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Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit Die Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Gußeisen mit Kugelgraphit, dessen
Schmelze bis zu 0,2 % Schwefel enthalten kann, durch eine Schmelzbehandlung mit
einer Calciumfluorid enthaltenden Schlacke.
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Der Begriff Kugelgraphit umfaßt neben der reinen Kugelform auch andere
Ausscheidungsformen des Kohlenstoffs, die nicht linsen- oder schuppenförmig sind.
Durch die kugelige Graphitausbildung kann man die physikalischen Eigenschaften des
Gußeisens erheblich verbessern und die Verwendbarkeit der Schmelze erweitern.
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Zur Erzeugung von Gußeisen mit Kugelgraphit ist es seit längerem bekannt,
der Schmelze vor dem Gießen Magnesium, Cer oder ein Mischmetall zuzusetzen. Wegen
der hohen Kosten solcher Zusätze und anderer Schwierigkeiten sucht man diesen Zusatz
so gering wie möglich zu halten.
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Zur Verbesserung der Reaktion der Schmelze mit dem Zusatz ist es weiter
bekannt, die Schmelze vor dem »Impfen« mit dem Zusatz mit einer Schlacke zu behandeln.
Man konnte jedoch bisher in basisch ausgekleideten Kupolöfen nur basische Schlacken
und in sauer ausgekleideten Kupolöfen nur saure Schlacken verwenden, um das Mauerwerk
des Ofens nicht zu schädigen. Nur neutral ausgekleidete Öfen vertragen beide Schlacken.
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Bei basisch ausgekleideten Öfen ist es bekannt, eine Schlacke zu verwenden,
die Calciumfluorid und Magnesiumcarbonat enthält. Der dabei benutzte Magnesit ist
jedoch verhältnismäßig teuer. Die Kosten lassen sich auch durch Verringerung des
Magnesitanteils nicht senken, weil dann andere technische Schwierigkeiten auftreten.
Außerdem muß bei diesem bekannten Verfahren die Schmelze einen Schwefelgehalt von
weniger als 0,02 % haben, wenn man ein für die kugelige Ausbildung des Graphits
geeignetes Gußeisen erhalten will. Eine so weitgehende Entschwefelung der Schmelze
kommt teuer.
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Ähnliche Schwierigkeiten entstehen in Kupolöfen mit saurem Futter,
das üblicherweise für eine breite Produktionsbasis vorgesehen ist. Solche Kupolöfen
werden mit Chargen mit erheblichem Anteil von Kreislaufmaterial aus früheren Gießprozessen
beschickt. Das Kreislaufmaterial zusammen mit dem üblichen Anteil Eisenschrott führt
vom Koks her zu einem hohen Schwefelgehalt der Schmelze. Für Gußeisen mit Kugelgraphit
soll bei den bekannten Zusätzen der Schwefelgehalt der Schmelze jedoch nur bei 0,006
bis 0,02 % liegen. Wenn man den Verbrauch der Zusätze zur Bildung des Kugelgraphits
bereits beim Entschwefeln der Schmelze verhindern will, war man deshalb und in Ermangelung
saurer Behandlungsschlacken bei sauer ausgekleideten Kupolöfen bisher gezwungen,
mit Schmelzen mit hohem Roheisengehalt zu beginnen und diese Schmelze in besonderen
Arbeitsgängen zu entschwefeln und dann erst den Zusatz zur Bildung des Kugelgraphits
zuzusetzen. Dieses Vorgehen ist zeitraubend und kostspielig.
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Die Erfindung hat deshalb die Aufgabe, die Anforderungen an die Schwefelreinheit
der Schmelze zu verringern und die Behandlungsschlacke zu verbilligen.
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Die Erfindung erzielt dies dadurch, daß eine Behandlungsschlacke verwendet
wird, die aus 15 bis 21% einer Calcium-Halogen-Verbindung, 3 bis 100/0 Kohlenstoff
und als Rest aus 69 bis 82 % Calcium-Magnesium-Carbonat besteht und anschließend,
wie an sich bekannt, ein Zusatz wie Magnesium zur Bildung der sphärolithischen Graphitstruktur
in die Schmelze eingeführt wird. Schlacken mit Calcium-Magnesium-Carbonat, d. h.
Dolomit-Anteil, sind wesentlich billiger als solche mit Magnesit-Anteil. Man kann
deshalb den Dolomit-Anteil zur wirksamen Entschwefelung erhöhen, ohne in den Kostenbereich
von Schlacken mit Magnesit-Anteil zu kommen. Die kostspielige Entschwefelung der
Schmelze in einem besonderen Arbeitsgang entfällt. Allgemein wird die Gießerei anpassungsfähiger.
Beim
Verfahren nach der Erfindung kann die Schmelze unabhängig von saurer oder basischer
Auskleidung des Ofens bis zu 5 % Kohlenstoff und 0,2 0/0 Schwefelgehalt aufweisen.
Von dieser Ausgangsschmelze kann man dann graues oder weißes Gußeisen oder bei entsprechender
Wärmebehandlung Schmiedeeisen erzeugen. Nach Graphitzusatz bei zu geringem Kohlenstoffgehalt
und Entschwefelung durch die Vorbehandlungsschlacke laut Erfindung kann man mit
einem geringen Zusatz an Magnesium graues Gußeisen mit Kugelgraphit erzeugen. Dabei
genügt ein Zusatz von 0,06 Gewichtsprozent Magnesium, bezogen auf das Gewicht der
Schmelze. An Stelle von Magnesium eignet sich auch Cer oder ein Mischmetall zum
Impfen. Man kann aus einer einzigen Schmelze deshalb durch verschiedene Behandlungen
auf verhältnismäßig einfachem Weg und mit geringen Kosten eine Reihe von Eisensorten
mit verschiedenen Eigenschaften gewinnen.
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Die Behandlungsschlacke soll mindestens 15 Gewichtsprozent einer Calcium-Halogen-Verbindung
enthalten. Eine obere Grenze dafür wurde nicht festgestellt. Erhöht man den Anteil
an Calcium-Halogen-Verbindungen, dann kann man die anderen Schlackenanteile entsprechend
vermindern.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die damit beim Grauguß erzielten
Ergebnisse werden an Hand von Zeichnungen und Beispielen erläutert. Es zeigt F i
g. 1 einen Mikroschnitt in 100facher Vergrößerung aus einem Gußeisen, das in der
Schmelze mit einer Schlacke mit 7,55 Gewichtsprozentanteil Flußspat behandelt wurde,
F i g. 2 einen Mikroschnitt in 100facher Vergrößerung aus einem Gußeisen, das in
der Schmelze mit einer Schlacke mit 11,3 Gewichtsprozentanteil Flußspat behandelt
wurde, F i g. 3 einen Mikroschnitt in 100facher Vergröße-rung aus einem Gußeisen,
das in der Schmelze mit einer Schlacke mit 15,1 Gewichtsprozentanteil Flußspat behandelt
wurde, und F i g. 4 einen Mikroschnitt in 100facher Vergrößerung aus einem Gußeisen,
das in der Schmelze mit 18,8 Gewichtsprozentanteil Flußspat behandelt wurde.
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Beim Mikroschnitt einer Gußeisenprobe nach F i g. 1 enthielt die Behandlungsschlacke
nur 7,55 Gewichtsprozent Calciumfluorid. In der Gußprobe sind nur einige wenige
Graphitkugeln enthalten.