CH676810A5

CH676810A5 -

Info

Publication number: CH676810A5
Application number: CH3533/88A
Authority: CH
Inventors: Igor Konstantinovich Pokhodnya; Vladimir Sergeevich Shumikhin; Ivan Grigorievich Razdobarin; Anatoly Andreevich Snezhko; Mechislav Vintsovich Zhelnis; Vladimir Fedorovich Alter; Oleg Iosifvich Shinsky; Boris Olegovich Chernyak; Nikolai Trofimovich Ovcharenko
Original assignee: Inst Litya Akademii Nauk Uk Ss
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-22
Publication date: 1991-03-15
Also published as: DE3833325A1; US4936373A; FR2638112A1; BE1001536A3

Description

CH 676 810 A5

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf das Giessereiwesen und betrifft ein Verfahren zum Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

5 Die vorliegende Erfindung kann bei der Massenproduktion von Gusssträngen aus hochfestem Gusseisen auf Gusseisenstränggussanlagen verwendet werden.

Besonders wirksam kann die vorliegende Erfindung bei der Produktion von Rohlingen für Hydraulik-und Druckluftgeräteteile mit erhöhten Anforderungen an die Festigkeits- und Plastizitätseigenschaften eingesetzt werden.

10 Gegenwärtig werden in aller Welt bei der Massenproduktion von Gussstücken aus hochfestem Gusseisen Magnesium und seine Legierungen für die Ausbildung des Kugelgraphits im Gusseisengefüge verwendet.

Es ist ein Verfahren zum Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen bekannt, bei dem magnesiumhaltiges Gusseisen in das Metallaufnahmegefäss einer Gusseisenstranggussanlage unis ter der Schicht einer auf der Oberfläche des fettigen Gusseisens gemachten 20 bis 30% Magnesiumchlorid enthaltenden Schutzschlacke in Teilmengen zugeführt wird (SU, A, 944 761).

Durch das genannte Verfahren ist eine stabile Gewinnung der physikalisch-mechanischen Eigenschaften mit einem hohen Gleichmässigkeitsgrad im Gussstrang während des Stranggiessvorgangs nicht gewährleistet, weil während der Haltezeit der Schmelze ein Magnesiumabbrand stattfindet.

20 Ausserdem wird bei diesem Verfahren die Hallenatmosphäre durch Schadstoffe infolge der Chlorausscheidung aus dem Magnesiumchlorid bei Hochtemperaturen verunreinigt.

Ausserdem kann dieses Verfahren nicht automatisiert werden, weil es mit derartigen Vorgängen wie Einschmelzen der Schutzschlacke, Zerkleinerung, Lagerung und Dosierung von Magnesiumzusätzen und Schlacke verbunden ist, die sich nicht automatisieren lassen.

25 Es ist ein Verfahren zum Stranggiessen' von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen (Akademie der Wissenschaften der Ukrainischen SSR, Kiew, Lwow, 1977, X. Unionskonferenz über hochfestes Gusseisen, Kurzvorträge, S. 110 bis 111) bekannt, welches darin besteht, dass in ein Metallaufnahmegefäss flüssiges magnesiumhaltiges Gusseisen eingefüllt wird, um Kugelgraphit im Gefüge der Gusseisenstränge ausbilden zu können.

30 Beim Halten des magnesiumhaltigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss führt sein Kontakt mit der Atmosphäre zum Magnesiumabbrand gemäss der Reaktion

"SDampf + "2 0 " MS°

Im Ergebnis nimmt die Magnesiummenge in der Schmelze ständig ab, wodurch die Festigkeitseigen-40 schaffen des Metalls verschlechtert werden, ihre grosse Ungleichmässigkeit über die Stranglänge während des Stranggiessvorganges hervorgerufen wird.

Ausserdem wird durch das genannte Verfahren die Änderung des Magnesiumgehalts im Gusseisen (Magnesiumabbrand) bei seinem Halten unter Hochtemperatur nicht berücksichtigt.

Infolge des Abbrands von Magnesium sinkt sein Gehalt und nach Erreichen einer gewissen unter ge-45 gebenen Bedingungen minimal zulässigen Menge (unter 0,03%) kristallisiert sich der Graphit nicht in Kugel-, sondern in Lamellenform, d.h. es wird ein Graugussgefüge ausgebildet.

Die Festigkeitseigenschäften eines solchen Gusseisens ändern sich auf der Stranglänge bedeutend (von den Eigenschaften des hochfesten Gusseisens bis zu den Graugusseigenschaften).

Ausserdem erfordert dieses Verfahren, dass die Magnesiumzusätze zerkleinert, gelagert und in 50 flüssiges Gusseisen dosiert werden, was automatisch nicht machbar ist.

Es sind Verfahren zur Entschwefelung von Gusseisen durch Injektion eines Magnesiumpulvers mittels Gase (N.A. Voronova «Entschwefelung von Gusseisen mit Magnesium», 1980, Metallurgia», Moskau, S. 102) weitbekannt.

Bei diesen Verfahren kann pulverförmiges Magnesium in die Gusseisenschmelze zur Ausbildung von 55 Kugelgraphit in seinem Gefüge eingeführt werden.

Jedoch sind diese Verfahren auf das Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen praktisch nicht anwendbar, weil sie grosse Gusseisenmassen erfordern.

Um eine Havariegefahr bei der Führung des Stranggiessvorganges vermeiden zu können, soll die Metallspiegelhöhe im Metallaufnahmegefäss über der Kokille in Grenzen von 300 bis 500 mm aufrechter-60 halten werden.

Beim Eintauchen der Blasform zur Magnesiuminjektion in die Schmelze in solch eine Tiefe ist der Koeffizient der Magnesiumaufnahme durch die Gusseisenschmelze sehr gering (weniger als 15%).

Bei einer Stranggiessleistung über 9,5 kg/s ist ein grosser Magnesium- und Gasverbrauch erforderlich, wodurch Metallausbrüche aus dem Metallaufnahmegefäss hervorgerufen und die Arbeitsbedin-65 gungen für das Bedienungspersonal verschlechtert werden.

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Ausserdem ist die Magnesiuminjektion in die Gusseisenschmelze mit komplizierten technologischen Arbeitsgängen verbunden.

Es ist ebenfalls ein Verfahren zum Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen aus dem SU-Urheberschein SU-A 554 063 bekannt, bei dem magnesiumhaltiges Gusseisen in ein Metallaufnahmegefäss periodisch zugeführt, ein Strang in einer Kokille ausgebildet und aus der Kokille herausgezogen wird.

Um eine stabile Qualität des Strangwerkstoffes sicherstellen zu können, wird der Magnesiumgehalt im nachzufüllenden Gusseisen um 0,01 bis 0,1 Masse% im Vergleich zum Magnesiumgehalt im Gusseisen vergrössert, das im Metallaufnahmegefäss zum Zeitpunkt des Nachfüllens bleibt. Dabei wird der Magnesiumgehalt im nachzufüllenden Gusseisen nach dem Verhältnis ms2 >

A Mg . t (P-j + Po)

Po

+ Mg.

bestimmt, worin

Mg2 - Magnesiumgehalt im nachzufüllenden Gusseisen, Masse%;

AMg - Magnesiumabbrand im Metallaufnahmegefäss pro Zeiteinheit, %/s (Prozent pro Sekunde) t - Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Nachfüllungen;

Pi - Masse des im Metallaufnahmegefäss zum Zeitpunkt des Nachfüllens gebliebenen Gusseisens; Pz - Masse des nachzufüllenden Gusseisens;

Mgi - Magnesiumgehalt im Gusseisen, das im Metallaufnahmegefäss zum Zeitpunkt des Nachfüllens geblieben ist, Masse% sind.

Jedoch führt der Einsatz des genannten Verfahrens bei der kontinuierlichen Herstellung von Gusssträngen aus hochfestem Gusseisen dazu, dass beim Halten des magnesiumhaltigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss der Globularisierungseffekt infolge des Magnesiumabbrandes mit der Zeit abgeschwächt wird und im Ergebnis die Festigkeitseigenschaften der Gussstränge verschlechtert werden. In Abhängigkeit vom Profil des abzuziehenden Stranges und seiner Wandstärke schwankt die Giesslei-stung in weiten Grenzen und in Zusammenhang damit schwankt auch die Nachfüllzeit für die nachfolgenden Teilmengen des magnesiumhaltigen Gusseisens in einem breiten Bereich und kann 0,5 h und mehr betragen. Während dieser Zeit erreicht der Magnesiumabbrand einen hohen Wert. Deswegen sind die Gusseiseneigenschaften in den vor dem Nachfüllen und gleich danach erzeugten Strängen sehr un-gleichmässig und stark unterschiedlich.

