CH665654A5 - Verfahren zum freihalten von induktorrinnen, ein- und ausgusskanaelen und dergleichen von ablagerungen. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Freihalten von Induktorrinnen, Ein- und Ausgusskanälen und dergleichen von Ablagerungen bei der Verwendung von einer mit Reinmagnesium behandelten Gusseisenschmelze in einem Giessprozess sowie die Anwendung dieses Verfahrens und die Mittel zu dessen Durchführung.

Die Umwandlung einer Eisenschmelze in Gusseisen mit Kugelgraphit bzw. in Gusseisen mit Vermiculargraphit wird durch eine Behandlung mit Magnesium oder Metallen der seltenen Erden wie Ce, Ba, Ca usw. erreicht. Vom Magnesium weiss man, dass es einen hohen Verdampfungsdruck, niedrigen Schmelz- und Siedepunkt sowie ein niedriges spezifisches Gewicht aufweist. Diese Eigenschaften führen dazu, dass Magnesium in der Regel als Vorlegierung z.B. FeSiMg mit niedrigem Mg-Gehalt eingesetzt wird. Dabei kann der Magnesiumgehalt zwischen 5-30 Gew.-% variieren. Die Verwendung von Reinmagnesium ist nur in speziellen Einrichtungen wie z.B. dem Reinmagnesiumkonverter möglich.

Bekannt ist auch, dass Magnesium eine hohe Affinität zu Sauerstoff und Schwefel besitzt. Diese Eigenschaften und die niedrige Löslichkeit von Magnesium in der Schmelze führen dazu, dass die modifizierende Wirkung des Magnesiums auf die Graphitausbildung nur über eine beschränkte Zeit wirksam ist. So wird durch die Reaktion mit dem in der Schmelze vorhandenen Schwefel sowie durch die Oxydation durch Sauerstoff aus der Atmosphäre sowie durch die Reduktion der im Eisen und den in der Feuerfestkeramik anwesenden Oxyden Magnesium verbraucht. Das bedeutet, dass ein bedeutender Anteil des eingebrachten Magnesiums für die Modifizierung des Graphits unwirksam ist. Um diesen Vorgang (Fading) zu verlangsamen und die Temperaturverluste der Schmelze zu reduzieren wurde ein Rinnendruckofen mit Inertgasatmosphäre entwickelt. Dieser Ofen wird in der Regel als Warm-halte-Vergiessofen verwendet.

Zwar wird bei diesem Ofen durch die Beaufschlagung der Badoberfläche mit Inertgas der Fadinganteil, der durch Luftsauerstoff und durch Verdampfen von Magnesium verursacht wird, wesentlich reduziert.

Die Verwendung von Vorlegierungen trägt zur Senkung der Magnesiumaktivität bei. Dabei werden aber andere Elemente wie Fe, Si, Ni usw. mit der Schmelze vermischt. Dadurch wird die Reaktionsgeschwindigkeit verlangsamt, was dazu führt, dass die Reaktion zwischen Magnesium und Schwefel ebenfalls verlangsamt wird und somit die vorhandenen Schwefelgehalte nicht wesentlich reduziert werden können. Der Entschwefelungsgrad ist also niedrig, und die Reaktion zwischen freiem Schwefel und Magnesium wird nach der Behandlung fortgesetzt, wodurch sich der wirksame Magnesiumgehalt in der Schmelze schnell reduziert (Fading). Dieser Vorgang wird durch die Anwesenheit einer Inertgasatmosphäre nicht beeinflusst.

Bei einer Behandlung mit einer auf FeSi aufgebauten Vorlegierung entsteht eine saure Reaktionsschlacke, die mehr als 60 Prozent leicht durch Magnesium reduzierbare Oxyde enthält, z.B. FeO, MnO, Si, O2.

Auch nach dem Abziehen der Reaktionsschlacke von der Badoberfläche verbleibt ein gewisser Teil in der Schmelze suspendiert. Das bedeutet, dass die Reaktion d.h. Oxydation, Mg + S usw. weiter fortgesetzt wird und sich weitere Reaktionsprodukte bilden.

Neben einer Beschleunigung des Magnesiumfading setzt sich die Schlacke auch an bestimmten Stellen des Ofenhohlraumes an und verursacht Funktionsstörungen wie z.B. Verstopfen der Ein- und Ausgusskanäle und der Induktorrinnen. Dies wiederum führt zu einem hohen Aufwand für den Ofenunterhalt, zu einem schnellen Abklingen des Magnesiums und zur Verringerung der Haltbarkeit der Ofenauskleidung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren vorzuschlagen, mittels welchem alle diese genannten Nachteile eliminiert werden können. Insbesondere soll das Abklingen des Magnesiums verlangsamt werden, der Ofenunterhalt vereinfacht und die Haltbarkeit der Ofenauskleidung verlängert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Lehre des Anspruches 1 gelöst.

Weitere vorteilhafte Merkmale gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.

