NO123360B - - Google Patents

Description

Fremgangsmåte til støping og sortering

av ferromanganlegeringer.

Foreliggende oppfinnelse angår støping og sortering av ferromanganlegeringer. Mer spesielt angår foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte for å unngå at det dannes for meget store og for meget små partikler av et høykarbonferromanganlegeringsprodukt ved å regulere legeringens avkjølingshastighet etter støpningen og før sorteringen.

Høykarbonferromangan som brukes som tilsetningsmiddel ved stålfremstillingen, selges vanligvis i partikkelform for derved å kunne tilfredsstille forbrukernes krav. Man har vanligvis anvendt et størrel-se sområde fra ca. 15 cm til 2,5 cm, og dette ble vanligvis oppnådd ved å knuse støpte blokker av ferromangan, f.eks. i en kjeveknuser, og deretter sikte det knuste produkt for å få utskilt den forønskede partikkelfraksjon. Denne fremgangsmåte er relativt uøkonomisk på grunn av at det dannes relativt store mengder med fine eller for små partikler, og, disse er ikke selgbare, men må resirkuleres for ny støpning. Innvin-ningen av den forønskede partikkelfraksjon har videre vært usikker på grunn av ferromanganblokkenes ujevne knusbarhetskarakteristikk. Disse vanskeligheter sammen med at man idag foretrekker et langt trangere størrelseområde på de anvendte partikler, har gjort det viktig å finne en- forbedret fremgangsmåte for fremstilling av partikkelformet ferromangan.

Det er følgelig en hensikt ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en økonomisk fremgangsmåte for fremstilling av partikkelformet høykarbonferromangan uten at det dannes for store mengder fine partikler.

Det er videre en hensikt ved foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe en fremgangsmåte for oppdeling av høykarbonferromangan som gir en jevn partikkelstørrelse.

Disse og andre hensikter vil fremgå av den etterfølgende beskrivelse og den vedlagte tegning hvor: Fig. 1 viser en plan skisse av en partikkelformet skive av ferromangan støpt i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 viser et noe skjematisk utstyrarrangement som egner seg for utføring av foreliggende oppfinnelse og

fig. 3 ©r et diagram som angir avkjølingshastigheter for skiver eller plater av karbonferromangan støpt i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse.

En fremgangsmåte for fremstilling av partikkelformet ferromangan i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse innbefatter generelt: (1) at man tilveiebringer en masse smeltet ferromangan hvis temperatur er over ca. 1100°C, (2) at man heller den smeltede'ferromangan over i kar slik at man får tilveiebrakt plateformede stykker av stivnet ferromangan, (3) at man avkjøler de faste ferromanganstykker med regulert hastighet i temperaturområdet fra ca. 900 til ca. 400°C og (4) deretter utsetter de avkjølte ferromanganstykker for slag, slik at man forårsaker en oppbrytning etter en avkjøling til under ca. 200°C.

Det smeltede ferromangan som anvendes i foreliggende oppfinnelse har den sammansetning som er vist i tabell A.

resten jern og tilfeldige urenheter.

Mens det smeltede ferromangan har en temperatur på 1100°C eller høyere så blir det støpt til avlange stykker, hvoretter av-kjølningen i området fra 9OO til /\. 00°C utføres med regulert hastighet, og hvor denne hastighet er avhengig av stykkenes tykkelse. Man har opp-daget at når høykarbonferromangan etter støping avkjøles på en viss regulert måte, så oppstår det et spenningsmønster. Når stykkene deretter utsettes for slag, så vil man ved en avkjøling til under 200°C få en oppbrytning til meget ensartede partikler.

Det kan f.eks. nevnes at et stykke ferromangan 50x15x10 cm (75$ Mn, 7% C, 1% Si) støpt ved en temperatur på ca. 1200°C og avkjølt fra 900 til 400°C med en hastighet på ca. 8,2°C/min., brast slik det er vist på fig. 1, når stykket ved romtemperatur falt ca. lm ned på

en rist. Man' oppnådde det samme resultat når stykket ble plasert i en roterende anordning, f.eks. av den type som er beskrevet nedenfor, og hvor roteringen fortsatte inntil stykket var brutt istykker. Disse og andre prøver har vist at ferromanganstykker, hvis de avkjøles med en spesiell hastighet etter støping, utvikler et karakteristisk spennings-mønster som gjør at stykkene med temperaturer under ca. 200°C brytes opp til partikler av omtrent samme størrelse uavhengig av de anordninger som brukes for å tilveiebringe støtene eller slagene. Dette vil si at ferromanganstykkene i alt vesentlig er "selvsorterende", ved at et stykke av en gitt tykkelse, uansett behandlingsmåten, vil gi den i alt vesentlige samme partikkelstørrelsesfordeling ved en fragmentering.

