DE19728771C2 - Process for producing a high-carbon, niobium-alloyed gray cast iron alloy using an alloying aid - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer hoch­ gekohlten, Niob-legierten Graugußlegierung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie für Nutzfahrzeug-Bremsscheiben hoher Verschleißbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit benötigt wird. Die DE 195 45 611 C1 befaßt sich mit einer solchen Lamellen- Graugußlegierung für Bremsscheiben mit hoher Lebensdauererwar­ tung und hoher mechanischer und thermischer Beanspruchung für schwere Nutzfahrzeuge. Darüber hinaus betrifft die Erfindung die Verwendung eines Fülldrahtes nach dem Oberbegriff von Anspruch 6. Derartige Fülldrähte sind ihrer Gattung nach beispielsweise aus der DE 40 33 183 A1 oder aus der DE 42 36 727 A1 bekannt.The invention relates to a method for producing a high carbonized, niobium-alloyed gray cast iron alloy according to the generic term of claim 1 as high for commercial vehicle brake discs Wear resistance and thermal conductivity is needed. DE 195 45 611 C1 deals with such a lamella Gray cast alloy for brake discs with a long service life and high mechanical and thermal stress for heavy commercial vehicles. In addition, the invention relates to the Use of a cored wire according to the preamble of claim 6. Such cored wires are for example of their kind known from DE 40 33 183 A1 or from DE 42 36 727 A1.

Im Bereich der gegenüber Personenkraftwagen um ein vielfaches schwereren Nutzfahrzeuge (Nfz), insbesondere bei Fernlastwagen oder Baustellenfahrzeugen, sind die Lebensdauererwartungen we­ sentlich höher als im Pkw-Bereich. Hier wird eine Lebensdauer im Bereich von mehreren Hunderttausend Kilometern für eine Brems­ trommel vor einer erforderlich werdenden Erneuerung erwartet. Die Legierungen der bisher in Nutzfahrzeugen üblichen Bremstrom­ meln sind wegen des wesentlich geringeren spezifischen Beanspru­ chungsniveaus gegenüber Bremsscheiben nicht für diese verwend­ bar. Vielmehr mußte für Nutzfahrzeug-Bremsscheiben eine eigene Graugußlegierung entwickelt und optimiert werden. Diese ist bei­ spielsweise in der erwähnten DE 195 45 611 C1 der erstgenannten Mitanmelderin gefunden. Compared to passenger cars many times over heavier commercial vehicles (commercial vehicles), especially for long-distance trucks or construction site vehicles, the lifespan expectations are we considerably higher than in the car sector. Here is a lifetime in Range of several hundred thousand kilometers for one brake drum expected before a necessary renewal. The alloys of the braking current that has been common in commercial vehicles are because of the much lower specific demands levels compared to brake discs not used for these bar. Rather, it had to have its own for commercial vehicle brake discs Gray cast alloy can be developed and optimized. This is at for example in the aforementioned DE 195 45 611 C1 of the former Co-applicant found.  

Diese Niob-haltige Graugußlegierung erfüllt zwar die Forderungen nach Verschleiß- und Brandrißbeständigkeit, jedoch bietet sie gewisse Probleme beim Zulegieren des hochschmelzenden Niobs. Bisher kann Niob nur in einem Elektroofen zu Eisen zulegiert werden, indem die Eisen- bzw. Graugußlegierung auf ausreichend hohe Temperaturen erhitzt wird, so daß das Niob aufschmilzt und sich mit dem Basismaterial legiert. Abgesehen davon, daß nicht jede Graugießerei einen Elektroofen besitzt, müßte bei den Gie­ ßereien, die einen oder mehrere Elektroofen haben, wenigstens ein Elektroofen für das Legieren der Bremsscheibenlegierung be­ legt werden. Im übrigen ist der Betrieb eines Elektroofens per­ sonalintensiv und mit einem Verschleiß an Ofenausmauerung ver­ bunden, was den Unterhalt des Elektroofens kostspielig macht. Versuche, das Niob im Gießstrahl zuzulegieren, ergaben keine ak­ zeptablen Ergebnisse. Die Niobverteilung war zu ungleichmäßig, nämlich nicht homogen.This gray cast iron alloy containing niobium fulfills the requirements for wear and fire crack resistance, but it offers certain problems when alloying the high-melting niobium. So far, niobium can only be alloyed to iron in an electric furnace be sufficient by reducing the iron or gray cast iron alloy high temperature is heated so that the niobium melts and alloys with the base material. Except that not every gray foundry has an electric furnace, should be with the foundry Foods that have one or more electric ovens, at least an electric furnace for alloying the brake disc alloy be placed. Incidentally, the operation of an electric oven by sonically intensive and with wear on the brick lining bound, which makes the maintenance of the electric furnace expensive. Attempts to add the niobium in the pouring jet did not result in any ak acceptable results. The niobium distribution was too uneven, namely not homogeneous.