Folglich ist es praktisch unmöglich, einen Strang mit einer in hohem Grade erreichbaren Gleichmässig-keit der Eigenschaften über die Länge der abzuziehenden Stränge während des Stranggiessvorganges zu erzeugen.

Ausserdem entsteht bei der Pfannenbehandlung der nachzufüllenden Gusseisenteilmenge mit Magnesium ein Pyroeffekt, wodurch die Hallenatmosphäre durch schädliche Gase verunreinigt und die Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal verschlechtert werden.

Durch den Magnesiumgehalt im Strangwerkstoff werden neben den anderen Kennwerten die Festigkeitseigenschaften des Metalls bedingt. Bei einem Magnesiumgehalt im Strangwerkstoff unter 0,03 Masse% nehmen die Festigkeitswerte stark ab.

Ausserdem ist beim Einsatz dieses Verfahrens eine operative Kontrolle der Restmasse des magnesiumhaltigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss, der Magnesiummenge darin, der Masse der nachzufüllenden Gusseisenteilmenge und der Magnesiummenge darin, der Zerkleinerung und Dosierung der Magnesiumzusätze erforderlich. Diese Arbeitsgänge lassen eine Automatisierung des Prozesses nicht zu.

Der Erfindung wurde die Aufgabe zugrundegelegt, ein Verfahren zum Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen mit einer solchen Magnesiumeinführung in die Gusseisenschmelze zu schaffen und eine solche Magnesiummenge im Werkstoff des geformten Stranges zu gewährleisten, durch die der abzuziehende Strang mit einer in einem höheren Grade erreichbaren Gleichmässigkeit der physikalisch-mechanischen Eigenschaften über die Länge während des Abzugsvorgangs hergestellt, die Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal verbessert und die Magnesiumzufuhr in die Gusseisenschmelze im automatischen Regime durchgeführt werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

Dabei wird die Geschwindigkeit der Magnesiumzufuhr zweckmässrgerweise nach der Abhängigkeit

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P . T N/F ' V r m/s

5 2 . 10 « q bestimmt, worin

V - Geschwindigkeit der Magnesiumeinführung in die Gusseisenschmelze im Metallaufnahmegefäss, m/s;

10 P - Durchschnittliche Leistung des Strangabzugs, kg/s;

q - Magnesiummasse pro 1 m Hülle, kg/m;

T - Gusseisentemperatur im Metallaufnahmegefäss, K;

S - Schwefelgehalt im Àusgangsgusseisen, Masse%;

2 • 105 - Proportionalitätsfaktor, der die Argumentendimension berücksichtigt, sind.

15 Bei einer Gusseisenzufuhr in Teilmengen wird die Teilmengenmasse zweckmässigerweise ausgehend aus der Bedingung gewählt, dass im Werkstoff des geformten Stranges von ca. 0,03 bis ca. 0,06 Masseto Magnesium enthalten sind.

Günstigerweise wird ein niedriggekohltes Stahlband mit einer Stärke von 0,25 bis 0,45 mm als Stahlhülle verwendet.

20 Das erfindungsgemässe Verfahren gestattet es, Gussstränge aus hochfestem Gusseisen mit einer in einem höheren Grade erreichbaren Gleichmässigkeit der Festigkeitseigenschaften während des gesamten Stranggiessvorgangs zu erzeugen.

Das wird dadurch erreicht, dass Magnesium in die Gusseisenschmelze kontinuierlich und gleichzeitig mit der Zufuhr des Aüsgangsgusseisens zugeführt wird, wodurch die Verluste an Magnesium ergänzt 25 werden, die bei seinem Abbrand während der Haltezeit des flüssigen Gusseisens entstehen, sowie die erforderliche Magnesiumaufnahme durch das Gusseisen im vorgegebenen Bereich sichergestellt wird.

Der Magnesiumgehalt im Strang und die Festigkeitseigenschaften des Metalls (Härte - HB; Festigkeitsgrenze - ob; relative Dehnung - 6, %; durchschnittliche Magnesiumaufnahme durch das Gusseisen - a) liegen praktisch in einer vorgegebenen Höhe während des gesamten Giessvorgangs. 30 Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird es ermöglicht:

- Magnesium in die Gusseisenschmelze im Metallaufnahmegefäss automatisch nach einem vorgegebenen Programm zuzuführen;

- die Zerkleinerung und Dosierung von Legierungen auf der Magnesiumbasis auszuschliessen; -die Entmodifizierung zu verhindern;

35 - den Magnesiumgehalt im Strangwerkstoff auf einem vorgegebenen Niveau aufrechtzuerhalten,

- die Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal wesentlich zu verbessern;

- den Magnesiumaufnahmegrad durch das Gusseisen zu erhöhen.

Die Verbesserung der Arbeitsbedingungen durch das erfindungsgemässe Verfahren wird dadurch erreicht, dass die Zerkleinerung und die Dosierung der einzuführenden Reagenzien ausgeschlossen 40 werden, die Magnesiumzufuhr mit der Möglichkeit eines breiten Variierens der Einführungsgeschwindigkeit automatisch vorgenommen wird.

Ausserdem wird die Magnesiumreaktion mit dem Gusseisen von einer geringen Licht- und Rauchentwicklung aufkosten dessen begleitet, weil sich die Stahlhülle des Pulverdrahtes hauptsächlich im bodennahen Bereich des Metallaufnahmegefässes auflöst, wodurch die Magnesiumdämpfe den maximalen 45 Weg durch die Schmelze zurücklegen sollen.

Durch die Stahlhülle wird eine Wechselwirkung der Pulverdrahtkomponenten mit dem Luftsauerstoff verhindert, wodurch die Aufnahme der modifizierenden Elemente der Hülle durch die Schmelze verbessert wird.

Die Stahlhülle kann nicht mit einem einzigen, sondern mit mehreren sorgfältig gemischten Modifizie-50 rungsmitteln gefüllt werden, wodurch eine kombinierte Wirkung bei der Behandlung des flüssigen Gusseisens erzielt wird und folglich die Möglichkeit besteht, den Werkstoff des Gussstranges mit einem vorgegebenen Gefüge und vorgegebenen Eigenschaften zu erhalten.

Im Ergebnis gestattet das erfindungsgemässe Verfahren es, ein breites Sortiment von hochqualitativen Gusssträngen zu erzeugen, die hohe Betriebseigenschaften (Zugfestigkeit (oB) - 450 bis 55 700 MPa, Härte (HB) -180 bis 240, relative Dehnung (8%) -3 bis 10 haben.

Durch das im erfindungsgemässen Verfahren zur Ausbildung von Kugelgraphit im Gusseisengefüge verwendete Reagens in Form von Pulvermagnesium in einer Stahlhülle wird seine kontinuierliche Zufuhr in die Gusseisenschmelze ermöglicht, bis die Magnesiumrestmenge im Metall von ca. 0.03 bis ca. 0,06 Masse% beträgt.

60 Die Stahlhülle dient als Behälter für Magnesium. Durch die Stahlhülle wird ein Kontakt des Magnesiums mit dem Luftsauerstoff verhindert und die maximale Magnesiumaufnahme durch das Gusseisen begünstigt.

Der Einsatz von einem anderen Werkstoff beispielsweise Aluminium, Kupfer oder deren Legierungen, als Hülle für den Draht ist unwirksam, weil diese Werkstoffe und das Gusseisen einen grossen Unter-65 schied in der Schmelztemperatur aufweisen. Diese Hüllen werden in den oberen Schichten des flüssigen

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Gusseisens aufschmelzen, wodurch die Wechselwirkung des Magnesiums mit der Gusseisenschmelze auf ihrer Oberfläche stattfinden, ein bedeutender Magnesiumabbrand entstehen, werden eine stürmische Reaktion und Ausbrüche des flüssigen Metalls aus dem Metallaufnahmegefäss hervorgerufen werden.

Der optimale Magnesiumgehalt im Gusseisen der Stränge soll von ca. 0,03 bis ca. 0,06 Masse% (in Abhängigkeit von der Wandstärke des Stranges, der Abkühlgeschwindigkeit und anderen Faktoren) betragen.

Bei einem Magnesiumgehalt in Strängen unter 0,03 Masse% kristallisiert sich der Graphit nicht in Kugel-, sondern in Lamellenform, d.h. es wird das Graugussgefüge ausgebildet. Die Oberflächeneigenschaften eines derartigen Gusseisens werden stark verschlechtert

Bei einem Magnesiumgehalt in Strängen über 0,06 Masse% entstehen im Gusseisen Risse, was zum Ausschuss führt, und die Stränge haben eine übermässig grosse Härte, was deren Wärmebehandlung erforderlich macht.

