DE1270055B

DE1270055B - Behandlung von Gusseisenschmelzen zur Erzeugung von Gusseisen mit Kugelgraphit

Info

Publication number: DE1270055B
Application number: DEP1270A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Horst Muehlberger
Original assignee: Metallgesellschaft AG
Current assignee: GEA Group AG
Priority date: 1965-08-10
Filing date: 1965-08-10
Publication date: 1968-06-12

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C 21 c

Deutsche Kl.: 18 b-1/08

Nummer: 1270 055

Aktenzeichen: P 12 70 055.9-24

Anmeldetag: 10. August 1965

Auslegetag: 12. Juni 1968

Zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit wird Magnesium in der verschiedensten Weise in die flüssige Gußeisenschmelze eingeführt, um den Graphit in sphärolithischer Form zur Ausscheidung zu bringen. Die Einführung des Magnesiums in die Schmelze kann nach bekannten Vorschlägen z. B. in der Weise erfolgen, daß poröse Sinterkörper aus keramischem oder metallischem Werkstoff, die mit flüssigem Magnesium oder flüssigen Magnesiumlegierungen getränkt wurden, in die Schmelze eingeführt werden (britisches Patent 728 483). Nach einem weiteren bekannten Vorschlag zur Herstellung von hochwertigem Gußeisen werden Magnesium oder dessen Legierungen in synthetischen Koks eingebunden (deutsche Patentschrift 1103 949). Schließlich ist es bekannt, Koks mit Magnesium zu imprägnieren und solches Material in Gußeisenschmelzen einzuführen, um sphärolithischen Guß zu erzeugen (belgische Patente 652 811, 657 254).

Die bekannten Verfahren haben in der Praxis noch nicht in allen Fällen zu wirtschaftlichen Verfahren und zu befriedigenden Ergebnissen geführt, da teils die Herstellung der magnesiumimprägnierten Tränkkörper sich als zu aufwendig im Verhältnis zum Erfolg erwiesen hat oder die Mg-Ausbeuten, die mit solchen magnesiumimprägnierten Tränkkörpern bei der Behandlung von Gußeisenschmelzen erzielt wurde, technisch nicht immer befriedigten.

Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, die Nachteile der erwähnten Verfahren zu beseitigen und deren Vorteile mit den günstigen Ergebnissen weiterer Einbringungsverfahren von Magnesium in Gußeisenschmelzen zu verbinden.

Gegenstand der Erfindung ist die Behandlung von Gußeisenschmelzen zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit unter Verwendung von mit Magnesium imprägnierten, porösen Tränkkörpern aus Koks. Die Erfindung besteht darin, daß ein mit Magnesiumlegierungen bestimmter Zusammensetzung getränkter Koks für die Behandlung von Gußeisenschmelzen zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit verwendet wird. Eine geeignete Magnesiumlegierung setzt sich zusammen aus

Behandlung von Gußeisenschmelzen zur
Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit

Anmelder:

METALLGESELLSCHAFT Aktiengesellschaft, 6000 Frankfurt, Reuterweg 14

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Dr. Horst Mühlberger,
6000 Frankfurt

60 bis 9O°/o Magnesium,

4 bis 12% Calcium,

5 bis 30% Silicium, Obis 10% Eisen,

wobei das Verhältnis von Magnesium zu Calcium 5:1 bis 15:1 beträgt.

Als besonders geeignet zur Behandlung von Gußeisenschmelzen zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit hat sich ein Kokstränkkörper erwiesen, der mit einer Magnesiumlegierung folgender Zusammensetzung imprägniert ist:·

65 bis 85 % Magnesium,
4 bis 9 % Calcium,
8 bis 20% Silicium,
Obis 10% Eisen,

und bei der das Verhältnis von Magnesium zu Calcium 8:1 bis 11:1 beträgt.

Eine solche Magnesiumlegierung, die sowohl Silicium als auch Calcium als Legierungselemente und ferner das Calcium in einem ganz bestimmten Verhältnis zu Magnesium enthält und die in den Koks eingebracht wird, hat den Vorteil, daß sie eine besonders günstige Reaktivität bei erniedrigtem Dampfdruck des Magnesiums aufweist, so daß die Behandlung der Schmelze einen ruhigen Ablauf zeigt und das Magnesium in hoher Ausbeute an der Behandlungsreaktion beteiligt ist. Es ist auch keinerlei heftige Reaktion zu beobachten, und der Auswurf von Schmelzteilen aus der Pfanne wird vermieden.

