NO812327L - Fremgangsmaate for fremstilling av et traadlignende behandlingsmiddel for metallsmelter, samt det fremstilte middel - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører metallurgiske behandlingsmidler, spesielt slike midler i trådlignende form, og deres fremstilling og anvendelse.

Det er velkjent at visse reaktive metaller, f.eks. magnesium, er nyttige for behandling av smeltede metaller, f.eks. jern og stål, for å frembringe effekter slik som deoksydasjon, avsvovling, inneslutningsmodifikasjon og nodu-larisering. De reaktive metallene, har vanligvis relativt lavt smeltepunkt i den forstand at deres smeltepunkter er • vesentlig lavere enn temperaturene for de metalliske smelter som skal behandles- og kokepunktet kan også være under temperaturen for smeiten som skal behandles. Disse faktorer

og reaktiviteten til de reaktive metallene skaper problemer ved fremstilling og; anvendelse av behandlingsmidler omfat- .-.

tende metallene.

Det har vært fremsatt flere forslag angående mid-lertidig beskyttelse av det reaktive metall ved å anbringe det i en beholder som ved bruk tillater frigjøring av det reaktive metall. Det har spesielt vært foreslått å omhyl-

le det reaktive metall med et ikke-reaktivt metall med høy-ere smeltepunkt for oppnåelse av et trådlignende produkt,

idet behandlingen kan utføres ved å mate det trådlignende produkt inn i metallsmelten som skal behandles; Et slikt forslag er beskrevet i U.S. patent nr. 3.915.693 som f.eks. beskriver et stålrør fylt med kalsium-silisiumpulver og alu-miniumpulver. Etter at røret er fylt, angis det at røret kan trekkes til en ønsket mindre diameter. Det nevnes fylling av røret ved å evakuere det for gass og tillate at det kan fylles med pulveret under sug. Et annet forslag er angitt i U.S. patent nr. 4 .134 .196 som f.eks. beskriver eks-trudering av partikkelformet magnesium til en tråd og om-slutte det med et stålbånd innrettet på linje med trådens akse, idet én kant av båndet er tett brettet over den andre.

De kjente trådlignende behandlingsmidler har alle

én eller flere utlemper med hensyn til deres fremstillong og/eller anvendelse.

Ifølge et trekk ved oppfinnelsen omfatter den en fremgangsmåte for fremstilling av et trådlignende behandlingsmiddel for metallsmelter, oppvarming av et metallrør, innføring i røret av' en smelte som har en temperatur under smeltepunktet for metallet i røret og som omfatter '"et reaktivt metall, hvoretter røret og smeiten avkjøles eller får avkjøle på en slik måte at smeiten størkner i røret.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har den fordel at det ikke er nødvendig at det reaktive metall som anvendes til å begynne med skal ha noen spesiell form. I opp- ' finnelsen kan smeiten som innføres i røret være fremstilt f.eks. ved smeltin~g av magnesium i blokkform. j Slike reaktive metaller som kalsium og magnesium er i partikkelform farlige å håndtere og transportere og har tendens til å bli forurenset ved-realtsjon med atmosfærisk oksygen og fuktig--v het. Videre er det vanskelig å fylle relativt;lange og smale preformede rør med partikkelformig materiale og dersom et relativt kort rør med stor åpning til å<:>begynne med .fylles med det partikkelformede materialet og deretter trekkes til en ønsket mindre diameter, utgjør trekkingen et ytterligere fremstillingstrinn. Enhver metode for tilveiebringelse av et rør fylt med partikkelformig materiale har dessuten tendens til å resultere i at materialet blir relativt løst pakket og ikke-ensartet pakket. Ved bruk av foreliggende fremgangsmåte kan et relativt langt og smalt rør fylles fullstendig og ensartet og uten behov for noen trekkeoperasjon.