Um einen Magnesiumgehalt im Gusseisen der Stränge in einem Bereich von ca. 0,03 bis ca. 0,06% erreichen zu können, wird die Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung zweckmässigerweise nach der Abhängigkeit

P • T • /s*

Y m/ s

2 . 105 . q bestimmt, worin

V - Geschwindigkeit der Magnesiumeinführung in die Gusseisenschmelze, m/s;

P - durchschnittliche Leistung des Strangabzugs, kg/s;

q - Magnesiummasse pro 1 m Hülle, kg/m;

T - Gusseisentemperatur im Metallaufnahmegefäss, K;

S - Schwefelgehalt im Ausgangsgusseisen, Masse%;

2 • 105 - Proportionalitätsfaktor, der die Argumentendimensionen berücksichtigt, sind.

Diese Abhängigkeit verbindet die wichtigsten technologischen Parameter des Stranggiessens von hochfestem Gusseisen, wie Geschwindigkeit der Magnesiumdrahtzufuhr (Magnesiumverbrauch), Stranggiessleistung, Temperatur des zu behandelnden Metalls, seine Zusammensetzung (Schwefelgehalt) und Magnesiummasse pro Einheit der Drahtlänge. Eine Temperaturerhöhung des zu behandelnden Gusseisens sowie eine Vergrösserung des Schwefelgehalts im Gusseisen und der Giess-leistung führen zu einem höheren Magnesiumverbrauch für die Kugelgraphitausbildung im Gefüge der Gusseisenstränge.

Das in das flüssige Gusseisen eingeführte Magnesium verteilt sich darin folgendermassen:

qMg = %gS + q MgRest + 3 MgO»

worin qMg - die in das flüssige Gusseisen eingeführte Magnesiummenge;

qMgS - Menge von Magnesium, das durch Schwefel gebunden und zusammen mit Schwefel aus der Schmelze entfernt wird;

qM%est

- Menge von Magnesium, das in der Schmelze bleibt;

qMgO - Menge von Magnesium, das für die Gusseisendesoxydation verbraucht wird.

Um den technologischen Prozess zur Erzeugung von Gusssträngen aus hochfestem Gusseisen mit einer in hohem Grade erreichbaren Gleichmässigkeit der Festigkeitseigenschaften über die Stranglänge schaffen zu können, soll die Gesetzmässigkeit der quantitativen Magnesiumverteilung in der Schmelze festgelegt werden.

Mit der Temperaturerhöhung des flüssigen Gusseisens beim Einführen von Magnesium in dieses nimmt die Aufschwimmgeschwindigkeit der Magnesiumblasen zu. Dabei vergrössert sich die Wahrscheinlichkeit ihres Austrags aus der Schmelze, d.h. eines Magnesiumabbrandes.

Aufgrund vielzähliger Versuche wurde eine Abhängigkeit abgeleitet, nach der die Magnesiumzufuhr pro 1 t flüssigen Gusseisens 0,75 bis 2,5 kg betragen soll. Die Magnesiummenge reicht aus, um im Werkstoff des geformten Stranges von ca. 0,003 bis ca. 0,06 Masse% Magnesium in Abhängigkeit von der

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Giessleistung, der Temperatur des flüssigen Gusseisens, dem Schwefelgehalt in diesem und der Magnesiummasse im Pulverdraht erhalten zu können.

Für eine stabile Ausbildung von Kugelgraphit im Gusseisengefüge, der dem hochfesten Gusseisen eigen ist, beträgt der optimale Magnesiumverbrauch bei in der Praxis des Giessereiwesens angewendeten 5 Temperaturen der Gussèîsenbehand!ung (1500 bis 1700 K) und dem Schwefelgehalt im Metall (0,01 bis 0,08 Masse%) von ca. 0,75 bis ca. 2,5 kg pro 1 tdes zu behandelnden Gusseisens.

Die nach der angeführten Abhängigkeit zu bestimmende Geschwindigkeit der Magnesiumzufuhr gestattet es, Stränge mit einer in hohem Grade erreichbaren Gleichmässigkeit der Festigkeitseigenschaften herzustellen.

10 Bei einer Gusseisenzufuhr in Teilmengen in das Metallaufnahmegefäss wird die Teilmengenmasse zweckmässigerweise aüsgehend von der Bedingung gewählt, dass der Strang von ca. 0,03 bis ca. 0,06 Masse% Magnesium enthält.

Bei einer Abweichung von dieser Bedingung wird die Stabilität des Prozesses ungünstig beeinflusst, der Gleichmässigkeitsgrad der Festigkeitseigenschaften der Gussstrângè beeinträchtigt und deren 15 Qualität verschlechtert.

Solch eine Magnesiummenge kann in der Gusseisenschmelze erhalten werden, wenn man das Verhältnis

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m •

0,06 > >0,03

m + m«j verwendet, worin

25 m - Masse des magnesiumhaltigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss zum Zeitpunkt des Nachfüllens des Ausgangsgusseisens in dieses, kg;

Mg - Magnesiummenge im magnesiumhaltigen Gusseisen, Masse%;

mi - Masse des ins Metallaufnahmegefäss nachzufüllenden Graugusses, kg, sind.

Dadurch wird ein Strang aus hochfestem Gusseisen mit einer in hohem Grade erreichbaren Gleich-30 mässigkeit der Festigkeitseigenschaften über seine Länge während des gesamten Giessvorganges hergestellt.

Zweckmässigerweise wird ein niedriggekohltes Stahlband mit einer Stärke von 0,25 bis 0,45 mm als Stahlhülle für den Pulverdraht verwendet.

Wie oben erwähnt, wird Magnesium durch den Einsatz der Stahlhülle bei seinem Einführen in die Guss-35 eisenschmelze maximal ausgenutzt. Das wird dadurch erreicht, dass sich der Pulverdraht bei der nach der angeführten Abhängigkeit bestimmten Einführungsgeschwindigkeit hauptsächlich im bodennahen Bereich des Metallaufnahmegefässes auflöst.

Beim Einsatz einer Stahlhülle für den Draht mit einer Stärke unter 0,25 mm löst sie sich in einer ungenügenden Eintauchtiefe in der Schmelze auf, wodurch der Abbrand von Magnesium vergrössert und 40 seine Aufnahme durch das flüssige Gusseisen verschlechtert wird.

Beim Einsatz einer Stahlhülle mit einer Stärke über 0,45 mm ist für ihre Auflösung im Gusseisen erforderlich, dass die Höhe der Flüssigmetallsäule im Metallaufnahmegefäss vergrössert wird, wodurch der ferrostatische Druck auf den in der Kokille zu formenden Strang erhöht wird und die feste Strangkruste am Kokillenaustritt durchbrochen werden kann, d.h. eine Havariegefahr entstehen kann.

45 Um das zu vermeiden, soll die Giessleistung verringert werden, was eine unzulässige Abkühlung des Metalls zur Folge hat.

Das erfindungsgemässe Verfahren zum Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen wird wie folgt durchgeführt.

In Schmelzöfen (Elektroschmelz- oder Kupolöfen) wird Grauguss mit einer vorgegebenen Zusammen-50 setzung erschmolzen. Dann wird das flüssige Gusseisen in eine magnetodynamische Pumpe oder eine andere Einrichtung eingefüllt, aus der die Schmelze in das Metallaufnahmegefäss einer Anlage zum Stranggiessen von Gusseisen kontinuierlich oder portionsweise zugeführt wird. Die Masse des in das Metallaufnahmegefäss zugeführten Gusseisens wird in Abhängigkeit von der Stranggiessieistung gewählt.

55 Ausserdem kann das erfindungsgemässe Verfahren durchgeführt werden, indem das flüssige Gusseisen aus einem Schmelzofen ins Metallaufnahmegefäss mit einer Transportpfanne portionsweise aufgegeben wird.

Um einen Gusseisenstrang mit den Festigkeitswerten herzustellen, die für das hochfeste Gusseisen charakteristisch sindi soli im Metallgefüge Kugelgraphit ausgebildet werden.

60 Zur Ausbildung des Kügelgraphits im Gusseisengefüge wird pulverförmiges Magnesium in einer Stahlhülle kontinuierlich zugeführt. Die Geschwindigkeit der Magnesiumzufuhr wird so gewählt, dass der geformte Strang von ca. 0,03 bis ca. 0,06 Masse% Magnesium enthält.

