DE1260501B - Process for treating molten cast iron - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND FEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. CL:Int. CL:

C21cC21c

Deutsche KL: 18 b-1/08 German KL: 18 b -1/08

Nummer: 1260 501Number: 1260 501

Aktenzeichen: M 64014 VI a/18 bFile number: M 64014 VI a / 18 b

Anmeldetag: 3. Februar 1965 Filing date: February 3, 1965

Auslegetag: 8. Februar 1968Open date: February 8, 1968

Zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit ist es bekannt, geeignete Eisenschmelzen mit Vorlegierungen zu behandeln, um dadurch die Kugelgraphitbildung im Guß herbeizuführen. Im allgemeinen erfolgt die Behandlung in der Weise, daß die meist spezifisch leichte Vorlegierung mit Hilfe geeigneter Maßnahmen möglichst lange unterhalb der Badoberfläche gehalten wird, damit sie sich dort auflöst, ohne dabei mit der Luft in Berührung zu kommen. So ist es bekannt, die Vorlegierung am Boden der Behänd- ίο lungspfanne in geeignet ausgebildete Kammern der Pfannenausmauerung einzuführen, um ihr Aufschwimmen zu verzögern. Es ist ferner bekannt, die Vorlegierung am Boden der Behandlungspfanne beim Übergießen mit Schmelze dadurch in der gewünschten Tiefe zu halten, daß eine Platte oder ein Blech die Vorlegierung am Aufschwimmen hindert, wobei die Platte oder das Blech mittels eines Stempels oder aber auch durch Verankerung in der Ausmauerung festgesetzt und somit ihrerseits am Aufschwimmen gehindert wird. Die Funktion der Platte kann auch in gewisser Weise von einer Abdeckschicht aus Eisenspänen od. dgl. erfüllt werden. Bekannte Verfahren bedienen sich auch einer Tauchglocke, welche die Vorlegierung der Badoberfläche hält. Schließlich ist es bekannt, nur einen kleinen und vergleichsweise kalten Teil der Gußeisenschmelze mit der Vorlegierung zu behandeln und die derart »überbehandelte «Schmelze mit dem anderen, heißeren Teil der Gußeisenschmelze aufzufüllen. Letzteres Verfahren hat den Nachteil, daß die Ausscheidung und Entfernung der Reaktionsprodukte wegen mangelnder Durchwirbelung der Schmelze ungenügend ist und zu Fehlern im Guß Anlaß gibt.For the production of spheroidal graphite cast iron, it is known to use suitable iron melts with master alloys to be treated in order to bring about the spheroidal graphite formation in the cast. In general the treatment takes place in such a way that the mostly specifically light master alloy with the help of a suitable one Measures is kept as long as possible below the bath surface so that it dissolves there without to come into contact with the air. So it is known that the master alloy at the bottom of the hand- ίο Lungspfanne to introduce into suitably designed chambers of the ladle lining in order to float them up to delay. It is also known that the master alloy on the bottom of the treatment pan when pouring over to keep with melt in the desired depth that a plate or sheet the Prevents the master alloy from floating, the plate or sheet metal by means of a stamp or else also fixed by anchoring in the brickwork and thus prevented from floating up will. The function of the plate can also be achieved in a certain way by a covering layer of iron filings or the like. Known methods also use a diving bell, which the Master alloy holds the bath surface. After all, it is known only a small and comparatively to treat the cold part of the cast iron melt with the master alloy and the melt that has been "over-treated" in this way to fill up with the other, hotter part of the cast iron melt. The latter method has the disadvantage that the excretion and removal of the reaction products because of the lack of turbulence The melt is insufficient and gives rise to defects in the casting.

In vielen Fällen ist es auch wünschenswert, die Vorlegierung ohne zusätzliche Hilfseinrichtungen apparativer Art in die Schmelze einzubringen.In many cases it is also desirable to use the master alloy without additional equipment Kind to be introduced into the melt.

Es wurde nun gefunden, daß die Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit durch Behandlung von Eisenschmelzen mit Vorlegierungen dadurch in überraschend einfacher Weise gelingt, daß die stückige Vorlegierung mit einer möglichst geringen und zur Abdeckung der Vorlegierung unzureichenden Menge im Erstarrungsintervall befindlicher Schmelze am Boden des Behandlungsgefäßes in Kontakt gebracht und die in der erstarrten Schmelze verankerte Vorlegierung mit der restlichen Roheisenschmelze hoher Temperatur Übergossen wird.It has now been found that the production of spheroidal graphite cast iron by treating Iron melting with master alloys succeeds in a surprisingly simple manner that the lumpy Master alloy with the smallest possible amount and inadequate to cover the master alloy brought into contact with melt located in the solidification interval at the bottom of the treatment vessel and the master alloy anchored in the solidified melt is higher with the remaining pig iron melt Temperature is poured over.