Den avkjølningshastighet som er nødvendig for å tilveiebringe de ovennevnte selvsorterende karakteristika, er avhengig av stykkets tykkelse, og dette forhold er grafisk vist på fig. 3- Li"vis man skal få fremstilt høykarbon ferromanganstykker med selvsorterende karakteristika, må man anvende en avkjølingshastighet i den skraverte del av diagrammet. Vanligvis vil man måtte anvende langsommere avkjøl-ningshastigheter med tykkere stykker. For et 10 cm tykt stykke vil en avkjølningshastighet varierende fra ca. 13- til ca. 29°C pr. min. i området fra 9OO til 400°C, frembringe partikler av en slik type at ca. 90$ vil passere en 15 cm sikt og bli holdt tilbake på eh 2,5 cm sikt, men bare ca. 5% av partiklene vil passere sistnevnte. I en sammenlikn-nende prøve ble støpestykket hvis størrelse var 1,5 m x 1,5^ x 25cm brutt opp i mindre klumper og så redusert ytterligere i størrelse ved hjelp av en kjeveknuser, så var bare ca. 59$ av produktet i det forønskede størrelsesområde på ca. 15 x 2,5 cm, mens den mengde partikler som passerte en sikt på 2,5 cm, var ca. 41$«

Ved å anvende stykker hvis tykkelse var ca. 6 cm, en av-kjølningshastighet på mellom 45 °S 65°C/min. i området fra 9OO til 400°C, var det mulig å frembringe et produkt hvor 85% passerte en 7,5 cm sikt og ble holdt tilbake på en 1,25 cm sikt. Med tidligere kjente fremgangsmåter var det bare mulig å oppnå ca. JOfo av produktet til det forønskede område mellom 7,5 °g 1>25 cm.

Ved å definere "fine partikler", som partikler som vil passere en sikt hvis åpninger er ca. 1/5 av støpetykkelse, så kan man si at foreliggende oppfinnelse resulterer i ikke mer enn ca. 5% fine partikler. Hvis man definerer for grove partikler, som de partikler som vil bli holdt tilbake på en sikt hvis åpninger er ^ Ofo eller mer enn tykkelsen på støpestykket, så kan man ved hjelp av foreliggende oppfinnelse tilveiebringe et produkt som ikke inneholder mer enn ca. 15$ totalt av fine og grove partikler.

Fig. 2 viser en spesiell utførelse av foreliggende oppfinnelse hvor smeltet høykarbonferromangan hvis temperatur er minst 1100°C, blir helt over fra en støpeøse 1 over i et fordelingskar 2

og så over i former 3, som er plasert på et transportbelte 5. Formene kan være fremstilt av støpt jern eller stål, og de har en størrelse fortrinsvis ca. 50 x 25 x 12,5 cm. Formene 3 Pa transportbeltet 5 be-veges ved en egnet drivmekanisme 4 med en slik hastighet at ferromanganet stivner og har en temperatur på ca. 1100°C på det tidspunkt da blokkene når enden av transportbeltet 5« På dette tidspunkt vil de stivnede stykker 6 av ferromangan falle ut fra formene 3 °g ned på avkjølningsbeltet 7* For a lette avkjølningen av stykkene, og for å oppnå en passende avkjølningshastighet i forhold til stykkenes tykkelse, så kan man f.eks. anvende vifter 9 eller vannavkjøling ved å bruke dysene 11. Vanligvis anvender man luftavkjølning for langsomme avkjølingshastigheter og med tykkere stykker, mens man anvender vann-avkjøling for å oppnå raskere avkjølningshastigheter med tynnere stykker. For at vannavkjølningen skal være effektiv, så må den være i form av en dusj som påføres slik at intet vann oppsamles på over-flaten av ferromanganstykkene. Dette betyr at alt vannet øyeblikkelig må fordampe ved kontakt med ferromanganstykkene, ellers vil vannet trenge inn i metallet, noe som fører til en sterk dannelse av fine partikler.

Ved slutten av båndet 7 faller de avkjølte stykker 6 ned i en roterende anordning 13, hvor de så knuses. De resulterende partikler faller ut på sikt 17 hvor de forønskede partikkelstørrelser skilles fra den fine fraksjon. Ved å anvende avkjølningshastigheter i overensstemmelse med foreliggende oppfinnelse, så vil for små og for store fraksjoner bli sterkt redusert, og 85$ eller mer av det partikkel-formede produkt er direkte salgbart.

De følgende eksempler illustrerer oppfinnelsen.

Eksempel 1.

Ved å anvende et apparat av den type som er vist på tegningen ble en smeltet ferromanganlegering hvis sammensetning var som vist i tabell la, helt fra en støpeøse og over i former på 50x25x12,5 cm, som var montert på et 42 m langt transportbånd hvis hastighet var ca. 5>5 m/min.

De stivnede ferromanganstykkene hvis størrelse var ca. 50x 25x11,5 cm ble overført fra støpebåndet til et avkjølningsbånd.

Dette båndet var 105 m langt og transporterte ferromanganet med en hastighet på ca. 1 m/min., slik at stykkene befant seg på av-kjølingsbåndet i ca. 110 min. Under transporten på båndet ble ferromanganstykkene avkjølt slik at temperaturen sank til ca. 200°C. Av-kjølningshastigheten var av størrelsesorden ca. 8,2°C pr. min.