Um den genannten Magnesiumgehalt im Strang erzielen zu können, wird die Geschwindigkeit der Pul-verdrahteinführung nach der Abhängigkeit

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P . T • n/ÜT

Y r m/s

2 ■ 10 # q bestimmt, worin

P - durchschnittliche Leistung des Strangabzugs, kg/m;

q - Magnesiummasse pro 1 m Hülle, kg/m;

T - Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss, K;

S - Schwefelgehalt im Ausgangsgusseisen, %;

2 • 1Q5 — Proportionalitätsfaktor, der die Argumentendimensionen berücksichtigt, sind.

Das angeführte Verhältnis gestattet es, die wichtigsten technologischen Parameter des Prozesses zur Herstellung von Gusssträngen aus hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen (Giessleistung, Temperatur des flüssigen Gusseisens, Schwefelgehalt im Gusseisen und Magnesiummasse im Pulverdraht) miteinander zu verbinden und einen Magnesiumgehalt von ca. 0,03 bis ca. 0,06 Masse% im Werkstoff des geformten Stranges zu erzielen.

Dadurch wird eine in hohem Grade erreichbare Gleichmässigkeit der Festigkeitseigenschaften des Stranges während des gesamten Stranggiessvorganges erzielt.

Bei einer portionsweisen Zufuhr des flüssigen Gusseisens in das Metallaufnahmegefäss wird die Teilmengenmasse ausgehend von der Bedingung gewählt, dass der Strang von ca. 0,03 bis ca. 0,06 Masseto Magnesium enthält.

Durch diese Bedingung wird sichergestellt, dass im Strang Kugelgraphitgefüge mit einem hohen Gleichmässigkeitsgrad der Festigkeitseigenschaften während des gesamten Stranggiessvorganges ausgebildet wird.

Die angegebene Magnesiummenge in der Gusseisenschmelze wird erreicht, wenn man das Verhältnis m, * Mg

0,06 > >0,03

m-j + mg verwendet, worin mi - Masse des magnesiumhaltigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss zum Zeitpunkt des Nachfüllens des Ausgangsgusseisens in dieses, kg;

Mg - Magnesiummenge im magnesiumhaltigen Gusseisen, Masse%;

ni2 - Masse des Graugusses, der in das Metallaufnahmegefäss nachgefüllt wird, kg, sind.

Als Stahlhülle für den Pulverdraht wird ein niedriggekohltes Stahlband mit einer Stärke von 0,25 bis 0,45 mm verwendet.

Dadurch wird eine Wechselwirkung des Magnesiums mit der Gusseisenschmelze im bodennahen Bereich des Metallaufnahmegefässes bei der Drahtzufuhr ins flüssige Gusseisen gewährleistet.

Dabei ist der Weg der Magnesiumblasen durch die Schmelze maximal, deren Austritt in die Atmosphäre minimal und folglich wird der Magnesiumabbrand verringert und die Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal verbessert.

Beim Einsatz einer Stahlhülle mit einer Stärke unter 0,25 mm löst sie sich in einer ungenügenden Eintauchtiefe in der Schmelze auf, wodurch der Abbrand von Magnesium vergrössert und seine Aufnahme durch das flüssige Gusseisen verringert wird.

Beim Einsatz einer Stahlhülle mit einer Stärke über 0,45 mm ist für ihre Auflösung im Gusseisen erforderlich, die Höhe der Flüssigmetallsäule im Metallaufnahmegefäss zu vergrössern, was zu einem höheren ferrostatischen Druck auf den in der Kokille zu formenden Strang und zum Durchbruch der festen Strangkruste am Kokillenaustritt, d.h. zur Entstehung einer Havariegefahr führt. Um das zu vermeiden, soll die Giessleistung reduziert werden, was eine unzulässige Abkühlung des Metalls zur Folge hat.

Die technisch-ökonomischen Kenndaten des erfindungsgemässen Verfahrens. und des bekannten Verfahrens nach dem genannten SU-A 554 063, wie der Gleichmässigkeitsgrad der Festigkeitseigenschaften, der Magnesiumgehalt im Strangwerkstoff der Magnesiumaufnahmegrad durch das Gusseisen, die in das Gusseisen eingeführte Magnesiummenge werden folgenderweise bestimmt.

Der Gleichmässigkeitsgrad der Festigkeitseigenschaften wird durch die Prüfung der Strangproben bestimmt, die in bestimmten Zeitabständen während des Giessvorganges genommen werden. Der Magnesiumaufnahmegrad durch das Gusseisen wird durch den Ausdruck

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MSRest + °'76 <S-TS25

a tOC#

5 Q

bestimmt, worin a - Magnesiumaufnahmegrad durch das Gusseisen, %;

0,76 - Verhältnis der Atommassen von Magnesium und Schwefel zueinander;

Si - Schwefelgehalt im Gusseisen vor dem Einführen von Magnesium in dieses, Masse%; 10 S2 - Schwefelgehalt im Gusseisen nach dem Einführen von Magnesium in dieses, Masse%;

Q - die in das flüssige Gusseisen eingeführte Magnesiummenge (Magnesiumverbrauch), %;

MgRest - Magnesiummenge, die in der Gusseisenschmelze bleibt, Masse%, sind.

Die in das Gusseisen eingeführte Magnesiummenge (Magnesiumverbrauch) wird nach dem Ausdruck

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V . q

Q a ————— • 10O/o

P

bestimmt, worin

20 V - Geschwindigkeit der Pulverdrahtzufuhr in das flüssige Gusseisen, m/s;

q - Magnesiummasse pro 1 m Hülle, kg/m;

P -Abzugsleistung, kg/s, sind.

Der Rèstgëhalt von Magnesium in den Strängen wird durch die chemische oder die Spektralanalyse der Strangproben bestimmt.

25 Auf diese Weise wird durch das erfindungsgemässe Verfahren der Gleichmässigkeitsgrad der Festigkeitseigenschaften wesentlich erhöht, die Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal verbessert, die in die Schmelze eingeführte Magnesiummenge reduziert, eine automatische Prozessführung nach einem vorgegebenen Programm ermöglicht.

Das erfindungsgemässe Verfahren erfordert keine grossen Ausgaben für zusätzliche Ausrüstung. 30 Werkstoffe, keine zusätzlichen Flächen, beim Einsatz dieses Verfahrens wird die Anzahl der Beschäftigten reduziert, der Energieverbrauch beim Gusseisenschmelzen verringert, weit die Überhitzung des Metalls für die Magnesiumzufuhr in dieses entfällt.

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nachstehend konkrete Durchführungsbeispiele angeführt.

35 Dabei sind die technisch-ökonomischen Kenndaten des erfindungsgemässen Verfahrens (Gleichmässigkeitsgrad der Festigkeitseigenschaften, Magnesiumgehalt in den Strängen, Magnesiumaufnahmegrad durch das Gusseisen, die in das Gusseisen eingeführte Magnesiummenge), die bei seiner Durchführung gemäss den Beispielen 1 bis 3 erhalten worden sind, in der auf die Beispiele folgenden Tabelle angeführt. In der gleichen Tabelle sind Angaben über Festigkeit, Härte und relative Dehnung der 40 Stränge aus hochfestem Gusseisen während des gesamten Stranggiessvorgangs enthalten.

Ausserdem sind in der gleichen Tabelle die ähnlichen technisch-ökonomischen Kenndaten des bekannten Verfahrens nach dem genannten SU-A 554 063, die bei seiner Durchführung gemäss den Beispielen 14 und 15 erhalten worden sind, sowie Angaben über die Festigkeit, Härte und relative Dehnung der Stränge aus hochfestem Gusseisen zum Vergleich angeführt.

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Beispiel 1

Ein Magnesiumpuiverdraht wird in ein Metallaufnahmegefäss mit der Gusseisenschmelze folgender Zusammensetzung^ in Masse%:

50 Kohlenstoff - 3,8,

Silizium - 2,3,

Mangan-9,3,

Schwefel - 0,05,

Phosphor - 0,08,

55 Eisen —Rest,

zugeführt.

Abzugsleistung P—1 kg/s.

Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss T -1500 K.

Stärke der Pülverdrahtstahlhülle - 0,4 mm.

60 Magnesiummasse pro 1 m Hülle-10 g/m 0,0001 kg/cm).

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

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1 >1500 v/0,05'

7 0,168 m/s(10m/min).

2 »105 > 0,01

Magnesiumverbrauch q _ -1-2- .100# =

P 1

0,168% oder 1,68 kg/t Gusseisen.

Parallel mit der Magnesiumzufuhr wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in einer Menge von 0,4% der Gusseisenmasse eingeführt.

Das Ausgangsgusseisen wurde in das Metallaufnahmegefäss aus einer magnetodynamischen Pumpe mit einem Fassungsvermögen von 3000 kg in einem kontinuierlichen Strahl in einer Menge von 1 kg/s zugeführt.