Zweckmäßig wird die für die Behandlung der Gesamtschmelze vorgesehene Vorlegierung in eine in der Behandlungspfanne vorgelegte Menge im Erstarrungsintervall befindlicher Schmelze einge-Verfahren zur Behandlung von
GußeisenschmelzenThe pre-alloy provided for the treatment of the total melt is expediently incorporated into a quantity of melt located in the solidification interval in the treatment pan
Cast iron melting

Anmelder:Applicant:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,Metallgesellschaft Aktiengesellschaft,

6000 Frankfurt, Reuterweg 146000 Frankfurt, Reuterweg 14

Als Erfinder benannt:Named as inventor:

Dipl.-Ing. P. Kurt Figge, 6079 Buchschlag;Dipl.-Ing. P. Kurt Figge, 6079 Buchschlag;

Dipl.-Ing. Dr. Albert Kaune, 6000 Frankfurt;Dipl.-Ing. Dr. Albert Kaune, 6000 Frankfurt;

Dipl.-Ing. Dr. Heiner Träger,Dipl.-Ing. Dr. Heiner carrier,

6078 Neu-Isenburg6078 Neu-Isenburg

bracht. Diese Schmelzenmenge ist so bemessen, daß der Vorlegierung eine ausreichende Verankerung gegeben, aber keine Bedeckung erzielt wird. Die notwendige Menge richtet sich nach den jeweiligen Gegebenheiten, und zwar wird sie durch die Größe der Pfanne, die Größe der Vorlegierungsstücke und die Menge der Vorlegierung festgelegt.brings. This amount of melt is calculated so that the master alloy has sufficient anchoring given, but no coverage is achieved. The required amount depends on the respective conditions, and it is determined by the size of the pan, the size of the master alloy pieces and the Amount of master alloy specified.

Es kann aber auch in der Weise vorgegangen werden, daß die stückige, in der Pfanne vorgelegte Vorlegierung mit einer zur Verankerung ausreichenden Menge kristallisierender flüssiger Schmelze übergössen wird. Gegebenenfalls muß die Vorlegierung noch besonders in die kristallisierende Schmelze eingedrückt werden.But it can also be proceeded in such a way that the lumpy pre-alloy presented in the pan is poured over with a sufficient amount of crystallizing liquid melt for anchoring. If necessary, the master alloy must also be particularly pressed into the crystallizing melt.

Bei der Verwendung größerer Pfannen ist es zweckmäßig, für das Einbringen der Vorlegierung bzw. das Verankern der Vorlegierung in kristallisierender Schmelze eine Vertiefung im Pfannenboden vorzusehen, um mit möglichst wenig kristallisierender Schmelze auszukommen. Weiterhin ist es oft von Vorteil, mit vergleichsweise grobstückiger Vorlegierung zu arbeiten. Bewährt haben sich auch Briketts oder Formlinge aus Vorlegierungen, die sich nach bekannten Verfahren herstellen lassen.When using larger pans, it is advisable to introduce the master alloy or the Anchoring the master alloy in crystallizing melt to provide a recess in the bottom of the ladle, in order to get by with as little crystallizing melt as possible. Furthermore, it is often of Advantage of working with a comparatively large master alloy. Briquettes or have also proven themselves Moldings made from master alloys that can be produced by known processes.

In jedem Fall verbindet sich die rasch abkühlende kleine Menge kristallisierender flüssiger Schmelze mit der Pfannenauskleidung und den mehr oder weniger von ihr umflossenen Teilen der Vorlegierung, ohne in eine nennenswerte Reaktion mit dieser einzutreten, d. h., es wird keine »überbehandelte« Schmelze hergestellt. Hierdurch wird eine am Boden der Behandlungspfanne bzw. in einer Vertiefung fest verankerte Masse gewonnen, in der die Vorlegierung festhaftet und die vollständig für die aufzufüllende Restschmelze zugängig ist. Auf diese Weise wird die VorlegierungIn either case, the rapidly cooling small amount of crystallizing liquid melt combines with the ladle lining and the parts of the master alloy more or less surrounded by it, without entering into any appreciable reaction with it, d. In other words, there is no "over-treated" melt manufactured. As a result, one is firmly anchored at the bottom of the treatment pan or in a recess Mass obtained, in which the master alloy adheres firmly and completely for the remaining melt to be filled is accessible. This way the master alloy becomes