Die Magnesiumlegierung, mit der der Koks imprägniert wird, wird nach Gesichtspunkten ausgewählt, die für den Erfolg der Schmelzbehandlung maßgebend sind, d. h., der Gehalt der Legierung an den einzelnen Legierungskomponenten wird auf die Analyse der Eisenschmelze abgestimmt.

Mit Vorteil kann eine sehr reine Gußeisenschmelze mit einem Koks behandelt werden, der mit einer Magnesiumlegierung getränkt ist, die sich zusammensetzt aus

80 bis 85% Magnesium,
8 bis 9 % Calcium,
8 bis 15% Silicium,

gegebenenfalls, aber nicht notwendigerweise,
bis 10% Eisen,

und wobei das Verhältnis von Magnesium zu Calcium 9:1 bis 11:1 beträgt.

809 559/314

Claims

3 4

Um den Einfluß von Störelementen in Gußeisen- in der Schmelze allmählich verdampfende Legierung

schmelzen auszuschalten, kann es z. B. zweckmäßig wird in gleichem Maß von der Eisenschmelze auf

sein, gewisse Gehalte an Seltenen Erdmetallen in die Grund ihrer Legierungszusammensetzung aufgenom-

Imprägnierungslegierung des Kokses einzuführen, wie men. Die günstige Magnesiumaufnahme hat eine ver-

es auch zweckmäßig sein kann, durch Anheben der 5 gleichsweise hohe Magnesiumausbeute zur Folge und

Calciumgehalte den Behandlungsablauf zu steuern und damit auch eine vollständige Ausbildung des Graphits

zu verlangsamen und den Gegebenheiten der Praxis in sphärolithischer Form. Auf Grund dessen kann mit

anzupassen. einer gegenüber den bekannten Verfahren verringerten

Eine solche Legierung mit geeigneten Calcium- Zusatzmenge an Vorlegierung gearbeitet werden,

gehalten und Anteilen an Seltenen Erdmetallen kann io Die Erfindung wird an Hand der nachstehenden

vorteilhaft in folgender Zusammensetzung in den Koks Beispiele näher erläutert.

eingebracht werden: _ ... „

Beispiel 1

80 bis 85% Magnesium, Eine Gußeisenschmelze von einer Tonne Gewicht

8 bis 9 % Calcium, _{15 m}jt einem Schwefelgehalt von 0,015 % wurde bei einer

8 bis 15% Silicium, Temperatur von 1485°C mit 6 kg eines mit 43%

1 bis 3 % Seltene Erdmetalle, Magnesium imprägnierten Kokses behandelt. Der

gegebenenfalls, aber nicht notwendigerweise, imprägnierte Koks wurde mit einer Tauchglocke in die

bis 10 % Eisen, Gußeisenschmelze eingebracht, die sich in einer schlan-

20 ken Pfanne von etwa 1200 mm Innenhöhe und etwa

und wobei das Verhältnis von Magnesium zu Calcium 600 mm lichter Weite befand. Es wurde bei ruhigem

9:1 bis 11:1 und das Verhältnis von Magnesium zu Behandlungsablauf eine Mg-Ausbeute von 35% er-

Seltenen Erdmetallen 20:1 bis 60:1 beträgt. zielt.

Die Wirksamkeit des Magnesiums und seine Aus- . .

beute bei der Schmelzenbehandlung kann ferner noch 25 Beispiel

durch erhöhte Gehalte an Seltenen Erdmetallen ge- Es wurden Kokskörper von den Abmessungen etwa

steigert werden. Als Legierung mit hohen Gehalten an 40 · 50 · 30 mm und mit einem Porenvolumen von

Seltenen Erdmetallen ist eine solche geeignet, die sich etwa 45% bei 800⁰C mit einer Magnesiumlegierung

zusammensetzt aus folgender Zusammensetzung getränkt:

65 bis 70% Magnesium, ³° 80% Mg,

10 bis 20 % Seltenen Erdmetallen, 8 % Ca,

4 bis 8% Calcium, 12% Si.

10 bis 20% Silicium, -^- ^ _o ■ ti 1 · t. ^ · u* j τ> ·

gegebenenfalls, aber nicht notwendigerweise, Die Gußeisenschmelze gleichen Gewichtes des Bei-

^BB bis 10°/ Eisen ^{35 spiels} ¹ ^^^ ^bei 1460⁰C mit 6,5% des mit der

' Magnesiumlegierung getränkten Kokses in gleicher

und wobei das Verhältnis von Magnesium zu Calcium Weise wie im Beispiel 1 behandelt. Der Koks enthielt

10:1 bis 16:1 und das Verhältnis von Magnesium zu 45% Vorlegierung. Es wurde eine Magnesiumausbeute