Das flüssige Gusseisen wurde in die magnetodynamische Pumpe mittels einer Transportpfanne aus einem Induktionsofen zugeführt.

Der Abzug von Strängen mit einem Querschnitt von 100 x 100 mm wurde in zwei Adern vorgenommen. Das modifizierte Gusseisen in den Strängen (die Proben wurden jede halbe Stunde während des Arbeitsvorgangs genommen) hatte folgende Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff - 3,5 bis 3,6;

Silizium - 2,56 bis 2,64;

Mangan - 0,28 bis 0,30;

Schwefel - 0,008 bis 0,010;

Phosphor - 0,076 bis 0,080;

Magnesium - 0,040 bis 0,044.

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen in den Proben:

Bruchfestigkeit, ob - 520 bis 560 MPa;

Härte, HB-185 bis 195;

relative Dehnung, 8 - 4,3 bis 4,7%.

Beispiel 2

Ein Magnesiumpulverdraht wird in ein Metallaufnahmegefäss mit der Gusseisenschmelze folgender Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff-3,7;

Silizium -1,2;

Mangan - 0,42;

Schwefel - 0,05;

Phosphor-0,06;

Eisen - Rest,

zugeführt.

Abzugsleistung, P - 0,5 kg/s.

Temperatur des flüssigen Gusseisens, T = 1650 K.

Stärke der Pülverdrahtstahlhülle - 0,45 mm.

Magnesiummasse pro 1 m Hülie -10 g/m (0,0001 kg/cm).

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

0,5 • 1650 N/O^Ö? , -

V = « —— = 0,092 m/s (5,55 m/min).

2 ' 105, 0,01

Magnesiumverbrauch

9

CH 676 810 A5

V -q

Q 100% =

P

0,092-0,01

io 100 s 0,184%

0,5

oder 1,84 kg/t.

Gleichzeitig mit der Magnesiumzufuhr wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in einer Menge 15 von 0,5% der Gusseisenmasse eingeführt.

Das Ausgangsgusseisen wurde in das Metallaufnahmegefäss aus einer magnetodynamischen Pumpe mit einer Fördermenge von 0,5 kg/s kontinuierlich zugeführt.

Es wurden Stränge mit einem Querschnitt von 100 x 100 mm in einer Ader abgezogen.

Das modifizierte Gusseisen in den Strängen (die Proben wurden jede Stunde während des Arbeitsvor-20 gangs genommen) hatte folgende Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff-3,45 bis 3,5;

Silizium - 2,50 bis 2,6;

Mangan - 0,39 bis 0,41 ;

Schwefel-0,007 bis 0,1 ;

25 Phosphor-0,54 bis 0,058;

Magnesium - 0,038 bis 0,042.

Festigkeitseigenschaften:

Bruchfestigkeit, ob —560 bis 600 MPa;

Härte, HB- 210 bis 220;

30 relative Dehnung, S - 5,3 bis 5,6%.

Beispiel 3

Ein Magnesiumpulverdraht wird in ein Metallaufnahmegefäss mit der Gusseisenschmelze folgender 35 Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff — 3,8,

Silizium-2,3,

Mangan - 0,3,

Schwefel — 0,04,

40 Phosphor-0,08,

Eisen - Rest,

zugeführt.

Abzugsleistung -1 kg/s.

Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss T = 1500 K.

45 Stärke der Pulverdrahthülle - 0,04 mm.

Magnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,01 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

50

55

60

1 > 1500 *70,04 y , , V « c = 0,15 m/s (9 m/min;.

2 , 105. 0,01 ,

Magnesiumverbrauch,

0,15 - 0,01

Q 100% = 0,1!

1

oder 1,5 kg/t Gusseisen.

Zusammen mit Magnesium wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in einer Menge von 0,5 Mas-65 se% der zu behandelnden Gusseisenmasse zugeführt.

10

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

CH 676 810 A5

Das Ausgangsgusseisen wurde in das Metallaufnahmegefäss in einem kontinuierlichen Strahl mit einer Eingiessgeschwindigkeit von 1 kg/s zugeführt.

Es wurden Stränge mit einem Querschnitt von 100 x 100 mm in zwei Adern abgezogen. Das magnesiumhaltige Gusseisen in den Strängen (die Proben wurden jede halbe Stunde während des Arbeitsvorgangs genommen) hatte folgende Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff - 3,58 bis 3,63;

Silizium -2,6 bis 2,65,

Mangan - 0,28 bis 0,3;

Schwefel - 0,007 bis 0,01 ;

Magnesium - 0,043 bis 0,046,

Phosphor - 0,076 bis 0,078.

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit, ob - 500 bis 540 MPa;

Härte, HB-180 bis 190;

relative Dehnung S - 4,1 bis 4,5%.

Beispiel 4

Ein Magnesiumdraht wird in ein Metallaufnahmegefäss mit der Gusseisenschmelze folgender Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff - 3,7,

Silizium - 2,3,

Mangan - 0,3,

Kupfer - 0,5,

Schwefel - 0,03,

Phosphor-0,06,

Eisen - Rest,

zugeführt.

Abzugsleistung -1 kg/s.

Temperatur des Gusseisens im Metallaufnahmegefäss -1650 K.

Magnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,01 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

1 • 1650* ^0,03

V = — ss 0,142 m/s (8,50 m/min).

2 • 10^-0,01

Magnesiumverbrauch,

0,142'0,01

Q ( -100% =

1

0,142% oder 1,42 kg/t Gusseisen.

Magnesium wurde in die Schmelze zusammen mit Ferrosilizium in einer Menge von 0,4 Masse% der Gusseisenmasse zugeführt.

Das Ausgangsgusseisen wurde in das Metallaufnahmegefäss in einem kontinuierlichen Strahl mit einer Geschwindigkeit von 1 kg/s zugeführt.

Kohlenstoff - 3,57 bis 3,63,

Silizium — 2,58 bis 2,66,

Mangan - 0,28 bis 0,3,

Kupfer - 0,46 bis 0,48,

Magnesium - 0,038 bis 0,042,

Schwefel - 0,008 bis 0,01,

Phosphor - 0,056 bis 0,06.

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit ob - 640 bis 680 MPa;

Härte, HB-229 bis 240;

relative Dehnung, 8 - 7,3 bis 7,6%.

11

CH 676 810 A5

Beispiel 5

5 Kohlenstoff-3,9,

Silizium-2,15,

Mangan-0,5,

Schwefel - 0,01,

Phosphor-0,06,

10 Eisen-Rest,.

zugeführt.

Abzugsleistung, P -1 kg/s.

Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss, T -1500 K.

Stärke der Pülverdrahtstahlhülle - 0,25 mm.

15 Magnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,01 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

20

25

30

1 -1500 V0#01 , , . 7 = —— 0,075 m/s (4,5 m/min).

2 • 10^ • 0,01

Magnesiumverbrauch,

0,075 ' 0,01

Q = ————— ' 100% =1

0,075% oder 0,75 kg/t Gusseisen.

Parallel mit der kontinuierlichen Magnesiumzufuhr wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in ei-35 ner Menge von 0,4 Masse% der Gusseisenmasse kontinuierlich eingeführt.

Es wurden Stränge mit einem Querschnitt von 100 x 100 in zwei Adern abgezogen.

Das modifizierte Gusseisen in den Strängen (die Proben wurden jede halbe Stunde während des gesamten Giessvorgangs genommen) hatte folgende Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff—3,6 bis 3,7,

40 Silizium - 2,37 bis 2,43,

Mangan - 0,47 bis 0,49,

Schwefel - 0,005 bis 0,007,

Magnesium - 0,030 bis 0,032,

Phosphor-0,056 bis 0,058.

45 Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit, oB - 560 bis 600 MPa;

Härte, HB-215 bis 225;

relative Dehnung, S - 5,6 bis 6,0%.

50 Beispiel 6

Kohlenstoff-3,8,

55 Silizium - 2,3,

Mangan - 0,3,

Schwefel - 0,04,

Phosphor - 0,08,

Eisen-Rest,

60 zugeführt.

Abzugsleistung P -1 kg/s.

Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss T = 1600 K.

Stärke der Pulverdrahthülle - 0,45 mm.

Magnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,01 kg/m.

65 Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

12

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

CH 676 810 A5

1 • 1600 • Vo,04 . . , ,

y - - a 0,16 m/s (9,6 m/min;*

2 • 105 . 0,001

Magnesiumverbrauch,

0,16 . 0,01 Q , 100% = 0,16%

1

oder 1,6 kg/t Gusseisen.

Gleichzeitig mit der kontinuierlichen Magnesiumzufuhr wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in einer Menge von 0,4 Masse% der Gusseisenmasse kontinuierlich eingeführt.