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bis zu ihrer Auflösung am Boden der Pfanne in einer Schmelzverankerung gehalten, bis ihre Auflösung herbeigeführt und dabei auch die »eingefrorene« Bodenschmelze von der Gesamtschmelze aufgenommen ist.Maintained in an enamel anchorage at the bottom of the pan until it dissolves until it dissolves brought about and the "frozen" bottom melt is also absorbed by the total melt.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders für den Einsatz von Vorlegierungen mit einem Magnesiumgehalt bis zu etwa 15 %, die neben anderen für die Behandlung von Gußeisenschmelzen zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit verwendet werden. Die bestgeeigneten Vorlegierungen und die jeweils bestgeeignete Körnung lassen sich je nach Betriebsbedingungen durch einfache Versuche feststellen. The method according to the invention is particularly suitable for the use of master alloys with a magnesium content up to about 15%, among others used for the treatment of molten cast iron for the production of spheroidal graphite cast iron will. The most suitable master alloys and the most suitable grain size can be selected depending on the Determine operating conditions through simple experiments.

Es ist zu vermeiden,, daß besonders reaktionsfreudige Legierungen beim »Einfrieren« mit Schmelze vollständig überdeckt und dabei übermäßig erhitzt werden, da es bei der nachfolgenden Auffüllung der Pfanne mit der restlichen Schmelze von hoher Temperatur zu explosionsartigen Reaktionsabläufen kommen kann.Avoid being particularly reactive Alloys are completely covered with melt during »freezing« and are excessively heated in the process, as it is with the subsequent filling of the pan with the remaining high temperature melt can lead to explosive reaction processes.

Das erfindungsgemäße Verfahren weist erhebliche Vorteile auf. Die am Boden der Behandlungspfanne in einer kleinen Menge noch heißen, aber erstarrten Eisens verankerte Vorlegierung kann völlig frei und durch apparative Maßnahmen ungehindert mit der nachzufüllenden und -zu behandelnden Roheisenschmelze reagieren. Hierdurch wird eine gute Durchwirbelung und Durchspülung der Schmelze bewirkt, und die Reaktionsprodukte werden gut abgeschieden. Die Reaktion läuft'mit einer guten Vorlegierungsausbeute, die ihrerseits abhängig ist von der Art der verwendeten Vorlegierung und von der Temperatur. Auf Grund der starken Badbewegung wird gleichfalls eine homogene Schmelze erzielt.The method according to the invention has considerable advantages. The one at the bottom of the treatment pan Master alloy anchored in a small amount of still hot but solidified iron can be completely free and unhindered by apparatus measures with the pig iron melt to be refilled and treated react. This results in a good swirling and flushing of the melt, and the reaction products are separated out well. The reaction runs with a good master alloy yield, which in turn depends on the type of master alloy used and on the temperature. Due to the strong movement of the bath, it is also a homogeneous melt is achieved.

An Hand der Beispiele wird die Erfindung näher erläutert.The invention is explained in more detail using the examples.

Beispiel 1example 1

Eine für 11 flüssiges Eisen berechnete und mit feuerfester Masse ausgekleidete Behandlungspfanne wird so hergerichtet, daß sich in der besonders dick ausgelegten feuerfesten Masse des Pfannenbodens eine oben offene Tasche von 300 mm DurchmesserA treatment pan calculated for 11 molten iron and lined with refractory mass is prepared so that it is in the particularly thick refractory mass of the pan bottom an open top pocket with a diameter of 300 mm

ίο und 250 mm Tiefe befindet. Nach einer Vorwärmung der Pfanne werden in diese Tasche etwa faust- bis doppelfaustgroße Brocken einer Vorlegierung mit 84% Ni, 15% Mg, 1 % Mischmetall gegeben. Die Vorlegierungsmenge von 7,2 kg ist für die Behandlung von 800 kg Gußeisen berechnet.ίο and 250 mm deep. After preheating The pan is filled with chunks of a master alloy the size of a fist or a double fist 84% Ni, 15% Mg, 1% mischmetal given. The pre-alloy amount of 7.2 kg is for treatment calculated from 800 kg of cast iron.

Eine kristallierende Restschmelze von etwa 30 kg Gewicht wurde in erkaltendem Zustand — aber noch flüssig — in die die Vorlegierung enthaltende Tasche am Boden der Behandlungspfanne gegossen. Die Schmelze erstarrte dort sehr rasch. Die vorhandenen . Vorlegierungsbrocken »froren« ohne nennenswerte Reaktion in dem entstehenden glühenden' Gußblock so ein, daß sie noch teilweise aus diesem Block herausragten. A crystallizing residual melt weighing around 30 kg was in a cooling state - but still liquid - poured into the pocket containing the master alloy at the bottom of the treatment pan. the Melt solidified there very quickly. The existing. Lumps of master alloy "froze" without anything worth mentioning Reaction in the resulting glowing cast ingot in such a way that they still partially protruded from this ingot.