Foreliggende fremgangsmåte har en spesiell fordel over enhver metode som innebærer dannelse av et rør rundt det ønskede innhold, ved at et preformet rør anvendes og det er således intet behov for utstyr for å forme røret rundt innholdet. Videre, dersom et rør dannes rundt partikkelformig materiale, er det en risiko for at luft og fuktighet kan innesluttes i produktet mens derimot dette kan unngås ved foreliggende fremgangsmåte.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen har en ytterligere fordel over enhver metode som innebærer bruk av en metallstrimmel for dannelse av et rør rundt det ønskede inn hold, ved at enhver slik metode betyr at materialet som ut-gjør røret må ha én eller flere sammenføyninger, f.eks. en langsgående sammenføyning, og muligens også en overlappende del. En sammenføyning er en potensiell svakhet som'ved bruk av produktet kunne gi opphav til en for tidlig og ikke-ensartet frigjøring av det reaktive metall og på grunn av den forøkede tykkelsen på røret i overlappingspmrådet er en overlappende del også tilbøyelig til å gi opphav til ikke-ensartet frigjøring av det reaktive metall. Disse ulem-per unngås ved bruk av et preformet rør i fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

I foreliggende fremgangsmåte blir røret fortrinnsvis oppvarmet til en temperatur i området fra 150°C under smeltepunktet .forlet materiale som skal innføres i røret til 150°C over dette smeltepunkt. Oppvarmingen oppretthol-des fortrinnsvis gjennom hele innføringen av smeiten i røret. Røret blir ikke oppvarmet til en temperatur så høy som kokepunktet for smeiten.

Oppvarmingen av røret kan bevirkes ved å føre en elektrisk strøm gjennom det og istedenfor, eller i tillegg til dette, kan oppvarming av røret oppnås ved induksjon og/ eller i en ovn.

Oppvarmingen av røret tjener til å hindre for tidlig størkning av smeiten i røret og oppnåelse åv dette formål kan ytterligere hjelpes ved å oppvarme smeiten som skal innføres i røret til en temperatur over smeltepunktet for dens bestanddel(er).

Innføring av smeiten i røret oppnås fortrinnsvis ved å forbinde én ende av røret til en tilførsel av smelte som skal innføres og påsette et vakuum på den andre enden av røret. Alternativt, eller i tillegg til dette, kan smeiten tvinges inn i røret ved hjelp av et påsatt trykk av en inert gass. I alle tilfelle kan innføringen av smeiten i røret hjelpes ved bruk av en sifoneffekt. Ved hjelp av fremgangsmåten kan produktet fremstilles i meget lange kon-tinuerlige lengder, f.eks. 500 m.

Røret er fortrinnsvis av jern eller stål dersom be- handlin<g>srnidlet. er for behandling av ferrometaller. Diameteren på røret er fortrinnsvis 1-20 mm, spesielt 5-15 mm, og dets veggtykkélse 0,05 - 3 mm, spesielt 0,1;- 1 mm. Det er spesielt foretrukket at smeiten som innføres i røret inneholder eller består av magnesium eller en magnesium-leger ing.

Når et . trådlignende produkt i form av magnesium

i et stålrør innføres i en f er rornetallsmelte ved en temperatur på f.eks. 1350°C, størkner et lag av smeiten rundt

det trådlignende produkt og temperaturen på overflaten av selve stålrøret kan bare være ca. 1200°C, men dette er i

det området hvor magnesium har et vesentlig damptrykk. Av-hengig av en rekke variable, kan det utvikles et eksplo-sivt trykk i stålføret og bobler av magnesiumdamp kan stige for hurtig gjennom ferrometallsmelten og forårsake spruting i denne smeiten og brann på overflaten og forårsake tap av magnesium. Videre kan stykker av det trådlignende produkt brytes av og flyte opp og brenne-på overflaten, og.dette forårsaker også tap av magnesium.

Dersom et trådlignende produkt ifølge oppfinnelsen skal anvendes under forhold hvor de ovenfor nevnte uønskede fenomener kan ha tilbøyelighet til å oppstå, er det foretrukket at man i produktet, etter at røret er fylt med den størknede smeiten omfattende et reaktivt metall, frembringer en rekke hull i røret, idet disse hull er ensartet fordelt rundt røret langs dets lengde. På denne måten kan man opp-nå en ønsket regulert frigjøring av rør innholdet. Hullene, som generelt kan være sirkulære, har - for trinnsvis en stør-relse i området 0,1 - 2 mm. Hullene kan frembringes f.eks. ved å føre det fylte røret mellom én eller flere par av stiftfor synte valser. Et smøremiddel kan påføres på røret i forbindelse -med frembringelsen av hullene og en oljeaktig film kan være tilbake og tjene til å beskytte det reaktive metall, som er eksponert ved hullene, overfor atmosfærisk angrep. Etter at hullene er dannet kan de i alle tilfelle lukkes med et rna teriale.som lett kan fjernes ved bruk, men som tjener for å hindre adgang av oksygen og fuktighet. Oljer

og vokser er egnede materialer for dette formål.