Aus der JP 6-116676 A ist es bekannt, einer duktilen, d. h. glo­ bulitischen, Niob-haltigen Graugußlegierung das Niob in einer Eisen/Niob-Vorlegierung zuzugeben. Durch die Zusammensetzung der Legierung soll diese eine hohe Dämpfungseigenschaft erhalten. Durch die spezielle Verabreichungsart der Legierungspartner in Form von Vorlegierungen soll die Herstellung der Legierung ver­ einfacht und ein Aufkohlungsvorgang vermieden werden. Das bedeu­ tet, daß ein bestimmter sonst erforderlicher Kohlenstoffgehalt durch die anderen Legierungspartner substituiert wird. Es geht bei diesem Stand der Technik also um die Substitution von Koh­ lenstoff durch andere Legierungspartner. Demgegenüber geht es bei der im Gattungsteil des vorliegenden Anspruchs 1 angespro­ chenen Legierung um solche Graugußlegierungen, die den Graphit aus tribologischen Gründen in Lamellenform enthalten sollen.From JP 6-116676 A it is known to use a ductile, i.e. H. glo bulitic, niobium-containing gray cast alloy the niobium in one Add iron / niobium master alloy. Due to the composition of the Alloy should have a high damping property. Due to the special method of administration of the alloy partners in The production of the alloy is said to be in the form of master alloys simple and a carburizing process can be avoided. That means tet that a certain otherwise required carbon content is substituted by the other alloy partners. It works in this state of the art, the substitution of Koh lenstoff by other alloy partners. In contrast, it works addressed in the generic part of the present claim 1 Chen alloy around such gray cast iron alloys that the graphite should contain in lamellar form for tribological reasons.

Die EP 693 336 A2 offenbart ein Verfahren zum Herstellen einer hochgekohlten, unter anderem niobhaltigen Graugußlegierung für Bremsscheiben oder Bremstrommeln, bei dem in drei verschiedenen Stufen verfahren wird. In einer ersten Stufe wird mittels stick­ stoffhaltiger Aufkohlungsmittel die Eisenschmelze auf bestimmte Werkstoff-Zielwerte (Wärmeleitfähigkeit, Härte, E-Modul) aufge­ kohlt. In einem zweiten Verfahrensschritt wird die aufgekohlte Grauguß-Schmelze mit den Legierungsmetallen Chrom, Kupfer, Nic­ kel und Molybdän bei mäßigen Gehalten legiert. In einer dritten Stufe werden unter geringem Einsatz verschiedener stickstoffbin­ dender Metalle - u. a. auch Niob - harte Carbonitrid-Kristalle aus der Graugußlegierung ausgeschieden, die später feindispers in dem Grundgefüge des Gußstückes enthalten sind. Bei diesem dreistufigen Verfahren wird in der Stickstoffbindungsstufe nicht nur der Stickstoff, sondern auch Kohlenstoff und das Stickstoff­ bindende Metall in dem Carbonitrid gebunden. Die Stickstoff-bin­ denden Metalle sind somit als Legierungsmetalle für die unmit­ telbare Beeinflussung der Eigenschaften des Werkstoffes zumin­ dest weitgehend verloren.EP 693 336 A2 discloses a method for producing a high-carbon, including niobium-containing gray cast alloy for Brake discs or brake drums, in which in three different Steps. In a first stage, stick  carburizing agent containing iron to certain Target material values (thermal conductivity, hardness, modulus of elasticity) set kohls. In a second step, the carburized Gray cast iron melt with the alloy metals chrome, copper, nic alloy and molybdenum alloyed with moderate contents. In a third Level are using various nitrogen bin with little use dender metals - u. a. also niobium - hard carbonitride crystals excreted from the gray cast iron alloy, which later became finely dispersed are contained in the basic structure of the casting. With this three-step process is not in the nitrogen binding step only nitrogen, but also carbon and nitrogen binding metal bound in the carbonitride. The nitrogen bin ending metals are thus as alloy metals for the immit noticeable influence on the properties of the material least largely lost.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren aufzuzeigen, wie Ni­ ob in Graugußlegierungen, ohne dabei auf einen Elektroofen ange­ wiesen zu sein, wirksam zulegiert und zugleich die Festigkeit der Legierung über das übliche Maß hinaus gesteigert werden kann.The object of the invention is to demonstrate a method such as Ni whether in gray cast iron alloys, without depending on an electric furnace to be pointed, effectively alloyed and at the same time the strength the alloy can be increased beyond the usual level.