Sofort nach dem Einfrieren — wobei ein Erkalten des Gußblockes und auch ein zu weitgehendes Vorwärmen der Vorlegierung im Gußblock vermieden wird — werden 800 kg flüssiges Gußeisen mit einer Temperatur von 1500° C in die Pfanne gegossen. Die Reaktion verlief ruhig, die Vorlegierung und das die Vorlegierung teilweise umgebende Eisen lösten sich schnell auf. Beim Impfen der Schmelze mit Ferrosilizium wurden noch 1420⁰C gemessen.Immediately after freezing - avoiding cooling of the cast block and excessive preheating of the master alloy in the cast block - 800 kg of liquid cast iron at a temperature of 1500 ° C are poured into the pan. The reaction proceeded calmly, the master alloy and the iron partially surrounding the master alloy dissolved quickly. When the melt was inoculated with ferrosilicon, 1420 ^° C. were measured.

C
7oC.
7o Mn
7oMn
7o P
7oP.
7o Analyse
S
7oanalysis
S.
7o Si
7oSi
7o Ni
7oNi
7o Mg
7oMg
7o Gußeisen Cast iron 3,8
3,8
3,83.8
3.8
3.8 0,32
0,33
0,310.32
0.33
0.31 0,035
0,035
0,0350.035
0.035
0.035 0,035
0,010
0,0100.035
0.010
0.010 1,5
1,5
■ 2,41.5
1.5
■ 2.4 0,2
1,0
0,90.2
1.0
0.9 Behandeltes Gußeisen Treated cast iron 0,064
0,0580.064
0.058 geimpftes Gußeisen inoculated cast iron

Beispiel 2Example 2

Die im ersten Beispiel beschriebene Behandlungspfanne mit einer jedoch etwas nach unten erweiterten »Behandlungstasche« im Pfannenboden mit den Abmessungen 250 mm Tiefe und 300 mm Durchmesser oben (300 bis 350 mm Durchmesser unten) wurde vorgewärmt und so mit einer kristallisierenden, aber noch nicht erstarrten Gußeisenschmelze gefüllt, daß die im Boden der Pfanne befindliche »Behandlungstasche« nahezu halbvoll war. Ohne daß eine nennenswerte Reaktion stattfand, konnten 10 kg einer Vorlegierung enthaltend 10% Mg, 0,8 % Mischmetall, 1 bis 4% Ca, etwa 35% Fe, Rest Si, in einer Stückgröße von etwa 20 bis 80 mm Durchmesser in die erstarrende Schmelze gedrückt und darin so eingefroren werden, daß die Stücke nach oben unbedeckt blieben. Danach erfolgte die Zugabe von 850 kg Gußeisen mit einer Temperatur von 1490° C, die Reaktion verlief nicht sonderlich heftig und nahezu ohne Auswurf. Ein Aufschwimmen der Vorlegierung erfolgte nicht. Beim Impfen der Schmelze wurden noch 1400° C gemessen.The treatment pan described in the first example with one that is slightly widened downwards "Treatment bag" in the bottom of the pan with a depth of 250 mm and a diameter of 300 mm above (300 to 350 mm diameter below) was preheated and so with a crystallizing, but cast iron melt that had not yet solidified was filled so that the "treatment bag" in the bottom of the pan was almost half full. Without that one worth mentioning Reaction took place, 10 kg of a master alloy containing 10% Mg, 0.8% mischmetal, 1 to 4% Ca, about 35% Fe, the remainder Si, in one piece size about 20 to 80 mm in diameter pressed into the solidifying melt and frozen in it that the pieces remained uncovered at the top. Then 850 kg were added Cast iron with a temperature of 1490 ° C, the reaction was not particularly violent and almost without ejection. The master alloy did not float up. When inoculating the melt were still 1400 ° C measured.

