DE1257808B - Process for the production of cast iron with eutectic graphite formation - Google Patents

Description

Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit eutektischer Graphitausbildung Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, um aus einem bereits zur Weiß- bzw. zur melierten Erstarrung neigenden Gußeisen wieder ein grau erstarrendes zu machen, und zwar ein solches mit besonders gleichmäßig fein ausgeschiedenem Graphiteutektikum.Process for the production of cast iron with eutectic graphite formation The present invention is a method to get from an already to White cast iron, or cast iron that tends to mottled solidification, turns gray again to make, namely one with a particularly evenly finely precipitated graphite eutectic.

Verfahren zur Verfeinerung der Graphitausscheidungen bei grau erstarrenden Gußeisensorten sind bereits in größerer Anzahl bekannt.Process for refining the graphite precipitates when they solidify gray Cast iron types are already known in large numbers.

Bislang wurden hierfür im allgemeinen dem flüssigen Eisen im Schmelzofen oder in der Gießpfanne nur Ferrosilizium, Caleiumsilicium oder ähnlich wirkende Impfstoffe hinzugesetzt, von denen je- doch im vorliegenden Falle kein Gebrauch gemacht werden soll, da die bisher verwendeten Impfstoffe entweder zu stark, zu ungleichmäßig oder zu kurz-e el zeitig wirkend waren, so daß sie sich alle zur Herstellung einer Schmelze für Gußeisen mit besonders a - gleichmäßiger und einheitlicher eutektischer Graphit ausbildung nicht eigneten.So far, the molten iron in the melting furnace or in the ladle only ferrosilicon Caleiumsilicium or similarly acting vaccines were therefor added, in general, of which JE but in the present case, no use is to be made, since the vaccines used to date either too strong, too uneven, or too short- e el timely, so that they were all unsuitable for the production of a melt for cast iron with particularly a - uniform and uniform eutectic graphite formation.

Bekannt ist weiterhin, daß man durch Zusatz von leichtlöslichem und reaktionsbereitem Kohlenstoff, etwa in Form von feinem Graphitpulver, während des Abstichs oder durch Aufbrincen auf die ruhende, schlackefreie Schmelze eine Aufkohluna und damit eine Verminderung der Kristallisationskeime und eine Verbesserung der Unterkühlungsfähigkeit erreichen kann. Die so erhältlichen Resultate weichen jedoch von der Zielsetzung der Erfindung ab, denn auf obengenanntem Wege kann man beispielsweise Gußeisen mit kugelförmigem Graphit erzielen.It is also known that by adding readily soluble and reactive carbon, for example in the form of fine graphite powder, during the Tapping or carburizing by applying it to the static, slag-free melt and thus a reduction in the number of nuclei and an improvement in the Can achieve hypothermia. The results that can be obtained in this way, however, give way from the aim of the invention, because in the above way you can, for example Achieve cast iron with spherical graphite.

Um mit Sicherheit ein Gußeisen mit besonders gleichmäßiger und einheitlicher eutektischer Graphitausbildung zu erhalten, wurde erfindungsgemäß das normale Impfen eines flüssigen Gußeisens in der Gießpfanne verlassen und allein auf spezielle Schmelzbehandlungen übergegangen.To be sure a cast iron with a particularly uniform and uniform To obtain eutectic graphite formation, according to the invention, the normal inoculation became of a liquid cast iron in the ladle and rely solely on special melt treatments passed over.

Von den bekannteren Verfahren zur Herstellung einer Gußeisenschmelze mit eutektischer Graphitausbildung bei der Erstarrung seien hierbei zunächst nur die drei wichtigsten genannt, nämlich: 1. die Einstellung des Eisens auf eine möglichst eutektische chemische Zusammensetzung, 2. die Schmelzüberhitzung mit Einhaltung bestimmter Temperaturen und überhitzungszeiten und 3. das Behandeln der Schmelze mit bestimmten Schlacken und Gasen.Of the more well-known processes for producing a cast iron melt with eutectic graphite formation during solidification, only the three most important ones should be mentioned here, namely: 1. the adjustment of the iron to a chemical composition that is as eutectic as possible, 2. the melt overheating while maintaining certain temperatures and overheating times and 3 treating the melt with particular slags and gases..

