EP0353804B1 - Verfahren zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit und/oder Vermiculargraphit - Google Patents
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Classifications
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- C21C1/10—Making spheroidal graphite cast-iron
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- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
Definitions
- the invention relates to a process for producing cast iron with spheroidal graphite and / or vermicular graphite by treating the molten cast iron with a treatment agent which is enclosed by a metal jacket material and contains magnesium or magnesium and rare earth metals.
- spheroidal graphite cast iron To produce spheroidal graphite cast iron, it is known to treat the molten cast iron with spheroidal graphite-inducing elements, such as alkali or alkaline earth metals, magnesium or rare earth metals. The latter two are preferred in technical practice.
- spheroidal graphite-inducing elements such as alkali or alkaline earth metals, magnesium or rare earth metals.
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- Magnesium can be used in pure metallic form, using suitable devices which safely take into account the high reactivity of the metal during the melt treatment.
- Magnesium-containing master alloys which e.g. as melt-cast moldings or as pressed powder bodies or briquettes are usually used in the dipping process or pouring process.
- Magnesium-containing treatment agents are also known as so-called cored wires from DE-A-2 603 412, the powdered alloy being enclosed as a pressed core wire by a high-melting metal sheath, such as a steel sheath.
- EP-A-0 030 043 is concerned with a wire-shaped silicon-free treatment agent for metal melts, which contains Mg, Ca, and rare earths as a wire filling as well as at least one of the elements Fe, Ni and Mn.
- the sheath material of the aforementioned cored wire consists of iron or steel.
- US-A-3 459 541 is concerned with a process for treating cast iron melts which involves the addition of pressed briquettes made of Mg and chips from iron, steel or cast iron waste.
- Alloy components of magnesium or rare earth metals are predominantly calcium, aluminum, silicon, nickel and iron.
- Typical alloys have, for example, the composition 5.5 to 6.5% Mg, 1.5 to 2.5% Ca, 0.5 to 1.5% Al, 45 to 50% Si, balance Fe.
- the invention is based on the object of specifying a treatment method for cast iron melts using a magnesium-containing treatment agent, in which the base melt does not experience any appreciable deviation from its directional analysis even when the agent is added excessively.
- the invention achieves the object, starting from a process for the production of cast iron with spheroidal graphite and / or with vermicular graphite, by treating the cast iron melt with a treatment agent in the form of a filled wire, which is enclosed by a metal sheath material and contains magnesium or magnesium and rare earth metals, characterized in that that its composition the following is:
- the magnesium-containing treatment agent used in the process of the invention must contain, in particular, carbon, silicon and manganese as essential components.
- Cast iron melts suitable for treatment according to the method of the invention are, for example, those for the production of spheroidal graphite cast iron of the analysis: or cast iron smelting for the production of cast iron with vermicular graphite of the analysis: or cast iron smelting for the production of alloyed cast iron with spheroidal graphite Analysis:
- the Mg-containing treatment agent used in the process of the invention is produced by methods known per se.
- the individual components are brought into powder form and the various powders are mixed to the desired composition, such as powder made of graphite, magnesium, FeSiMg, iron powder to form a treatment agent, for example the composition: 3.6% by weight C, 2.2% by weight % Si, 0.11% by weight Mn, 16.0% by weight Mg, 0.1% by weight Cu, balance Fe.
- the Mg-containing treatment agent is used in the form of a cored wire, the treatment powder being enclosed in a metal jacket.
- the casing material is generally steel; sheaths of the core filling made of nickel and nickel alloys can also be used.
- a jacket material made of nickel alloys is used in the method according to the invention when, for. B. an austenitic cast iron with nodular graphite is to be produced.
- the advantages of the method of the invention can be seen in the fact that, in particular in connection with a casting furnace, the amount of treatment agent containing Mg can be varied within wide limits without the composition of the cast iron, except in the Mg content or in the Mg content and SE metals, changes significantly.
- base irons of different analyzes were melted in a mains frequency induction furnace and then treated in a treatment vessel known per se with a treatment agent containing magnesium or magnesium and rare earth metals at temperatures between 1460 and 1500 ° C.
- the treatment agent consisted of a cored wire with an outside diameter between 5 and 6.5 mm.
- the steel jacket enveloping the treatment powder had a thickness of 0.35 mm.
- the chemical composition and the type and amount of graphite formation were determined on samples of the treated iron.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit und/oder Vermiculargraphit durch Behandeln der Gußeisenschmelze mit einem von einem Mantelwerkstoff aus Metall umschlossenen, Magnesium oder Magnesium und Seltene Erdmetalle enthaltenden Behandlungsmittel.
- Zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit ist es bekannt, die Gußeisenschmelze mit die Kugelgraphitbildung induzierenden Elementen zu behandeln, wie Alkali- oder Erdalkalimetalle, Magnesium oder Metalle der Seltenen Erden. Die beiden letzteren werden in der technischen Praxis bevorzugt. Magnesium kann in reiner metallischer Form eingesetzt werden, wobei man sich geeigneter Vorrichtungen bedient, die der hohen Reaktivität des Metalls bei der Schmelzbehandlung in sicherer Weise Rechnung tragen. Eine vereinfachte Handhabung bieten magnesiumhaltige Vorlegierungen, die z.B. als schmelzgegossene Formkörper oder als gepreßte Pulverkörper bzw. Briketts üblicherweise im Tauchverfahren oder Übergießverfahren eingesetzt werden. Magnesiumhaltige Behandlungsmittel sind auch als sogenannte Fülldrähte aus der DE-A-2 603 412 bekannt, wobei die pulverförmige Legierung als gepreßter Kerndraht von einem hochschmelzenden Metallmantel, wie Stahlmantel umschlossen ist.
- EP-A-0 030 043 beschäftigt sich mit einem drahtförmigen siliciumfreien Behandlungsmittel für Metallschmelzen, welches als Drahtfüllung Mg, Ca, und Seltene Erden sowie mindestens eines der Elemente Fe, Ni und Mn enthält. Der Mantelwerkstoff des genannten Fülldrahtes besteht aus Eisen oder Stahl. US-A-3 459 541 beschäftigt sich mit einem Verfahren zur Behandlung von Gußeisenschmelzen, welches die Zugabe von gepreßten Briketts aus Mg und Späne aus Eisen-, Stahl- oder Gußeisenabfällen beinhaltet.
- Legierungskomponenten des Magnesiums oder der Metalle der Seltenen Erden sind in den überwiegenden Fällen Calcium, Aluminium, Silicium, Nickel und Eisen. Übliche Legierungen haben beispielsweise die Zusammensetzung 5,5 bis 6,5 % Mg, 1,5 bis 2,5 % Ca, 0,5 bis 1,5 % Al, 45 bis 50 % Si, Rest Fe.
- Es ist ersichtlich, daß in einer Gußeisenschmelze, die für den erstrebten Zweck nur einmal mit einer Mg-Vorlegierung behandelt wird, der Einfluß der anderen, nicht induzierend wirkenden Legierungskomponenten, wie Silicium und Aluminium, auf die Basiseisenschmelze, nicht vernachlässigt werden kann; dies ist beispielsweise der Fall bei der Behandlung der Gußeisenschmelze mit Mg-haltigen Vorlegierungen auf Basis von z.B. Ferrosilicium in der Behandlungspfanne oder bei der Behandlung in der Gießform.
- Hingegen erfordern Verfahrensweisen in sogenannten Vergießöfen in aller Regel besondere Aufmerksamkeit. In Abhängigkeit von den örtlichen Gegebenheiten solcher Vergießöfen, wie Bauweise, Alter, unterschiedlichste Fertigungsprogramme, z.B. Kugelgraphiteisen, Vermiculargraphiteisen, nickellegiertes Gußeisen usw., läßt sich der gewünschte Restmagnesiumgehalt der behandelten Schmelze in den überwiegenden Fällen nur in einer sogenannten Über- oder Unterbehandlung oder in einer Mehrfachbehandlung der Basisschmelzen mit einem Magnesiumträger einstellen. Ersichtlich wird durch eine z.B. Überbehandlung mit üblichen magnesiumhaltigen Vorlegierungen aber auch die Zusammensetzung des Basiseisens in meist unerwünschter Weise verändert, beispielsweise Veränderung des Gehaltes an z.B. Si, C, Al, Mn.
- Eine unerwünschte Änderung der Analyse des Basiseisens bei der Magnesiumbehandlung von Eisenschmelzen läßt sich im Prinzip dadurch vermeiden, daß die Mg-Behandlung z.B. mit einem Produkt vorgenommen wird, das aus Reinmagnesium besteht. Ein solches Produkt ist unter den Bedingungen der Eisenschmelzen hochreaktiv und nur mit hohem technischen und apparativen Aufwand einzusetzen und daher wenig wirtschaftlich Außerdem läßt sich mit Reinmagnesium der angestrebte sogenannte Restmagnesium-Gehalt erfahrungsgemäß in der technischen Praxis nicht hinreichend genau und reproduzierbar einstellen.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Behandlungsverfahren für Gußeisenschmelzen unter Verwendung eines magnesiumhaltigen Behandlungsmittels anzugeben, bei dem die Basisschmelze auch bei überhöhter Zugabe des Mittels keine nennenswerte Abweichung von ihrer Richtanalyse erfährt.