Es wurden Stränge mit einem Querschnitt von 100 x 100 in zwei Adern abgezogen.

Kohlenstoff - 3,5 bis 3,6,

Silizium - 2,55 bis 2,63,

Mangan - 0,27 bis 0,29,

Schwefel - 0,006 bis 0,009,

Magnesium - 0,040 bis 0,044,

Phosphor - 0,074 bis 0,078.

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit, oB - 480 bis 520 MPa;

Härte, HB-190 bis 200;

relative Dehnung, 8-5,8 bis 6,2%.

Beispiel 7

Kohlenstoff-3,8,

Silizium-2,3,

Mangan - 0,3,

Schwefel - 0,04,

Phosphor - 0,08,

Eisen - Rest,

zugeführt.

Abzugsleistung P - 1 kg/s.

Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss T = 1650 K.

Stärke der Pulverdrahthülle - 0,4 mm.

Magnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,01 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

1 . 1650 \Zo, 04 , , , . Y - ——p 0,165 m/s (9,9 m/min)#

2 . 105 • 0,01

Magnesiumverbrauch,

13

CH 676 810 A5

0,165 ' 0,01

Q 100% «

1

5

0,165% =oder 1,65 kg/t Gusseisen.

10 Gleichzeitig mit der kontinuierlichen Magnesiumzufuhr wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in einer Menge von 0,4 Masse% der Gusseisenmasse kontinuierlich eingeführt.

Es wurden Stränge mit einem Querschnitt von 100 x 100 in zwei Adern abgezogen.

15 Kohlenstoff - 3,45 bis 3,55,

Silizium - 2,52 bis 2,58,

Mangan - 0,26 bis 0,28,

Schwefel - 0,007 bis 0,01,

Magnesium - 0,041 bis 0,045,

20 Phosphor - 0,07 bis 0,075.

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit, oB-460 bis 490 MPa;

Härte, HB -180 bis 190;

relàtive Dehnung, 8 - 5,6 bis 6,0%.

25

45

50

Beispiel 8

30 Kohlenstoff - 4,2,

Silizium - 2,35,

Mangan - 0,6,

Chrom -0,15 Zinn - 0,05 35 Schwefel - 0,04,

Phosphor-0,08,

Eisen - Rest,

zugeführt.

Abzugsleistung P-1 kg/s.

40 Temperatur des Gusseisens im Metallaufnahmegefäss -1700 K.

Stärke der Pülverdrahtstahlhülle - 0,4 mm.

Mägnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,01 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

1 • 1700 v/0,04 . % Y 0,17 m/s (10,2 m/mm).

2 < 105 0,01 0,17-0,01

Magnesiumverbrauch,

55 0,17*0,01

Q 100% = 0,17%

1

oder 1,7 kg/t Gusseisen.

Der Abzug von Strängen erfolgte in zwei Adern.

65

14

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

CH 676 810 A5

Die Stränge hatten einen Querschnitt von 100 x 100 mm.

Kohlenstoff - 3,85 bis 3,9,

Silizium - 2,55 bis 2,6,

Mangan - 0,52 bis 0,55,

Chrom-0,12 bis 0,14,

Zinn - 0,04 bis 0,45,

Schwefel - 0,007 bis 0,01,

Magnesium - 0,042 bis 0,044,

Phosphor - 0,07 bis 0,075.

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit, oB - 620 bis 650 MPa;

Härte, HB-230 bis 238;

relative Dehnung, S - 7,5 bis 8%.

Beispiel 9

Kohlenstoff - 3,8,

Silizium-2,2,

Mangan - 0,4,

Schwefel - 0,08,

Phosphor - 0,077,

Eisen - Rest,

zugeführt.

Abzugsleistung P - 0,4 kg/s.

Temperatur des Gusseisens im Metallaufnahmegefäss -1600 K.

Stärke der Pülverdrahtstahlhülle - 0,4 mm.

Magnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,01 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

0,4 » 1600 ^0,08

V s —.—ff—— 0,0865 m/s (5,2 m/min)«

2 *10 - 0,01

Magnesiumverbrauch,

0,0865 • 0,01

Q B — ,100% a

0,4

0,216% oder 2,16 kg/t Gusseisen.

Das Ausgangsgusseisen wurde in das Metallaufnahmegefäss in einem kontinuierlichen Strahl mit einer Eingiessgeschwindigkeit von 0,4 kg/s zugeführt.

Es wurden Stränge in einer Ader abgezogen.

Die Stränge hatten einen Querschnitt von 90 x 90 mm.

Kohlenstoff - 3,55 bis 3,6,

Silizium - 2,45 bis 5,

Mangan - 0,37 bis 0,39,

Schwefel - 0,08 bis 0,012,

Magnesium - 0,034 bis 0,048,

Phosphor - 0,072 bis 0,076.

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit, oB - 480 bis 520 MPa;

Härte, HB-190 bis 200;

relative Dehnung, S - 5,8 bis 6,2%.

15

CH 676 810 A5

Beispiel 10

5 Kohlenstoff-3,8,

Silizium - 2,2,

Mangan - 0,4,

Schwefel-0,04,

Phosphor-0,077,

10 Eisen-Rest,

zugeführt.

Giessleistung (Abzugsleistung) - 0,5 kg/s.

Temperatur des Gusseisens im Metallaufnahmegefäss -1600 K.

Stärke der Pülverdrahtstahlhülle - 0,4 mm.

15 Magnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,005 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

20

0,5 * 1600 N/0,04 - .

y « p 0,16 m/s (9,6 m/min).

o , . n nnR

2 . 103 • 0,00.5

25 Magnesiumverbrauch,

0,16 * 0,005

Q s -100% =

30 0,5

0,16% oder 1,6 kg/t Gusseisen.

Das Ausgangsgusseisen wurde in das Metallaufnahmegefäss in einem kontinuierlichen Strahl mit einer Eingiessgeschwindigkeit von 0,5 kg/s zugeführt.

35 Gleichzeitig mit der kontinuierlichen Magnesiumzufuhr wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in einer Menge von 0,4 Masse% der Gusseisenmasse kontinuierlich eingeführt.

Es wurden Stränge in einer Ader abgezogen.

Die Stränge hatten einen Querschnitt von 100 x 100 mm.

Das modifizierte Gusseisen in den Strängen (die Proben wurden jede halbe Stunde während des ge-40 samten Giessvorgangs genommen) hatte folgende Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff —3,54 bis 3,6,

Silizium - 2,44 bis 2,5,

Mangan — 0,37 bis 0,39,

Schwefel-0,08 bis 0,012,

45 Magnesium-0,039 bis 0,042,

Phosphor - 0,072 bis 0,076.

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit, aB - 490 bis 530 MPa;

Härte, HB -195 bis 205;

50 relative Dehnung, 5 - 5,9 bis 6,3%.

Beispiel 11

Ein Magnesiumpulverdraht wird in ein Metallaufnahmegefäss mit 1500 kg Gusseisenschmelze folgen-55 der Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff-3,8,

Silizium - 2,3,

Mangan - 0,4,

Schwefel - 0,05,

60 Phosphor - 0,05,

Eisen-Rest,

zugeführt.

Giessleistung (Abzugsleistung) P - 0,5 kg/s.

Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss -1600 K.

65 Stärke der Pülverdrahtstahlhülle - 0,4 mm.

16

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

CH 676 810 A5

Magnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,01 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

0,5 ♦ 1600 \/0,05 , / , . Y = 0,09 m/s (5,4 m/mm).

2 > 10^ _ 0,01

Magnesiumverbrauch,

0,09 '0,01 ^

Q " 0,5

0,18% oder 1,8 kg/t Gusseisen.

Zusammen mit Magnesium wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in einer Menge von 0,4 Masseto der zu behandelnden Gusseisenmasse eingeführt.

Das Ausgangsgusseisen wurde in das Metallaufnahmegefäss in Teilmengen, Teilmerigenmasse 300 kg, jede 10 min mit einer Transportpfanne zugeführt.

Das modifizierte Gusseisen in den Strängen (die Proben wurden unmittelbar von dem Nachfüllen von Grauguss in das Metallaufnahmegefäss und nach dem Nachfüllen genommen) hatte folgende Zusammensetzung, bezogen auf den Magnesiumgehalt, in Masse%:

vor dem Nachfüllen - 0,04;

nach dem Nachfüllen - 0,033;

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit, gB - 520 MPa (vor dem Nachfüllen)

gB -450 MPa (gleich nach dem Nachfüllen);

Härte, HB - 230 (vor dem Nachfüllen), HB -180 (nach dem Nachfüllen);

relative Dehnung, S - 5,2% (vor dem Nachfüllen) S - 4,2% (nach dem Nachfüllen).

