DE1758268B2 - Process for the treatment of a cast iron melt for the production of spheroidal graphite cast iron - Google Patents

Description

1515th

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung einer Gußeisenschmelze zur Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen, bei dem durch einen feuerfesten Überzug geschützte Magnesiumstücke mit Hilfe einer Tauchglocke in eine in einer offenen Pfanne befindliche Schmelze eingetaucht werden (österreichische Patentschrift 1 77 794).The invention relates to a method for treating a cast iron melt for the production of spheroidal graphite cast iron, in the case of the magnesium pieces protected by a refractory coating with the help of a Immersion bell can be immersed in a melt located in an open pan (Austrian patent specification 1 77 794).

Bei diesem bekannten Verfahren werden Reinmagnesium oder an Magnesium reiche Legierungen zunächst mit einer Magnesiumoxydschicht umgeben; das erhaltene Produkt wird umwickelt und dann mit Hilfe eines geeigneten Halters in die Schmelze versenkt. Da dieser Vorgang sich in einem offenen Schmelzenbehälter abspielt und die Schutzschicht aus Blech und Magnesiumoxyd nur dazu dient, die Reaktion so lange zu verzögern, bis das Metall in tiefere Badschichten gebracht wurde, verläuft dann die Reaktion sehr heftig und erreicht einen schlechten Wirkungsgrad. Das meistverwendete Magnesiumoxyd ist zudem noch teurer als Reinmagnesium.In this known process, pure magnesium or alloys rich in magnesium are initially used surrounded with a layer of magnesium oxide; the product obtained is wrapped and then with the help of a suitable holder sunk into the melt. Because this process takes place in an open melt container and the protective layer of sheet metal and magnesium oxide only serves to keep the reaction going for so long delay until the metal has been brought into deeper bath layers, then the reaction is very violent and reaches poor efficiency. The most commonly used magnesium oxide is also more expensive than pure magnesium.

Durch das deutsche Gebrauchsmuster 16 87 979 und die deutsche Auslegeschrift 10 40 577 ki es bereits bekanntgeworden, einen zur Behandlung einer Metallschmelze dienenden Behandlungszusatz mit einer schützenden Schicht unterschiedlicher Dicke und bevorzugt einseitigem Angriff des Zusatzes durch die Schmelze einzufünren. Der geschützte Metallzusatz wird ebenfalls mit Hilfe einer Tauchglocke am Boden einer Schmelze zugeführtThrough the German Utility Model 16 87 979 and German Auslegeschrift 10 40 577 there ki already known, a serving of treating a molten metal treatment additive with a protective layer of different thickness and preferably unilateral engagement of the additive through the melt einzufünren. The protected metal additive is also fed into a melt with the help of a diving bell at the bottom

Des weiteren ist es in der Eisenmetallurgie, beispielsweise durch die US-Patentschrift 26 62 008, die belgische Patentschrift 5 54 400 oder auch die französische Patentschrift 14 96 242, bekanntgeworden, die Reaktion eines Behandlungsmittels mit einer Eisenschmelze durch unterschiedlichen Oberflächenschutz zu steuern. Allerdings erfolgte die Behandlung hier nicht notwendigerweise zur Ausscheidung von Kugelgraphit.Furthermore, it is in ferrous metallurgy, for example by US Pat. No. 2,662,008, which Belgian patent specification 5 54 400 or the French patent specification 14 96 242, which became known Reaction of a treatment agent with an iron melt due to different surface protection steer. However, the treatment here did not necessarily take place to precipitate spheroidal graphite.

Bei dem Verfahren der eingangs genannten Art war aber der Herstellungspreis des von einer Schicht aus Magnesiumoxyd umschlossenen Magnesiums innerhalb eines Blechkastens zu teuer. Darüber hinaus war, wie gesagt, eine unvollständige Reaktion in Kauf zu nehmen.In the case of the method of the type mentioned at the beginning, however, the production price was based on one layer Magnesium oxide enclosed magnesium inside a sheet metal box is too expensive. In addition, was how said to accept an incomplete reaction.