Seltenen Erdmetallen 3,5:1 bis 7:1 beträgt. von 50 bis 55% erzielt. Die gleiche Mg-Ausbeute

Die Einführung des mit der Magnesiumlegierung 40 wurde mit einer Legierung erhalten, die noch geringe

imprägnierten Kokses in die Gußeisenschmelze erfolgt Anteile an Eisen enthielt und sich zusammensetzte aus

mit an sich bekannten Mitteln, d. h., der Koks wird 80 5 °/ Me

mittels Tauchglocken oder ähnlicher Vorrichtungen in 0% ₀/° r_a'

die Schmelze eingebracht und unter die Oberfläche ge- g'^ ₀/° §j '

drückt, wobei man sich vorteilhafterweise sogenann- 45 ?\ 0/ p_e'

ter schlanker Pfannen bedient, d. h. solcher, deren '

Innenhöhe etwa das Doppelte der lichten Weite be- Eine weitere Ausbeutesteigerung des Magnesiums

trägt. auf 55 bis 60 % wurde durch die Behandlung der Guß-

Die Imprägnierung des Kokses erfolgt in an sich be- eisenschmelze mit einem Koks erzielt, der mit der fol-

kannter Weise, d.h., der glühende Koks von etwa 50 genden Legierung getränkt war:

1000⁰C wird in die flüssige Magnesiumlegierungs- 65 7°/ Με

schmelze von etwa 800⁰C, zweckmäßig unter Aus- 5'l°/°Ca'

Schluß von Sauerstoff, eingebracht, was unter Schutz- 14*4 °/° Si '

gas oder im Vakuum erfolgen kann. Hierbei werden 14'g 0/ gg

die etwa 0,5 mm starken Poren des Kokses vollständig 55 '

gefüllt, wobei das Porenvolumen im allgemeinen Patentansprüche:
zwischen 30 und 50% liegt.

Der der flüssigen Schmelze entnommene Koks ist 1. Mit Magnesium imprägnierter Tränkkörper nach Ablauf bzw. Abbrennen des äußerlich anhaften- aus Koks für die Behandlung von Gußeisenden Tränkmetalls völlig in seinen Poren mit der Magne- 60 schmelzen zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelsiumlegierungimprägniert. graphit, dadurch gekennzeichnet, daß

Das erfindungsgemäße Verfahren weist eine Reihe der Koks mit einer Magnesiumlegierung folgender

von Vorteilen auf. Mit dem Koks wird ein thermisch Zusammensetzung getränkt ist:
stabiler Tränkkörper verwendet, der keine zusätzlichen

Verunreinigungen in die Schmelze einbringt. Der 65 60 bis 90 % Magnesium,

Übergang der Vorlegierung in die Eisenschmelze er- 4 bis 12% Calcium,

folgt langsam und mit hoher Gleichmäßigkeit, da die 5 bis 30 % Silicium,

Legierung allmählich durch die Poren diffundiert. Die 0 bis 10% Eisen,

und bei der das Verhältnis von Magnesium zu Calcium 5:1 bis 15:1 beträgt.
2. Magnesiumlegierung zur Verwendung nach Anspruch 1, bestehend aus

65 bis 85 % Magnesium, 4 bis 9% Calcium,
8 bis 20% Silicium,
0 bis 10% Eisen,

und bei der das Verhältnis von Magnesium zu Calcium 8:1 bis 11:1 beträgt.
3. Magnesiumlegierung zur Verwendung nach Anspruch 1, bestehend aus

80 bis 85 % Magnesium, 8 bis 9% Calcium,
8 bis 15% Silicium,
0 bis 10% Eisen,

und bei der das Verhältnis von Magnesium zu Calcium 9:1 bis 11:1 beträgt.
4. Magnesiumlegierung zur Verwendung nach Anspruch 1, bestehend aus

80 bis 85 % Magnesium, 8 bis 9% Calcium,
8 bis 15% Silicium,

1 bis 3 % Seltene Erdmetalle, 0 bis 10% Eisen,

und bei der das Verhältnis von Magnesium zu CaI-cium 9:1 bis 11:1 und das Verhältnis von Magnesium zu Seltenen Erdmetallen 20:1 bis 60:1 beträgt.

5. Magnesiumlegierung zur Verwendung nach Anspruch 1, bestehend aus

65 bis 70% Magnesium,

10 bis 20% Seltene Erdmetalle,

4 bis 8% Calcium,
10 bis 20% Silicium,

0 bis 10% Eisen,

und bei der das Verhältnis von Magnesium zu Calcium 10:1 bis 16:1 und das Verhältnis von Magnesium zu Seltenen Erdmetallen 3,5:1 bis 7:1 beträgt