Beispiel 12

Ein Magnesiumpulverdraht wird in ein Metallaufnahmegefäss mit 1500 kg Gusseisenschmelze folgender Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff - 3,8,

Silizium-2,3,

Mangan - 0,4,

Schwefel - 0,05,

Phosphor-0,08,

Eisen - Rest,

zugeführt.

Abzugsleistung, P -1 kg/s.

Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss -1600 K.

Stärke der Pülverdrahtstahlhülle - 0,4 mm.

Magnesiummasse pro 1 m Hülle - 0,01 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

0,5 > 1600 ^0,05

Y = _1—- - = 0,09 m/s (5,4 m/min).

2 • 105^ 0,01

Magnesiumverbrauch,

0,09 -0,01 Q 5-5 1005, =

0,18% oder 1,8 kg/t Gusseisen.

17

CH 676 810 A5

Parallel mit der Magnesiumzufuhr wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in einer Menge von 0,4 Masse% der zu behandelnden Gusseisenmasse eingeführt.

Das Ausgangsgüsseisen wurde in das Metallaufnahmegefäss in Teilmengen mit einer Teilmengenmasse von 360 kg mitteis einer Transportpfanne jede 15 min zugeführt.

5 Es wurden Stränge mit einem Querschnitt von 100 x 100 mm in einer Ader abgezogen.

vor dem Nachfüllen - 0,04;

10 nach dem Nachfüllen — 0,032;

Festigkeitseigenschaften von Gusseisen:

Bruchfestigkeit, oB - 520 MPa (vor dem Nachfüllen)

oB — 470 MPa (nach dem Nachfüllen);

Härte, HB-220 (vor dem Nachfüllen), HB -195 (nach dem Nachfüllen);

15 relative Dehnung, 8 - 5,2% (vor dem Nachfüllen) 8 - 4,6% (nach dem Nachfüllen).

Beispiel 13

Ein Magnesiumpulverdraht wird in ein Metallaufnahmegefäss mit 1500 kg Güsseisenschmelze folgen-20 der Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff - 3,8,

Silizium - 2,3,

Mangan - 0,4,

Schwefel - 0,08,

25 Phosphor-0,08,

Eisen - Rest,

zugeführt.

Abzugsleistung P - 0,5 kg/s.

Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss -1700 K.

30 Stärke der Pülverdrahtstahlhülle - 0,4 mm.

Magnesiummasse pro 1m Hülle - 0,01 kg/m.

Geschwindigkeit der Pulverdrahteinführung in die Gusseisenschmelze,

0,5 * 1700 Vo,08 ' , ,

' - -2Tis5:-575i—= °'12 m/s (7'2 m/mln)-

40 Magnesiumverbrauch,

0,12 ,0,01 ^

45 0,5

0,24% oder 2,4 kg/t Gusseisen.

Zusammen mit Magnesium wurde in die Gusseisenschmelze Ferrosilizium in einer Menge von 0,4 Mas-se% der zu behandelnden Gusseisenmasse kontinuierlich eingeführt.

50 Das Ausgangsgusseisen wurde in das Metallaufnahmegefäss in Teilmengen, Teilmengenmasse 4300 kg, mit einer Transportpfanne jede 10 min zugeführt.

Das modifizierte Gusseisen in den Strängen (die Proben wurden unmittelbar von dem Nachfüllen von Grauguss in das Metallaufnahmegefäss und nach dem Nachfüllen genommen) hatte folgende Zusammen-55 setzung, bezogen auf den Magnesiumgehalt, in Masse%:

vor dem Nachfüllen - 0,056;

nach dem Nachfüllen —0,06.

Festigkeitseigenschaften des erzeugten Gusseisens:

Bruchfestigkeit, oB - 580 bis 620 MPa 60 Härte, HB-230 bis 240

relative Dehnung, 8 - 3,2 bis 4,6%.

Beispiel 14 (als Vergleich)

65 Das Ausgangsgusseisen mit der ähnlichen Zusammensetzung wie im Beispiel 2 wird gemäss dem ge18

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

CH 676 810 A5

nannten SU-Urheberschein SU-A 554 063 behandelt. Die Behandlung des flüssigen Gusseisens mit einem magnesiumhaltigen Modifizierungsmittel wird in einer Transportpfanne mit einem Fassungsvermögen von 600 kg durchgeführt. Als magnesiumhaltiges Modifizierungsmittel wird eine Legierung mit einer Zusammensetzung, in Masse%:

Magnesium -10,

Kalzium -1,8,

Seltenerdmetail - 0,8,

Silizium - 52,

Eisen - Rest,

verwendet.

Verbrauch des Modifizierungsmittels - 3,0 Masse% der zu behandelnden Gusseisenmasse. Gusseisentemperatur vor dem Modifizieren -1700 K.

Das modifizierte Gusseisen wird in ein Metallaufnahmegefäss eingefüllt. Gusseisenmasse im Metallaufnahmegefäss - 1200 kg. Intervall zwischen den Nachfüllungen - 30 min. Gusseisenmasse im Metallaufnahmegefäss zum Zeitpunkt des Nachfüllens - 600 kg. Masse des nachzufüllenden magnesiumhaltigen Gusseisens - 600 kg. Magnesiumgehalt im nachzufüllenden Gusseisen, Masse% - 0,06. Magnesiumabbrand beim Halten des magnesiumhaltigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss innerhalb 30 min - 0,045%.

Magnesiumgehalt im Gusseisen vor dem Nachfüllen - 0,025 Masse%.

Magnesiumgehalt im Gusseisen gleich nach dem Nachfüllen, Masse%:

0,020 • 600 + 0,06 >600 1200

Das modifizierte Gusseisen in den Strängen (die Proben wurden unmittelbar vor dem Nachfüllen des Gusseisens und gleich nach dem Nachfüllen genommen) hatte folgende Festigkeitseigenschaften:

- Bruchfestigkeit vor dem Nachfüllen, oB - 359 MPa,

- Bruchfestigkeit nach dem Nachfüllen oB - 560 MPa;

- Härte vor dem Nachfüllen, HB -175,

- Härte nach dem Nachfüllen, HB - 235;

- relative Dehnung vor dem Nachfüllen, 8 - 9,4%,

- relative Dehnung nach dem Nachfüllen S - 4,4%.

Beispiel 15 (als Vergleich)

Das Ausgangsgusseisen mit der ähnlichen Zusammensetzung wie im Beispiel 4 wird gemäss dem genannten SU-Urheberschein SU-A 554 063 behandelt.

Die Behandlung des flüssigen Gusseisens mit einem magnesiumhaltigen Modifizierungsmittel wird in einer Transportpfanne mit einem Fassungsvermögen von 1200 kg durchgeführt.

Als magnesiumhaltiges Modifizierungsmittel wird eine Legierung mit einer Zusammensetzung, in Masse%:

Magnesium-10,

Kalzium-1,8,

Seltenerdmetall - 0,8,

Silizium-52,

Eisen - Rest,

verwendet.

Verbrauch des Modifizierungsmittels - 3,4 Masse% der zu behandelnden Gusseisenmasse. Gusseisentemperatur vor dem Modifizieren - 1700 K.

Das modifizierte Gusseisen wird in ein Metallaufnahmegefäss eingefüllt. Gusseisenmasse im Metallaufnahmegefäss -1800 kg.

Intervall zwischen den Nachfüllungen - 20 min. Gusseisenmasse im Metallaufnahmegefäss zum Zeitpunkt des Nachfüllens - 600 kg. Masse des nachzufüllenden magnesiumhaltigen Gusseisens - 1200 kg. Magnesiumgehalt im nachzufüllenden Gusseisen, Masse%-0,07.

Magnesiumabbrand beim Halten des magnesiumhaltigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss innerhalb 20 min - 0,03%. Magnesiumgehalt im Gusseisen vor dem Nachfüllen - 0,04 Masse%. Magnesiumgehalt im Gusseisen gleich nach dem Nachfüllen, Masse%:

19

CH 676 810 A5

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

0,04 »600 + 0,03 *1200 — 0tû33.

Magnesiumgehalt nach dem nachfolgenden Halten innerhalb 20 min - 0,03 Masse%.

Magnesiumgehalt nach dem nachfolgenden Einfüllen von 1200 kg Gusseisen mit einem Magnesiumgehalt von 0,09%, Masse%:

0,03 4 600 + 0,07 *1200

-_L.

1800

Während der zwei Nachfüllungen haben sich die Festigkeitseigenschaften von Gusseisen folgenderweise geändert:

Bruchfestigkeit, oB - 620-560-520 MPa,

Härte, HB-250-240-200,

relative Dehnung, 8-2,1-43-5,6.