Ein solches Herstellungsverfahren soll nun hinsichtlich der Herstellung des Produktes zur Regelung der Reaktion vereinfacht werden, wobei ein geringerer Gestehungspreis erreicht werden soll, andererseits soll im Verfahrensablauf eine vollständige Reaktion erreicht werden, die sich leicht an möglichst jeden Sonderfall anpassen lassen soll.Such a manufacturing method is now to regulate the production of the product Reaction to be simplified, whereby a lower cost price should be achieved, on the other hand should a complete reaction can be achieved in the course of the process, which can easily be adapted to any special case possible should be adjusted.

Erreicht wird dies bei einem Verfahren zur Behandlung einer Gußeisenschmelze zur Herstellung von KuEelgraohit-Gußeisen der eingangs genannten Art dadurch, daß Magnesiumstücke verwendet werden, die sich untereinander durch die Dicke ihrer feuerfesten Überzüge unterschieden. Dies bringt den Vorteil mit sich, daß nicht einzelne Metallstücke mit einer unterschiedlichen und damit schwierig herzustellenden Umhüllung versehen werden müssen, da das einzelne Stück gleichmäßig, die Stücke untereinander aber ungleichmäßig überzogen werden. Ein gleichmäßiges Überziehen eines einzelnen Stückes ist offensichtlich einfacher durchzuführen. Auch ist bei untereinander unterschiedlichen Stücken noch nachträglich durch einfache Auswahl eine einfache Anpassung an den Einzelfall ohne weiteres möglich. Dieser feuerfeste Überzug schmilzt nicht ab, sondern platzt nach Durchdringen der Wärme bis zum metallischen Kern der Stücke ab. Dies ist auf das Verdampfen des metallischen Magnesiums zurückzuführen.This is achieved in a method for treating molten cast iron for the production of KuEelgraohit cast iron of the type mentioned in that magnesium pieces are used which differed from each other by the thickness of their refractory coatings. This has the advantage that not individual pieces of metal with a different and thus difficult to manufacture Wrapping must be provided because the individual piece is uniform, but the pieces are below each other are unevenly coated. Even coating of a single piece is evident easier to do. Even if the pieces are different from one another, it is still through afterwards simple selection a simple adaptation to the individual case is easily possible. This refractory The coating does not melt, but bursts after the heat has penetrated to the metallic core of the pieces. This is due to the evaporation of the metallic magnesium.

Es stellt sich keinerlei heftige Reaktion in dem Augenblick ein, wo in die Schmelze die umhüllten Magnesiumstücke eingeführt werden, wodurch Pfannen üblicher Art verwendet werden können; die Dauer der Reaktion, von der der Behandlungswirkungsgrad abhängt, wird somit als Funktion der Aufbrauchdauer der umhüllten Stücke verlängert, wodurch man bei geringen Kosten einen zufriedenstellenden Wirkungsgrad erreicht. Der explosive Vorgang, den das Einbringen von Magnesium in eine Gußeisenschmelze sonst darstellt, wird einwandfrei beherrscht.There is no violent reaction at the moment when the melt is enveloped Magnesium pieces are introduced, whereby pans of the usual type can be used; the duration of the Response, on which the treatment efficiency depends, is thus a function of the consumption time of the enveloped pieces are elongated, resulting in a satisfactory efficiency at low cost achieved. The explosive process caused by the introduction of magnesium into molten cast iron otherwise represents is mastered perfectly.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert werden, in denenExemplary embodiments of the invention will now be described in more detail with reference to the drawings are explained in which

F i g. 1 eine schematische Darstellung im Vertikalschnitt durch ein Material zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigt;F i g. 1 is a schematic representation in vertical section through a material for performing the shows method according to the invention;

Fig.2, 3 und 4 sind Teilansichten einer Pfanne, die einen Teil dieser Maßnahme bildet, wobei der progressive Verbrauch eines Magnesiumstücks darge stellt ist.Figures 2, 3 and 4 are partial views of a pan which forms part of this measure, showing the progressive consumption of a piece of magnesium is.