Ferromanganstykkene fra avkjølingsbåndet ble transportert direkte til et roterende apparat av den type som er vist på tegningen, og i dette ble ferromanganstykkene løftet og sluppet ca. 1,5 m ca. tre til fem ganger før stykkene ble helt ut på en sikteanordning.

Sorteringen av ferromanganlegeringene fra sikteanordningen er vist i tabell lb, og de angitte tall er middeltallet for sikting eller sortering av 17000 kg legering.

Eksempel 2.

Ved å bruke et apparat av den type som er vist på tegningen ble en smeltet ferromanganlegering hvis sammensetning er vist i tabell 2a, helt fra en støpeøse og over i former hvis størrelse var 50x25x 12,5 cm, og disse var plasert på et transportbånd 42 m langt og hvis hastighet var 6,6 m/min.

Ferromanganet stivnet i formene til stykker på 47x22,5x 6 cm og ble overført direkte fra støpebåndet til et avkjølningsbånd.

Avkjølingsbåndet var 105 m langt og transporterte ferromanganstykkene med en hastighet på 5>5 m/min., slik at stykkene befant seg på avkjølningsbåndet i ca. 19,4 min. Under transporten på avkjøl-ningsbåndet ble ferromanganet avkjølt til en temperatur på ca. 200°C. Avkjølningshastigheten var av størrelsesorden ca. /[ S,/\ °C pr. min.

Ferromanganstykkene fra avkjølingsbåndet ble transportert direkte til et roterende apparat av den type som er vist på tegningen, og i dette ble ferromanganstykkene løftet og sluppet ca. 1,5 m fra tre til fem ganger før partiklene falt ut på sikteanordningen.

Sorteringen av ferromanganlegeringen fra sikteanordningen er vist i tabell 11b og tallene er her middeltall for ca. 4000 kg legering.

Eksempel 3

Ved å anvende et apparat av den type som er vist på tegningen ble en smeltet ferromanganlegering hvis sammensetning er vist i tabell I, helt fra en støpeøse og over i former hvis størrelse var 50x25x12,5 cm, som var plasert på et 42 m langt transportbånd hvis hastighet var II, 5 m/min.

Ferromanganet stivnet i formene til stykker på 45x22x5 cm,

og disse ble direkte overført fra støpebåndet til et avkjølingsbånd.

Avkjølingsbåndet var 105 m langt og transporterte stykkene på en hastighet på ca. 10 m/min., slik at ferromanganstykkene befant seg på avkjølingsbåndet ca. 10,8 min. Under transporten på avkjølings-båndet ble ferromanganstykkene avkjølt til en temperatur på ca. 200°C. Avkjølningshastigheten var i dette tilfelle ca. 83°C/min.

Ferromanganstykkene fra avkjølingsbåndet ble direkte ført inn i et roterende apparat av den type som vist på tegningen, og i dette ble stykkene løftet og sluppet ca. 1,5 ni fra tre til fem ganger før partiklene ble helt ut på sikteanordningen.

Sorteringen av ferromanganlegeringen fra sikteanordningen er vist i den etterfølgende tabell 111b, og det er her angitt middeltall for ca. 2800 kg legering.

De maskestørrelser som her er angitt, er ifølge Tyler standard.

Claims (4)

1. Fremgangsmåte for stbping og sortering av ferromanganlegeringer, hvorved det forst tilveiebringes et smeltet ferromangan med en sammensetning bestående av 74 - 76 $ mangan, maksimalt 1 fo silisium, 5 - 8 <f0 karbon og resten jern og tilfeldige urenheter, ved en temperatur på over 1100°C, karakterisert ved at smeltet ferromangan stbpes for å tilveiebringe stivnede stykker med en forutbestemt tykkelse i området 4-11 cm, at ferromanganstykkene avkjoles i temperaturområdet fra ca. 900°C til ca. 400°C med en hastighet som velges fra den skraverte del i diagrammet på fig. 3 i samsvar med stbpestykkets tykkelse, og at ferromanganstykkene underkastes slag eller stbt etter at stykkene er av-kjolt til en temperatur under ca. 200°C.

2. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at ferromanganstykkenes tykkelse er ca. 11 cm og avkjbl-ingshastigheten i temperaturområdet fra ca. 900 til ca. 400°C er ca. 8,2°/min.

3. Fremgangsmåte ifolge krav 1,karakterisert ved at ferromanganstykkenes tykkelse er ca. 7 cm og avkjblings-hastigheten i temperaturområdet fra ca. 900 til ca. 400°C er ca. 46,4°C/min.

4. Fremgangsmåte ifolge krav 1, karakterisert ved at ferromanganstykkenes tykkelse er ca. 4,5 cm, og at av-kjblingshastigheten i temperaturområdet fra ca. 900 til ca. 400°C er ca. 83°C/min.