Erfindungsgemäss wird vorgeschlagen, dass die Behandlung eines Basiseisens mit Reinmagnesium erfolgt. Dabei wird durch die hohe Magnesiumaktivität (100 % Magnesium) ein sehr hoher Entschwefelungsgrad erzielt, mit einem Restschwefelgehalt von etwa 0,005 %. Die Reaktionsprodukte werden durch den intensiven Rühreffekt des Magnesiums, das am Grunde der Schmelze zum Verdampfen gebracht wird, nahezu vollständig abgeschieden. Die verbleibenden geringen Reaktionsprodukte zeichnen sich durch eine hohe Basizität aus, mit nur geringen Gehalten an leicht reduzierbaren Oxyden wie z.B. SÌO2, FeO usw. aus. Eine solche Schmelze verhält sich beim Abstehen und Warmhalten vorteilhaft, da das Ausscheiden von Schlackenprodukten unterbleibt und der Magnesiumgehalt von Anfang an konstant bleibt. So sind Magnesiumverluste minimal, und bei gut abgedichteten Öfen bleibt das Eisen über lange Zeit verwendungsfähig.

Durch den extrem niedrigen Restschwefelgehalt der Schmelze und durch die hochbasischen Reaktionsprodukte, die nahezu keine leicht durch Magnesium reduzierbare Oxyde enthalten, kann ein sehr niedriges Abklingen von

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Magnesium erzielt werden, nämlich im Bereich zwischen 0,003 und 0,005 Gew.-%/h.

Eine genaue Einstellung des Magnesiumrestgehaltes und der Giesstemperatur ist ebenfalls leicht möglich.

Die Haltbarkeit der feuerfesten Auskleidung des Oberofens kann auf diese Weise beträchtlich verlängert werden wie die der Induktorrinne auch.

Die nachfolgenden Beispiele sollen das erfindungsge-mässe Verfahren veranschaulichen.

Beispiel 1

In einem System mit einem 5-t-Konverter und einem 16-t-Warmhaltevergiessofen mit Schutzgasatmosphäre N2 wurde eine Eisenmenge von 120 0001 durchgesetzt. Die Ausgangsschwefelmenge der Schmelze betrug 0,10 Gew.-%, nach der Behandlung im Konverter mit 2 kg Magnesium/t wurde ein Restmagnesiumgehalt von 0,045-0,055 Gew.-% gemessen, der Schwefelendgehalt betrug 0,004-0,006 %. Es wurde ein Magnesiumfading von 0,004 % pro Stunde festgestellt. Die aus dem Ofen entfernte Schlackenmenge entsprach 50 kg pro Tag, d.h. etwa 0,13 kg/t Eisen. Die Haltbarkeit der Feuerfestauskleidung des Oberofens konnte auf zwei Jahre, die des Induktors auf ein Jahr verlängert werden.

Beispiel 2

5 In einem System mit einem 3,5-t-Konverter und einem 10-t-Warmhaltevergiessofen mit Schutzgasatmosphäre N2 wurden bei einem Durchsatz von 20 0001 folgende Werte gemessen: Magnesiumrestgehalt = 0,045-0,050%, Schwefelendgehalt = 0,004%.

10 Die Haltbarkeit der Feuerfestauskleidung betrug ein Jahr, das Magnesiumfading war 0,004%/h. Es wurde behandelt mit 1,2 kgMg/t im Konverter.

Beispiel 3

15 In einem System mit einem 2-t-Konverter und einem 8-t-Warmhaltevergiessofen wurde Gusseisen mit Vermiculargraphit hergestellt. Der Restmagnesiumgehalt im Ofen betrug 0,015-0,040%. Geimpft wurde mit 0,015% Schwefel in Form von FeS im Giessstrahl. Das Gusseisen mit Vermiculargraphit 20 zeigte einen mehr als 80%igen Anteil an vermicularer Graphitform.

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Claims (8)

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1. Verfahren zum Freihalten von Induktorrinnen, Ein-und Ausgusskanälen von Ablagerungen, bei der Herstellung von einer mit Magnesium behandelten Gusseisenschmelze in einem Giessprozess, dadurch gekennzeichnet, dass eine vorbestimmte Magnesiumbehandlung der Gusseisenschmelze mit Reinmagnesium durchgeführt wird und gleichzeitig durch Verdampfen von zusätzlichem Magnesium, das nicht zur Magnesiumbehandlung verbraucht wird, die Gusseisenschmelze von suspendierten hochbasischen Reaktionsprodukten freigespült bzw. gereinigt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumbehandlung und die Freispülung bzw. Reinigung im gleichen Behälter vorgenommen wird.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnesiumbehandlung und die Reinigung mit dem gleichen Magnesiumdepot erfolgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 in einem kontinuierlichen Giessprozess.

5. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für die Herstellung und das Halten einer Gusseisenschmelze zwecks Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit mit einem Mg-Restgehalt von 0,035-0,060 Gew.-%.

6. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 für die Herstellung und das Halten von Gusseisenschmelze zwecks Herstellung von Gusseisen mit Vermicular-graphit mit einem Mg-Restgehalt von 0,015-0,060 Gew.-%.

7. Mittel zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Konverter ist.

8. Mittel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Konverter mit einem angeschlossenen Rinnendruckofen ist.