Nach Fig. 1 ist eine Pfanne mit feuerfester Auskleidung, die ein flüssiges Metall, beispielsweise die Schmelze F, enthält, im oberen Teil durch einen einfach aufgelegten Deckel 2 abgeschlossen. Die Höhe der Pfanne ist vorteilhaft groß gegenüber ihrer Basisfläche. Der Deckel 2 besitzt Öffnungen 3 zum Auslaß der aus der Behandlung resultierenden Rauchgase. Der Deckel 2 wird von einer Stange 4 durchsetzt, die an ihrem unteren Ende in eine Tauchglocke 5 übergeht, deren Wandungen von Öffnungen 6 durchsetzt sind. In an sich bekannter Weise dient die Glocke 5 dazu, am Boden der Pfanne 1 Behandlungsmetall einzuführen.According to FIG. 1, a pan with a refractory lining, which contains a liquid metal, for example the melt F , is closed in the upper part by a cover 2 that is simply placed on it. The height of the pan is advantageously large compared to its base area. The cover 2 has openings 3 for the outlet of the smoke gases resulting from the treatment. The cover 2 is penetrated by a rod 4, which merges at its lower end into a diving bell 5, the walls of which are penetrated by openings 6. In a manner known per se, the bell 5 is used to introduce treatment metal 1 at the bottom of the pan.

Bei dem Behandlungsmetall handelt es sich um reines Magnesium, das in Form von Metallstücken Ta, Tb und 7c vorliegt, die mit einer Hülle oder einem Überzug aus einer feuerfesten Masse 8a, 86, 8c, beispielsweise einer Silikoaluminiummasse, umgeben sind.The treatment metal is pure magnesium, which is in the form of metal pieces Ta, Tb and 7c, which are surrounded by a shell or a coating of a refractory mass 8a, 86, 8c, for example a silica-aluminum mass.

Die Stücke 7a, Tb... aus Magnesium erhält man, indem man einfach im Handel erhätliche Blöcke oder Barren aus Magnesium teilt. Gegebenenfalls können diese Barren oder Blöcke aus Magnesium als Ganzes, ohne in Stücke zerbrochen zu werden, verwendet werden. Stücke aus reinem Magnesium werden in einen Brei einer feuerfesten Masse getaucht und in Luft getrocknet. Sie sind dann mit einer feuerfesten Kruste 8 überzogen; die so erhaltenen Kuchen sind nach Aushärtung dieser Kruste verwendbar.Pieces 7a, Tb ... made of magnesium are obtained by simply dividing blocks or bars made of magnesium that are available in stores. If necessary, these ingots or blocks of magnesium can be used as a whole without being broken into pieces. Pieces of pure magnesium are dipped in a slurry of refractory mass and dried in air. They are then covered with a refractory crust 8; the cakes obtained in this way can be used after this crust has hardened.

Beim Beispiel nach F i g. 1 und nach der Erfindung verwendet man vorteilhaft Kuchen unterschiedlicherIn the example according to FIG. 1 and according to the invention, cakes of different types are advantageously used

Abmessungen und Masse, die mit feuerfesten Schichten unterschiedlicher Dicke versehen sind. Diese verschie-Jenen Dicken erhält man, indem man entweder die Metallstücke in feuerfestem Schlamm unterschiedlicher Viskosität härtet oder indem man sie nacheinander, und zwar in unterschiedlicher Zahl, in em und demselben Brei härtet, nachdem Zwischentrocknungen zwischen den verschiedenen Eintauchvorgängen vorgenommen wurden. F i g. 1 zeigt von oben nach unten Stücke 7 a, 7b, 7c zunehmender Dicke, die mit feuerfesten Schichten 8a, ι ο 8b, 8c zunehmender Dicke überzogen sindDimensions and mass provided with refractory layers of different thicknesses. These different thicknesses are obtained either by hardening the pieces of metal in refractory slurry of different viscosity or by hardening them one after the other, namely in different numbers, in one and the same paste, after intermediate drying has been carried out between the different immersion processes. F i g. 1 shows, from top to bottom, pieces 7a, 7b, 7c of increasing thickness, which are coated with refractory layers 8a, ι o 8b, 8c of increasing thickness