Von allen diesen Verfahren unterscheidet sich das im nachfolgenden Beschriebene grundlegend dadurch, daß es sich hierbei um kein flüssiges Eisen handelt, dessen Graphitausseheidungen nur verfeinert werden sollen, und auch um kein Eisen, daß nur in der Gießpfanne geimpft werden soll, sondern um ein Eisen, das durch eine ganz bestimmte Behandlungswei,se im Schmelzofen dahin gebracht wird, daß seine spätere Erstarrung schließlich zu einer außerordentlichen einheitlichen und gleichmäßigen eutektischen Graphitausbildung im Gefüge führt.This differs from all of these procedures in the following Basically described by the fact that this is not a liquid iron, whose graphite precipitates are only to be refined, and also for no iron, that vaccination should only take place in the pouring ladle, but about an iron that is through a very specific manner of treatment in the furnace is brought to the point where its later Finally solidification to an extraordinarily uniform and uniform one leads to eutectic graphite formation in the structure.

Gemäß der Erfindung besteht diese besondere Schmelzbehandlung des flüssigen Gußeisens darin, daß zunächst von einer Beschaffenheit des Eisens ausg angen wird, die zu weiß oder meliert erstargeg renden Gußteilen führen würde, wobei dieses Eisen crleichzeitig zum Schutz gegen zeitliche Veränderungen mit einer geeigneten kohlenstofffreien Schlacke abgedeckt werden soll. Danach ist dann diese erste Schlacke von der Schmelze abzuziehen und durch eine Schicht Schuppengraphit so lange zu ersetzen, bis die Schmelze ihre zweite Stufe erreicht hat, bei der mit ausreichendem Grauwerden beim Erstarren gerechnet werden kann. Wie zahlreiche Untersuchungen dieser zweiten Behandlungsstufe dieses Eisens gezeigt haben, ist auch diese jedoch noch nicht als ein optimaler Zustand des flüssigen Eisens für den vorliegenden Zweck zu bezeichnen, da die Erstarrung eines solchen Eisens aus der zweiten Stufe in der Regel immer noch zu einem sehr unregelmäßigen Gefüge führt, d. h. mit groben und feinen Graphitnestern nebeneinander. Um ein einheitliches und gleichmäßiges feineutektisches Graphitgefüge im erstarrten Gußteil zu erhalt-en, ist deshalb erfindungsgemäß nach der zweiten Stufe der Schmelzbehandlung des Eisens mit Schuppengraphit noch eine dritte Behandlungsstufe anzuschließen, die darin besteht, nach der Einwirkungszeit des Schuppengraphits diesen nochmals vom blanken Metallbad zu entfernen und wieder durch eine neue kohlenstofffreie Schlacke zu ersetzen. Die Vorteile, die mit obengenanntem neuem C Schmelzbehandlungsverfahren zu erzielen sind, sind mannigfacher Art und bestehen vor allem darin, daß im 1. man auf diese Weise von sehr labilen und schwer beherrschbaren Schmelzbehandlungszuständen eines weiß oder meliert erstarrenden Gußeisens jetzt zu einem äußerst stabilen und gut einstellbaren Schmelzzustand gelangt ist und daß man 2. mit dem auf einem blanken Bad befindlichen Schuppengraphit eine viel schnellere Graphitisierbarkeit des Eisens erreicht als beispielsweise durch dem Bad zugesetztes hochprozentiges Ferrosilicium, durch dessen Silicium in der Re-Crel nur Anfangs-, aber keine nachhaltigen Erfolge erzielt werden, weil es in einer Schmelze wesentlich schneller als ein zugesetzter Schuppengraphit zur Auflösung kommt. Zu hohe Siliciumzusätze in einer Schmelze führen dabei außerdem leicht zugroben Graphitausscheidungen an Stelle von fein eutektischen, von denen allein die letzteren zu den höchsten Festigkeitseiggenschaften eines Gußeisens führen.According to the invention, this special melting treatment of the liquid cast iron consists in that first of all a nature of the iron is assumed which would lead to white or mottled solidified castings, this iron being covered at the same time with a suitable carbon-free slag to protect against temporal changes target. This first slag must then be removed from the melt and replaced with a layer of flake graphite until the melt has reached its second stage, at which sufficient graying when solidifying can be expected. As numerous investigations of this second treatment stage of this iron have shown, this too cannot be described as an optimal state of liquid iron for the present purpose, since the solidification of such iron from the second stage is usually still very irregular Structure leads, d. H. with coarse and fine graphite nests next to each other. In order to obtain a uniform and uniform fine eutectic graphite structure in the solidified cast part, a third treatment stage must therefore be added according to the invention after the second stage of melting treatment of the iron with flake graphite, which consists in removing it again from the bare metal bath after the flake graphite has taken effect and replace it again with a new carbon-free slag. The advantages that can be achieved with the above-mentioned new C melting treatment process are manifold and primarily consist in the fact that in the first place , in this way, from very unstable and difficult to control melting treatment states of a white or mottled solidifying cast iron to an extremely stable and good one adjustable melting state has been reached and that 2. with the flake graphite located on a bare bath, the iron can be graphitized much more quickly than, for example, by adding high-percentage ferrosilicon to the bath, the silicon of which in the re-crel only achieves initial, but no lasting success because it dissolves in a melt much faster than an added flake graphite. Too high silicon additions in a melt also lead to slightly coarse graphite precipitations instead of finely eutectic precipitates, of which the latter alone lead to the highest strength properties of cast iron.