- Die Erfindung löst die Aufgabe, ausgehend von einem Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit und/oder mit Vermiculargraphit durch Behandeln der Gußeisenschmelze mit einem von einem Mantelwerkstoff aus Metall umschlossenen, Magnesium oder Magnesium und Seltene Erdmetalle enthaltenden Behandlungsmittel in Form eines gefüllten Drahtes, dadurch gekennzeichnet, daß dessen Zusammensetzung folgende ist:
- Das im Verfahren der Erfindung eingesetzte magnesiumhaltige Behandlungsmittel muß als wesentliche Komponenten insbesondere Kohlenstoff, Silicium und Mangan enthalten.
- Zur Behandlung gemäß dem Verfahren der Erfindung geeignete Gußeisenschmelzen sind beispeilsweise solche zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit der Analyse:
oder Gußeisenschmelzen zur Herstellung von Gußeisen mit Vermiculargraphit der Analyse:
oder Gußeisenschmelzen zur Herstellung von legiertem Gußeisen mit Kugelgraphit der Analyse:
- Die Herstellung des im Verfahren der Erfindung verwendeten Mg-haltigen Behandlungsmittels erfolgt nach an sich bekannten Methoden. Beispielsweise werden die einzelnen Komponenten in Pulverform gebracht und die verschiedenen Pulver zur gewünschten Zusammensetzung vermischt, wie Pulver aus Graphit, Magnesium, FeSiMg, Eisenpulver zu einem Behandlungsmittel, beispielsweise der Zusammensetzung: 3,6 Gew.-% C, 2,2 Gew.-% Si, 0,11 Gew.-% Mn, 16,0 Gew.-% Mg, 0,1 Gew.-% Cu, Rest Fe.
- Das Mg-haltige Behandlungsmittel wird in Form eines Fülldrahtes verwendet, wobei das Behandlungspulver von einem Metallmantel umschlossen ist. Der Mantelwerkstoff ist im allgemeinen Stahl; es können aber auch Ummantelungen der Kernfüllung aus Nickel und Nickel-Legierungen verwendet werden. Ein Mantelwerkstoff aus Nickellegierungen wird im erfindungsgemäßen Verfahren dann verwendet, wenn z. B. ein austenitisches Gußeisen mit Kugelgraphit hergestellt werden soll.
- Die Vorteile des Verfahrens der Erfindung sind darin zu sehen, daß insbesondere im Zusammenhang mit einem Vergießofen die Zugabemenge des Mg-haltigen Behandlungsmittels in weiten Grenzen variiert werden kann, ohne daß sich die Zusammensetzung des Gußeisens, außer im Mg-Gehalt oder im Gehalt an Mg und SE-Metallen, nennenswert ändert.
- Die Erfindung wird anhand der nachstehenden Beispiele näher und beispielhaft erläutert.
- In den nachfolgenden in der Tabelle aufgeführten Beispielen wurden Basiseisen unterschiedlicher Analyse in einem Netzfrequenz-Induktionsofen erschmolzen und anschließend in einem an sich bekannten Behandlungsgefäß mit einem Magnesium bzw. Magnesium und Seltene Erdmetalle enthaltenden Behandlungsmittel bei Temperaturen zwischen 1460 und 1500°C behandelt. Das Behandlungsmittel bestand aus einem Fülldraht mit einem Außendurchmesser zwischen 5 und 6,5 mm. Der das Behandlungspulver einhüllende Stahlmantel hatte eine Dicke von 0,35 mm. An Proben des behandelten Eisens wurden die chemische Zusammensetzung sowie an Schliffbildern Art und Menge der Graphitausbildung ermittelt.
Claims (2)
- Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit und/oder Vermiculargraphit durch Behandeln der Gußeisenschmelze mit einem von einem Mantelwerkstoff aus Metall umschlossenen, Magnesium oder Magnesium und Seltene Erdmetalle enthaltenden Behandlungsmittel in Form eines gefüllten Drahtes, dadurch gekennzeichnet, daß das Behandlungsmittel folgende Zusammensetzung aufweist:
1,00 bis 45,00 Gew.-% Magnesium
3,00 bis 5,00 Gew.-% Kohlenstoff
1,50 bis 6,00 Gew.-% Silicium
0,10 bis 0,60 Gew.-% Mangan
max. 0,05 Gew.-% Phosphor
max. 0,01 Gew.-% Schwefel
0 bis 5,00 Gew.-% Seltene Erdmetalle
0 bis 0,20 Gew.-% Titan
0 bis 6,00 Gew.-% Chrom
0 bis 1,00 Gew.-% Kupfer
0 bis 40,00 Gew.-% Nickel
Rest Eisen - Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelwerkstoff Stahl oder Nickel oder eine Nickel-Legierung ist.
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