Mit Hilfe dieses Behandlungsmittels kann man wie folgt arbeiten: Sobald die Pfanne 1 mit flüssigem Gußeisen bzw. Schmelze F gefüllt ist, legt man den Deckel 2 auf diese Pfanne auf, nachdem man am Deckel ι s die Stange 6 und die Glocke 5, in deren Innerem beispielsweise drei Stücke Magnesium mit Überzug aufgestapelt sind, gelagert hat Wird der Deckel 2 auf die Pfanne 1 gelegt, so befindet sich die Glocke 5 am Boden der Pfanne.With the help of this treatment agent you can work as follows: As soon as the pan 1 is filled with liquid cast iron or melt F , the lid 2 is placed on this pan, after the rod 6 and the bell 5, in which on the lid ι s Inside, for example, three pieces of magnesium with a coating are stacked, stored. If the lid 2 is placed on the pan 1, the bell 5 is at the bottom of the pan.

Zu Beginn stellt sich während einiger Sekunden überhaupt keine Reaktion ein, weil die feuerfeste Schicht der Stücke das Reinmagnesium gegen Kontakt mit der Schmelze schützt. Die dünnste Kruste 8a eines der Magnesiumstücke 7a jedoch erwärmt sich schneller und, sobald die Oberflächentemperatur des Magnesiums durch Wärmeübergang durch diese Kruste eine Größe erreicht hat, bei der Schmelzen und Verdampfen eintritt, verdampft das Magnesium, wodurch diese dünne Kruste zerbricht und die bekannte Reaktion ausgelöst wird. Wie ein Vergleich der F i g. 1 und 2 zeigt, wird das kleinste Stück 7a (Fig. 1), dessen Kruste 8a als erste gebrochen wird, schnell in einer heftigen Reaktion verbraucht, die etwa 10 Sekunden dauert. Im Verlauf dieser Reaktion verdampft das kleinste Magnesiumstückchen 7a schnell, und der Magnesiumdampf durchsetzt die öffnungen 6 der Tauchglocke 5 und steigt gegen die Oberfläche des schmelzflüssigen Gußeisens F auf. Während dieses Hochsteigens des Magnesiums durch die Schmelze F wird die Behandlungsreaktion erzeugt. Es ist vorteilhaft, daß die Pfanne 1 eine große Höhe besitzt, um so für das Aufsteigen des Magnesiums einen längstmöglichen Weg und damit eine Kontaktdauer des Magnesiums mit der Schmelze, die so lang wie möglich ist, zu bieten. So läuft also die erste Stufe der Reaktion ab.At the beginning there is no reaction at all for a few seconds because the refractory layer of the pieces protects the pure magnesium against contact with the melt. The thinnest crust 8a of one of the magnesium pieces 7a, however, heats up faster and, as soon as the surface temperature of the magnesium has reached a size due to heat transfer through this crust, in which melting and evaporation occurs, the magnesium evaporates, which breaks this thin crust and triggers the known reaction will. As a comparison of the F i g. 1 and 2, the smallest piece 7a (Fig. 1), the crust 8a of which is the first to be broken, is quickly consumed in a violent reaction lasting about 10 seconds. In the course of this reaction, the smallest piece of magnesium 7a evaporates quickly, and the magnesium vapor passes through the openings 6 of the immersion bell 5 and rises against the surface of the molten cast iron F. During this rise of the magnesium through the melt F , the treatment reaction is generated. It is advantageous that the ladle 1 has a great height, so as to offer the longest possible path for the magnesium to rise and thus a contact time of the magnesium with the melt which is as long as possible. So this is how the first stage of the reaction works.