Abgesehen von einem möglichst niedrigen Silicium-)-ehalt bei höchsten Graphitbildungsgeschwindigkei-,en in einem Eisen ist es natürlich auch erwünscht, laß diese höchsten Graphitbildungsgeschwindigkeiten )ei gleichzeitig niedrigstem Kohlenstoffgehalt im 3 , isen erfolgen. Dabei hat sich die oben beschriebene Sonderbehandlung des flüssigen Eisens mittels Schuppen-raphit zwischen zwei Schlackenbehandlungen als die günstigste erwiesen.Apart from the lowest possible silicon -) - ehalt at highest Graphitbildungsgeschwindigkei-, s in an iron, it is of course desirable, this highest graphite formation rates) let ei simultaneously lowest carbon content in 3, carried isen. The above-described special treatment of liquid iron using flake raphite between two slag treatments has proven to be the most favorable.

Für die Praxis eignet sich das obengenannte Verfahren besonders für die Herstellung von grau erstarrenden und anschließend zu vergütenden Kolbenringen, die sich am besten nur bei ausgesprochen feiner eutektischer Graphitausbildung gießen lassen und hernach zu den höchsten Festigkeitseigenschaften CI führen.In practice, the above method is particularly suitable for the production of piston rings that solidify gray and then have to be quenched and tempered, which are best cast only with extremely fine eutectic graphite formation and then lead to the highest strength properties CI.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellun g von Gußeisen mit eutektischer Graphitausbildung' dadurch g ekennzeichn et, daß ein weiß oder meliert erstarrende Schmelze in der Weise nachbehandelt wird, daß Schuppengraphit zwischen zwei kohlenstofffreien Schlackenbehandlungen auf der blauken Metallschmelze kurzfristig zur Einwirkung gebracht wird. 1. A method for Herstellun g of cast iron with a eutectic graphite formation 'characterized ekennzeichn g et, that a white or heather solidified melt is aftertreated in such a way that flake graphite is placed between two carbon-free slag treatments on the blauken molten metal in the short term to act. 2. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit eutektischer Graphitausbildung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß es zur Herstellung von Kolbenringen mit feineutektischer Graphitausbildung angewendet wird. t2 In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentanmeldungen B17883V1a/18b (bekanntgemacht am 2. 12. 1954), A 14388 VI a/18 b (bekanntgemacht am 20. 11. 1952). 2. A method for the production of cast iron with eutectic graphite formation according to spoke 1, characterized in that it is used for the production of piston rings with fine eutectic graphite formation. t2 Publications considered: German patent applications B17883V1a / 18b (published on December 2, 1954), A 14388 VI a / 18 b (published on November 20 , 1952).