildet, wobei der freigesetzte Schwefel in die Schmelze zurückwandert und mit -dem bereits gelösten Magnesium Magnesiumsulfid (MgS) bildet. Dieser Vorgang wird als Rückschwefelung bezeichnet, und kann in Extremfällen zu Entartungen der Sphäroliten führen.
Die bisher bekannten Verfahren zur Lösung des Problemes der Rückschwefelung sind unbefriedigend.
So besteht ein herkömmliches Verfahren in der Errichtung eines Schlackendammes, der aber beim Ausleeren der Schmelze aus dem Konverter in ein Transportgefäß die Schlacke nur teilweise zurückhält. Diese Methode erfordert anschließend eine sehr aufwendige Reinigung des Konverters.
Ein anderes Verfahren besteht darin, daß die Schmelze zusammen mit der Schlacke in ein Transportgefäß ausgeleert wird. Die Entschlackung der Schmelze erfolgt erst im Transportgefäß. Der besondere Nachteil besteht darin, daß während dieses Vorganges Rückschwefelung immer noch stattfinden kann und durch das Umgießen noch gefördert wird. Zudem kühlt abgeschlackte Schmelze sehr rasch ab und das Vergießen der Schmelze muß ohne Zeitverlust erfolgen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzuschlagen, mit Hilfe dessen auf den Schwefelgehalt in der Konverterschlacke stabilisierend eingewirkt werden kann, um die Rückschwefelung zu vermindern bzw. zu unterdrücken.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst.
Bevorzugte Modifikationen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Seit der Entdeckung, daß durch Einbringen von Magnesium in Gußeisenschmelzen Gußeisen mit Kugelgraphit herstellbar ist, wurden unzählige Magnesiumbehandlungsverfahren entwickelt. Das +GF+-Reinmagnesium-Konverterverfahren wird auch dann vorteilhaft eingesetzt, wenn im sauren Kupolofen erschmolzenes Eisen mit höheren Schwefelgehalten in einem Arbeitsgang mittels metallischem Magnesium einerseits zu entschwefeln und andererseits treffsicher in Gußeisen mit Kugelgraphit zu überführen ist Dadurch ist es möglich, ohne Vorentschwefelung Gußeisen mit Kugelgraphit zu erzeugen. Bei diesem Vorgang wird der im Eisen gelöste Schwefel durch das metallische Magnesium zu Magnesiumsulfid gebunden. Als Reaktionsprodukt fällt dabei MgS aus, wird über die Badbewegung abgeschieden und schwimmt als körniger Schlackenbestandteil auf der Badoberfläche im Konverter. Es hat sich gezeigt, daß die MgS-Phase relativ instabil ist. Zwar sollte die Schlacke wie üblich nach Abschluß des Reaktionsablaufes entfernt werden, dies ist aber nicht immer sofort möglich, so daß gewisse Standzeiten einkalkuliert werden müssen. Wegen der Instabilität der Verbindung MgS kann aber dann auf dem Transportweg zum Vergießort die Verbindung zerfallen, so daß der Schwefel zurück in die Schmelze diffundiert Dort kommt es zur erneuten Magnesiumsulfidbildung durch die Reaktion des Schwefels mit dem in der Schmelze vorhandenen gelösten Magnesium. Das führt dazu, daß das zur Kugelbildung notwendige Magnesium abgebaut wird, und daß das feindispers ausgebildete MgS die Schmelze verunreinigt
Bei dickwandigen Gußteilen und Schleudergußrohren wurde sogar in Extremfällen festgestellt, daß die Rückschwefelung über Seigerungen des MgS zur Störung der Kugelbildung geführt hat
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung soll einerseits die Rückschwefelung aus der Schlacke verhindert werden, durch die Stabilisierung des Schwefels in der Schlacke. Andererseits sollen die in der Schmelze vorhandenen MgS-Partikel stabilisiert werden, um Entartungen durch Seigerungen zu verhindern.
Die Stabilisierung erfolgt zunächst über die Zugabe von CaSi. CaSi ist überwiegend bekannt als Stahldesoxydations· und Entschwefelungsmittel. Auch als Impfmittel bei der Herstellung von GGL wurde CaSi verwendet Diese letztgenannte Verwendungsalt ist jedoch nicht sehr verbreitet, da Calcium verschlackt
Die Konverterschlacke weist im wesentlichen MgS und MgO als Verbindungen auf. MgS oxidiert mit Luftsauerstoff zu MgO. Schwefel wird frei. 2(MgS) + O2 -> 2(MgO) + 2{S).
Bei der Zugabe von CaSi während des Ausleerens des Konverterinhaltes zusammen mit der Schlacke, dissoziiert CaSi, und MgS geht über in CaS + Mg.
Damit geht der Schwefelanteil der instabilen Verbindung MgS mit Calcium eine Verbindung ein und verbleibt in der Schlacke. Bei diesem Vorgang ist ausschließlich Calcium wirksam geworden, während Si als Ttägerelement gedient hat und den hohen Dampfdruck der durch das reine Calcium bei Konvertertemperaturen entsteht senkt
Mit diesem Vorgang wird die Rückschwefelung verhindert Zudem kann die Schlacke auf der Schmelze liegen bleiben, und es können wegen der wärmeisolierenden Wirkung der Schlacke längere Standzeiten in Kauf genommen werden. Ein weiterer Vorteil ergibt sich aus dem Impfeffekt von CaSi. Diese Verbindung enthält Al, wobei der maximale Anteil von Al an der Verbindung etwa 2 Gew. % beträgt Beim Zuführen von CaSi in die Schmelze wird Al frei und wirkt keimbildend.
Außer CaSi sind als Zusätze geeignet: Calcium + Cer- und Mg-Fluoride, Calciummetall, Calcium-Calciumaluminat-CaC^-Schlacke. -2-
Claims (8)
- Nr. 390 272 In den CaSi-Verbindungen ist ferner der Calciumanteil variierbar, wobei sich herausgestellt hat, daß auf Grund des Preis-Leistungsverhältnisses Calciumsilizium mit einem 30 %-igen Calciumanteil der günstigere Zusatz ist Die Rückschwefelung vermindert sich auf maximum 0,006 - 0,008 % innerhalb von 30 Minuten. PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, wobei die Behandlung einer Eisenschmelze mit metallischem Magnesium erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Schlacke vorhandene Schwefel mittels Zusätzen stabilisiert wird, um eine Rückschwefelung in die Schmelze zu verhindern.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierung durch Überführung des Schwefels von Magnesiumsulfid zu einem thermodynamisch stabileren Sulfid z. B. CaS, CeS erfolgt.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Zusatz CaSi in die Schmelze eingebracht wird.
- 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ca und Cer und Mg-Fluoride in die Schmelze eingebracht werden.
- 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Calciummetall in die Schmelze eingebracht wird.
- 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ca-Calciumaluminat-CaC^-Schlacke der Schmelze zugegeben wird.
- 7. Verfahren nach den Ansprüchen 3, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß Calciumsilizium, Calciummetall oder Ca-Calciumaluminat-CaClj-Schlacke in einer Menge von 0,05 -1 Gew. % bezogen auf die Menge flüssigen Eisens zugefuhrt wird.
- 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusätze während des Entleerens des Konverterinhaltes in die Schmelze eingebracht werden. -3-
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