Im folgenden soll ein numerisches Beispiel gegeben werden: 21 Gußeisen wurden mit 2,4 kg reinem Magnesium behandelt, das sich aus einem Stück 7a von 700 g, überzogen mit einer feuerfesten Kruste 8a von 1 mm Dicke, einem Stück 7b von 800 g, überzogen mit einer feuerfesten Kruste Sb von 2 mm Dicke, und einem Stück 7c von 900 g, überzogen mit einer Kruste 8c von 3 mm Dicke, zusammensetzte. Dies entspricht einer Magnesiumzugabe von 0,12%.A numerical example is given below: 21 cast irons were treated with 2.4 kg of pure magnesium, consisting of a piece 7a of 700 g coated with a refractory crust 8a of 1 mm thickness, a piece 7b of 800 g with a refractory crust Sb of 2 mm thick, and a piece 7c of 900 g covered with a crust 8c of 3 mm thick. This corresponds to an addition of 0.12% magnesium.

Die Schmelze besaß bei 1400⁰C vor der Behandlung folgende Analysenwerte: Kohlenstoff 3,60%, Silicium 2%, Schwefel 0,010% und enthielt nach der Behandlung 0,028% Magnesium und einen vernachlässigbaren Schwefelendgehalt, der Graphit lag völlig in Kugelform vor. Der Wirkungsgrad des Magnesiums R wurde nach folgender Formel berechnet:The melt had ^{the following analytical values at 1400 °} C. before the treatment: carbon 3.60%, silicon 2%, sulfur 0.010% and after the treatment contained 0.028% magnesium and a negligible final sulfur content; the graphite was completely spherical. The efficiency of magnesium R was calculated using the following formula:

R = R =

Zurückgebliebenes Magnesium + 12/16 (Anfangsschwefel-Endschwefel) · 100Residual magnesium + 12/16 (initial sulfur-final sulfur) x 100

Zugesetztes MagnesiumAdded magnesium

wobei der Koeffizient 12/16 das Verhältnis zwischen den Atomgewichten von Magnesium und Schwefel darstellt. Ersetzt man die Komponenten dieser Formel durch ihre Werte beim betrachteten Beispiel, so erhält manwhere the coefficient 12/16 represents the ratio between the atomic weights of magnesium and sulfur. If the components of this formula are replaced by their values in the example under consideration, one obtains

R =R =

O020 + 0.007 "Ο.ΐ2(1 100 = 29%.O020 + 0.007 "Ο.ΐ2 (1 100 = 29%.

Der Wirkungsgrad von 29% ist sehr zufriedenstellend und erlaubt es. Kugelgraphil-Gußeisen unter wesentlich günstigeren wirtschaftlichen Bedingungen zu erhalten als bei Verwendung von Legierungen aus, Ferrosilicomagnesium. The efficiency of 29% is very satisfactory and allows it. Ductile iron cast iron under essential to obtain more favorable economic conditions than when using alloys made of ferrosilicon magnesium.

Hierzu 1 Biatt ZeichnungenIn addition 1 Biatt drawings

Claims (1)

Patentanspruch:Claim: Verfahren zur Behandlung einer Gußeisenschmelze zur Herstellung von Kugelgraphit-Gußeisen, bei dem durch einen feuerfesten Überzug geschützte Magnesium-Stücke mit Hilfe einer Tauchglocke in eine in einer offenen Pfanne befindliche Schmelze eingetaucht werden, dadurch gekennzeichnet, daß Magnesium-Stücke verwendet werden, die sich untereinander durch die Dicke ihrer feuerfesten Überzüge unterscheiden.Process for the treatment of a cast iron melt for the production of spheroidal graphite cast iron, in the magnesium pieces protected by a refractory coating with the help of a diving bell a melt located in an open pan is immersed, characterized in that that magnesium pieces are used, which are interconnected by the thickness of their distinguish refractory coatings.