For å regulere fordampningshastigheten av reaktivt metall i røret kan røret gis et porøst indre belegg av ildfast materiale før det fylles med smeiten omfattende det reaktive metall. Det ildfaste belegg omfatter, dersom det er tilstede, fortrinnsvis ett eller flere av karbon, zir-koniumoksyd, aluminiumoksyd og magnesiumoksyd.\Videre,

før røret fylles med smeiten, kan .det gis et indre belegg av et annet metall som er ønsket for oppnåelse.av en ytterligere metallurgisk reaksjon når produktet anvendes. Eksempler på metaller for tilveiebringelse av et slikt belegg er aluminium, cerium, zirkonium, titan, columbium., silisium og bly.

For behåh'dling av metallsmelter med meget høye temperaturer, f.eks. stålsmelter, med produkter ifølge oppfinnelsen inneholdende flyktige reaktive metaller slik som magnesium, kan det være ønskelig å redusere damptrykket for materialet i røret. For dette formål er det foretrukket å benytte et hvilket som helst magnesiummateriale eller annet meget flyktig metall i røret i form av en legering eller bland-ing med et annet metall eller andre stoffer. Eksempler på egnede materialer som skal utgjøre innholdet i røret er magne— sium-kalsium-, magnesium-zirkonium- og magnesium-nikkel-legeringer og blandinger av magnesium med aluminium eller forbindelser, f.eks. karbider, av metaller slik som kalsium.

I tillegg til fremgangsmåten er de trådlignende produkter i seg selv et trekk ved foreliggende oppfinnelse. Ifølge foreliggende oppfinnelse omfatter et trådlignende produkt for innføring av et behandlingsmiddel omfattende et reaktivt metall i en metallsmelte, en størknet smelte omfattende et reaktivt metall omsluttet av et preformet rør av metall med høyere smeltepunkt enn det for det reaktive metall. Foretrukne trekk ved produktet er beskrevet ovenfor.

Et ytterligere trekk ved oppfinnelsen omfatter behandling av en smelte av metall ved tilførsel til smeiten av et produkt ifølge oppfinnelsen. Formålet med behandling-

en kan være å bevirke én eller flere av følgende handlinger: avsvovling, deoksydasjon, inneslutningsmodifikasjon og nodu-larisering. Produktet ifølge oppfinnelsen er spesielt egnet for behandling av férrometaller, særlig jern. En lengde av det trådlignende produkt kan føres kontinuerlig inn i metallsmelten som skal behandles og tilførselshastigheten kan lett varieres eller på annen måte reguleres. Det trådlignende produkt kan føres inn i smeiten gjennom et ildfast rør, hvis utløp kan være beliggende under smeltens overflate, eller produktet kan tilføres direkte inn i smeiten, og i dette tilfelle må produktet være tilstrekkelig ; stivt til at det kan føres godt- under smeltens overflate og :omhyllingen må være slik at produktet ikke disintegrerer før en tilstrekkelig dybde under smeltens overflate er nådd.

Oppfinnelsen skal beskrives ytterligere under hen-visning til de medfølgende tegninger hvor: Fig. 1 viser et skjematisk apparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen,

fig. 2 er et riss av én ende og side av en del av et produkt ifølge oppfinnelsen, og

fig. 3 er et forstørret riss av enden av produktet som vist på fig. 3.

På fig. 1 kommuniserer en viklet lengde av et stålrø£r 1 véd én ende med et vinklet metallrør!2, hvis frie ende er neddykket under overflaten av smeltet magnesium 3 som inneholdes i en metallbeholder 4. Enden av røret 1 som ligger fjernt fra beholderen 4 munner ut i et kammer 5 for-synt med en sugepumpe V for tilveiebringelse av et vakuum.