20

O)

o en

CJI

Ul o

4^ Ol

4^ o

CO en co o ro 01

ro o

Lfd, Benennung der Kr. Kenndaten

Das erfindungsgemässe Verfahren Beispiele

Das bekannte Verfahren g SU, A, 544063

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14 .

15

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

1. Änderung der Zug

' 520

560

500

640

560

480

460

620

480-

490-

450

470-

580-

400-

620-

festigkeit von hochfe

560

600

540

680

600

520

490

650

-520

-530

-520

-620

-560

stem Gusseisen

-520

während des Strang

abzugs, ob, MPa

2. Änderung der Här

185

210

180

229

215 .

190

180

230

-190-

195-

180-

195-

230-

175-

250-

te von hochfestem

195

220

190

240

225.

200

190

200

-200

-205

-220

220

-240

-235

-230-

Gusseisen während

200

des Strangabzugs,

HB

3. Änderung der rei.

4,3

5,3

4,1

7,3

'5,6

5,8

5,6

7,5

5,8-

5,9-

4,2-

4,6-

3,2-

2,4-

2,1-

Dehnung von hochfe

4,7

5,6 s

4,5

7,6

6,0

6,2

6,0

8,0

-6,2

-6,3

-5,2

3,6

-4,4

-4,3-

stem Gusseisen wäh

-5,6

rend des

Strangabzugs, 0%

4. Menge des in die

0,168

0,184

0,15

0,142

0,075

0,16

0,165

0,17

0,216

0,16

0,18

0,24

0,30

0,34

Gusseisenschmelze

eingeführten Magne

siums, Masse%, QMg

5. Änderung des Ma

0,04

0,038

0,042

0,030

0,04

0,041

0,042

0,03-

0,039

0,033

0,032

0,056

0,025

0,07-

gnesiumrestgehalts

0,044

0,042

0,046

0,032

0,044

0,045

0,044

0,0

0,042

0,04

0,06

0,046

-0,04-

in den Strängen wäh

-0,057

rend des Giessvor

gangs, MgRest,

Masse%'

6. Durchschnittliche

43

42

41

42

40

39

41

40

41

30

25

Magnesiumaufnahme

grade durch Gussei

sen, a, %

OH 676 810 A5

Durch die in der Tabelle angeführten technisch-ökonomischen Kennwerte des erfindungsgemässen und des bekannten Verfahrens werden die Vorteile des erfindungsgemässen Verfahrens veranschaulicht.

5 So werden beispielsweise beim Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen auf der Basis des Ausgangsgusseisens mit einer Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff - 3,7,

Silizium-2,1,

Mangan - 0,42,

10 Schwefel - 0,05,

Phosphor - 0,6,

Eisen - Rest,

nach dem erfindungsgemässen Verfahren (Beispiel 2) folgende Vorteile im Vergleich zum bekannten Verfahren (Beispiel 14) erzielt.

15

1. Eine Erhöhung des Gleichmässigkeitsgrades der Zugfestigkeit der Stränge während des Giessvorgangs von 160 MPa auf 40 MPa, d.h. um das 4fache.

2. Eine Erhöhung - des Gleichmässigkeitsgrades der Stranghärte während des Gussvorgangs von 60 HB auf 10 HB, d.h. um das 6fache.

20 3. Eine Erhöhung des Gleichmässigkeitsgrades der relativen Dehnung während des Giessvorgangs von 2,0% auf 0,3%, d.h. um das 6,6fache.

4. Eine Erhöhung des Gleichmässigkeitsgrades der Magnesiummenge in den Strängen von 0,021 Mas-se% auf 0,004 Masse%, d.h. um das 5fache.

5. Eine Reduzierung der in die Gusseisenschmelze eingeführten Magnesiummenge von 0,30 Masse% 25 auf 0,184 Masse%, d.h. um das 1,63fache.

Ausser den genannten Vorteilen gestattet das erfindungsgemässe Verfahren es, Magnesium in die Gusseisenschmelze nach einem vorgegebenen Programm automatisch einzuführen, die Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal wesentlich zu verbessern, die Zerkleinerung und die Dosierung 30 der einzuführenden Reagenzien auszuschliessen.

Beim Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen auf der Basis des Ausgangsgusseisens mit einer Zusammensetzung, in Masse%:

Kohlenstoff - 3,7,

Silizium - 2,3,

35 Mangan - 0,3,

Kupfer —0,5 Schwefel - 0,03,

Phosphor - 0,06,

Eisen - Rest,

40 nach dem erfindungsgemässen Verfahren (Beispiel 4) werden folgende Vorteile im Vergleich zum bekannten Verfahren (Beispiel 15) erzielt.

1. Eine Erhöhung des Gleichmässigkeitsgrades der Zugfestigkeit der Stränge während des gesamten Giessvorgangs von 100 MPa auf 40 MPa, d.h. um das 2,5fache.

45 2. Eine Erhöhung des Gleichmässigkeitsgrades der Stranghärte während des Giessvorgangs von 50 HB auf 10 HB, d.h. um das 5fache.

3. Eine Erhöhung des Gleichmässigkeitsgrades der relativen Dehnung während des Giessvorgangs von 3,5% auf 0,3%, d.h. um das 11 fache.

4. Eine Erhöhung des Gleichmässigkeitsgrades der Magnesiummenge in den Strängen von 0,013 Masso se% auf 0,004 Masse%, d.h. um das 3,25fache.

5. Eine Verringerung der in die Gusseisenschmelze einzuführenden Magnesiummenge von 0,34 Mas-se% auf 0,142 Masse%, d.h. um das 2,4fache. Ausser den genannten Vorteilen gestattet das erfindungsgemässe Verfahren es:

- Magnesium in die Gusseisenschmelze nach einem vorgegebenen Programm automatisch einzuführen; 55 -die Zerkleinerung und Dosierung der Legierungen auf der Magnesiumbasis auszuschliessen;

- eine Entmodifizierung zu verhindern;

-den Magnesiumgehalt in den Strängen auf einem vorgegebenen Niveau aufrechtzuerhalten;

- Arbeitsbedingungen für das Bedienungspersonal wesentlich zu verbessern;

- den Magnesiumaufnahmegrad durch das Gusseisen zu erhöhen.

60

Die vorliegende Erfindung kann im Giessereiwesen bei der Massenproduktion von Giesssträngen aus hochfestem Gusseisen auf Gusseisenstranggussanlagen eingesetzt werden, die als Rohlinge für Hydraulik- und Pneumatikgeräteteile mit erhöhten Anforderungen an die Festigkeits- und Plastizitätseigenschaften verwendet werden.

65 Das erfindungsgemässe Verfahren zum Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Guss-

22

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

CH 676 810 A5

eisen gestattet es, die Zugfestigkeit der Stränge sowie den Gleichmässigkeitsgrad der Stranghärte und der relativen Dehnung um ein Vielfaches zu erhöhen. Ausserdem gestattet die Erfindung es, den Gleichmässigkeitsgrad des Magnesiumgehalts in den Strängen um ein Mehrfaches zu erhöhen und die in die Gusseisenschmelze einzuführende Magnesiummenge zu reduzieren.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Stranggiessen von hochfestem magnesiumhaltigem Gusseisen, welches eine Zufuhr einer Gusseisenschmelze in ein Metallaufnahmegefäss, eine Magnesiumzufuhr in die Gusseisenschmelze, das Formen eines Stranges in einer Kokille und einen Strangabzug aus der Kokille einschliesst, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnesium in einer Stahlhülle mit einer Geschwindigkeit kontinuierlich zugeführt wird, durch die ein Magnesiumgehalt von 0,03 bis 0,06 Masseprozenten im Werkstoff des geformten Stranges erzielt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Geschwindigkeit der-Magnesiumzufuhr nach der Abhängigkeit p • t • ys

V = m/s

2 • 105 • q bestimmt wird, worin bedeuten:

P - durchschnittliche Leistung des Strangabzuges in kg/s q - Magnesiummasse pro 1 m Stahlhüllenlänge in kg/m

T - Temperatur des flüssigen Gusseisens im Metallaufnahmegefäss in K

S - Schwefelgehalt im Ausgangsgusseisen in Masseprozenten

2.1 os - Proportionalitätsfaktor, der die Argumentdimensionen berücksichtigt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Gusseisenzufuhr in Teilmengen die Teilmengenmasse ausgehend von der Bedingung gewählt wird, dass im Werkstoff des geformten Stranges 0,03 bis 0,06 Masseprozenten Magnesium enthalten sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein niedriggekohltes Stahlband als Stahlhülle verwendet wird, dessen Dicke 0,25 bis 0,45 mm beträgt.

23