C
7oC.
7o Mn
%Mn
% P
7oP.
7o Analyse
S
7oanalysis
S.
7o Si
7oSi
7o Ni
7oNi
7o Mg
7oMg
7o Gußeisen Cast iron 3,8
3,8
3,83.8
3.8
3.8 0,31
0,32
0,300.31
0.32
0.30 0,035
0,035
0,0350.035
0.035
0.035 0,035
0,008
0,0090.035
0.008
0.009 1,4
2,0
2,81.4
2.0
2.8 0,2
0,2
0,20.2
0.2
0.2 Behandeltes Gußeisen Treated cast iron 0,059
0,0600.059
0.060 geimpftes Gußeisen inoculated cast iron

Beispiel 3Example 3

Gearbeitet wurde mit der gleichen. Behandlungspfanne und mit der gleichen Vorlegierung, wie sie im zweiten Beispiel beschrieben sind. Die Arbeitsmethode wurde nur insofern geändert, als die Zugabe der Vorlegierung in Form eines Briketts (»Formlinge«) erfolgte, weil dessen Handhabung einfacher als die Handhabung einer körnigen Vorlegierung ist. Zur Herstellung des Briketts würden 10 kg Vorlegierung des Beispiels 2 auf eine Körnung kleiner als 10 mm gebrochen und unter Zusatz von etwas Ferrosilizium-Feinkom zur Verbesserung der Korncharak-The same was used for work. Treatment pan and with the same master alloy as her are described in the second example. The working method was only changed insofar as the addition the pre-alloying took place in the form of a briquette ("briquettes") because it is easier to handle than the Handling a granular master alloy is. 10 kg of master alloy would be required to produce the briquette of Example 2 broken down to a grain size of less than 10 mm and with the addition of some ferrosilicon fine grain to improve the grain character

teristik und unter Zusatz eines Bindemittels nach bekannten Verfahren zum Brikett genügend hoher Festigkeit geformt.teristics and with the addition of a binder according to known methods to the briquette sufficiently higher Shaped strength.

Das etwa 13 kg schwere Brikett (250 mm Durchmesser) wurde von der in der Bodentasche der Behandlungspfanne befindlichen kristallisierenden Schmelze nach dem Eindrücken gebunden. Behandelt wurden wiederum 850 kg Gußeisen mit einer Temperatur von 1500⁰C. Auswurf von Schmelze und Aufschwimmen von Vorlegierung wurden nicht beobachtet. Beim Impfen der Schmelze sind noch 1400⁰C gemessen worden.The approximately 13 kg briquette (250 mm diameter) was bound by the crystallizing melt in the bottom pocket of the treatment pan after it had been pressed in. 850 kg of cast iron at a temperature of 1500 ^° C. were again treated. Ejection of melt and floating of master alloy were not observed. When inoculating the melt, 1400 ^° C. were still measured.

C
%C.
% Mn
%Mn
% P
%P.
% Analyse
S
%analysis
S.
% Si
%Si
% Ni
%Ni
% Mg
7oMg
7o Gußeisen Cast iron 3,8
3,7
3,83.8
3.7
3.8 0,28
0,31
0,300.28
0.31
0.30 0,035
0,035
0,0350.035
0.035
0.035 0,031
0,009
0,0100.031
0.009
0.010 1,3
2,1
2,71.3
2.1
2.7 0,2
0,2
0,20.2
0.2
0.2 Behandeltes Gußeisen Treated cast iron 0,058
0,0590.058
0.059 geimpftes Gußeisen inoculated cast iron

Claims (4)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit durch Behandlung von Eisenschmelzen mit Vorlegierungen, dadurch gekenn- »o zeichnet, daß die stückige Vorlegierung mit einer möglichst geringen und zur Abdeckung der Vorlegierung unzureichenden Menge im Erstarrungsintervall befindlichen Schmelze am Boden des Behandlungsgefäßes in Kontakt gebracht und as die in der erstarrten Schmelze verankerte Vorlegierung mit der restlichen Roheisenschmelze hoher Temperatur übergössen wird.1. Process for the production of spheroidal graphite cast iron by treating molten iron with master alloys, characterized in that the lumpy master alloy with the smallest possible amount in the solidification interval that is insufficient to cover the master alloy brought into contact with the melt located at the bottom of the treatment vessel and as the master alloy anchored in the solidified melt is higher with the rest of the pig iron melt Temperature is poured over. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlegierung in eine vorgelegte Menge im Erstarrungsintervall befindliche Schmelze eingebracht wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the master alloy is presented in a Amount of melt located in the solidification interval is introduced. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die vorgelegte Vorlegierung von der im Erstarrungsintervall befindlichen Schmelze übergössen wird.3. The method according to claim 1, characterized in that the presented master alloy of the is poured over the melt located in the solidification interval. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Vorlegierungsstücke in Form von Briketts oder Formungen verwendet werden, die ganz oder teilweise aus Vorlegierung bestehen.4. The method according to claims 1 to 3, characterized in that pre-alloy pieces in the form of briquettes or moldings made entirely or partially of master alloy exist.