En kilde for elektrisk likestrøm 6 er gjennom en

ledning 7 forbundet med metallbeholderen 4 og gjennom en ledning 8 via en regulerbar motstand 9 med enden på røret 2 som ligger fjernt fra beholderen 4. Røret 1 er anbragt i en ovn 10 for oppvarming av røret.

For å operere apparatet'på fig. 1 smeltes magne-siumblokker for tilveiebringelse av" smeiten 3. Røret 1 oppvarmes i ovnen 10 til en temperatur på ca. smeltepunktet for magnesium. Elektrisk likestrøm fra kilden 6 føres gjennom ledningen 8, den regulerbare motstand 9, røret 2, smeiten 3

(som er elektrisk ledende) og xedningen 7 og tjener til å holde smeiten 3 i smeltet tilstand og til å oppvarme røret 2 til en. temperatur på ca. smeltepunktet for magnesium. Temperaturen på røret 1 opprettholdes.og vakuum påføres ved hjelp av pumpen V for å fylle røret 1 med smeltet magnesium. Oppvarmingen av røret 1 blir deretter avbrutt og røret og smeiten får avkjøles og magnesiumet forår sakes;dermed å størkne i røret, som deretter frakobles fra det vinklede rør 2 og kammeret 5. Bruken av kammeret 5 letter fullstendig fylling av røret 1 med smeiten uten noen risiko for at noen smelte trekke-s.inn i pumpen.

Når det gjelder fig. 2 og 3., så omfatter det trådlignende produkt som fig. 2 bare'viser en kortilengde av,

et preformet stålrøx 1 og i dette en kjerne 11; av størknet... smeltet magnesium. I stålrøret 1 er det på jevn måte an-ordnet hull 12. Produktet kan fremstilles ved'først å opp-, varme stålrøret (uten hull) til en temperatur på ca. smeltepunktet for magnesium, innføre smeltet magnesium i røret og la det størkne der og deretter bevege røret gjennom en an-ordning for å danne hullene 12.

Claims (9)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av et trådlignende behandlingsmiddel for smeltet metall, karakterisert ved at man oppvarmer et smeltet metallrør (1), innfører i røret (1) en smelte (3) som har en temperatur under smeltepunktet for metallet i røret og som omfatter et reaktivt metall, og ved at man sørger for eller lar røret (1) og smeiten få avkjøle slik at smeiten størkner i røret (1).

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, k a r a ik t e r i-sert ved at røret (1) oppvarmes til en temperatur i området fra 150°C under smeltepunktet for materialet som skal innføres i røret (1) til 150°C over dette smeltepunkt.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1 eller 2,: karakterisert ved at smeiten (3) innføres i røret (1) ved å forbinde én ende av røret (1) med en tilførsel for smeiten (3) som skal innføres og at vakuum påføres ved den andre enden av røret.

4. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 1-3, karakterisert ved at man etter at smeiten er størknet i røret (1) danner hull (12) i røret (1) slik at disse hull blir beliggende <;> jevnt fordelt rundt røret (1) og langs dets lengde.

5. Trådlignende behandlingsmiddel for smeltet metall, omfattende et metallhylster (1) rundt et reaktivt metall (11) med lavere smeltepunkt, karakterisert vedat hylsteret (1) er et preformet rør (1) og at det reaktive metall (11) er tilstede i en smelte som er størknet på inn-siden av røret (1).

6. Behandlingsmiddel ifølge krav 5, karakterisert ved at røret (1) er av stål og det reaktive metall (11) er magnesium eller en magnesiumlegering.

7. Behandlingsmiddel ifølge .krav 5 eller 6, karakterisert ved at diameteren på røret (1) er 5 - 15 mm og dets veggtykkelse 0,1 - 1 mm.

8. Behandlingsmiddel ifølge et hvilket som helst av kravene 5-7, karakterisert ved at hull (12) er anbragt jevnt fordelt rundt røret (1) og langs dets lengde.

9. Behandlingsmiddel ifølge krav 8, karakterisert ved at hullene har en størrelse i området 0,1 - 2 mm.