Diese Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 und bezüglich des Legierungshilfsmittels bzw. seiner Verwendung durch die Merkmale von Anspruch 6 gelöst.This object is achieved according to the method of the invention by the characterizing features of claim 1 and with respect of the alloying aid or its use by Features of claim 6 solved.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Niob als Ferroniob (FeNb) oder als Niob-Vorlegierung in Granulat-Form unter inten­ sivem Umwälzen innig mit der Schmelze der Grauguß-Vorlegierung in Kontakt gebracht. Dabei wird das Niob durch annähernd verti­ kales Einspulen eines hohlen, drahtförmigen Legierungshilfsmit­ tels, einem sog. Fülldraht, in die Schmelze eingebracht, welches das Niob-Granulat - in einen quasi-endlosen Streifen eines Ei­ senbleches nach Art eines Längsnahtrohres eingerollt - bei etwa konstanter Niobbelegung je Längeneinheit des Legierungshilfsmit­ tels enthält. Aufgrund eines allmählichen Abschmelzens der Ei­ senumhüllung wird das Niobgranulat erst unterhalb der Badober­ fläche an die Schmelze entlassen. Auch das intensive Umwälzen der Schmelze erfolgt durch den gleichen Einspulvorgang. In dem erfindungsgemäß eingesetzten Fülldraht sind nämlich neben dem Niobgranulat auch noch Treibgas-Partikel enthalten, die unter­ halb der Schmelzeoberfläche in der Schmelzehitze Gase entwic­ keln, freisetzen oder abspalten. Bei den Treibgas-Partikeln kann es sich z. B. um Flammkohle und/oder um ein Kunststoffgranulat, insbesondere Polyethylen, handeln. Aufgrund der intensiven Bad­ bewegung und der großen Kontaktfläche zwischen Niob-Granulat und Schmelze der Grauguß-Vorlegierung wird ein fortschreitendes Auf­ lösen der Niob-Granuli auch bei unterhalb des Niob-Schmelz­ punktes liegender Bad-Temperatur bewirkt, weil in der Umgebung eines jeden relativ zur Schmelze bewegten Niob-Granulus ständig aufnahmefähige Graugußschmelze vorhanden ist. Auf diese Weise ist es möglich, das Niob selbst in einer Gießpfanne wirksam zu­ zulegieren. Die Zeit und Intensität der starken Badbewegung be­ stimmt die Aufnahme des zugeführten Niobs in die Schmelze und die Homogenität der Legierung.In the method according to the invention, the niobium is called ferroniob (FeNb) or as a niobium master alloy in granular form under inten active circulation with the melt of the gray cast iron master alloy brought into contact. Here, the niobium is approximately expanded kale winding a hollow, wire-shaped alloy aid with tels, a so-called. cored wire, introduced into the melt, which the niobium granules - in a quasi-endless strip of an egg Senbleches rolled up like a longitudinal seam tube - at about constant niobium occupancy per unit length of the alloying aid contains. Due to a gradual melting of the egg The niobium granulate is only wrapped around the bottom of the Badober  area released to the melt. Even the intense revolution the melt takes place through the same winding process. By doing Cored wire used according to the invention are namely next to the Niobium granules also contain propellant gas particles that are under Gases evolve half of the melt surface in the heat of the melt celee, release or split off. With the propellant gas particles can z. B. flame coal and / or plastic granules, especially polyethylene. Because of the intense bath movement and the large contact area between niobium granules and Melting of the gray cast iron master alloy is progressively increasing loosen the niobium granules even below the niobium enamel point bath temperature causes, because in the environment of each niobium granule moving relative to the melt absorbable gray cast iron melt is present. In this way it is possible to effectively use the niobium even in a ladle alloy. The time and intensity of the strong bath movement agrees with the absorption of the niobium into the melt and the homogeneity of the alloy.

Durch die erfindungsgemäße Art der Niobzugabe konnte eine Fe­ stigkeitssteigerung und Härtezunahme bis zu 35% gegenüber einer Niobzugabe im Elektroofen bei gleicher Grundanalyse der Grauguß­ legierung erreicht werden. Diese Festigkeitssteigerung erlaubt es, speziell bei Graugußlegierungen für Bremsscheiben, den Koh­ lenstoffgehalt und den Siliciumgehalt bei gleicher Festigkeit zu erhöhen. Ein hoher Kohlenstoffgehalt ist zur Erzielung einer besseren Wärmeleitfähigkeit erwünscht und ein hoher Siliciumge­ halt bewirkt eine gute Graphitausbildung. Das Zulegieren des Niob erlaubt also eine Steigerung der Wärmeleitfähigkeit und des E-Moduls durch Aufkohlen, wodurch wiederum die Brandrißgefahr vermindert werden kann.Due to the type of niobium addition according to the invention, an Fe Increase in strength and increase in hardness up to 35% compared to one Addition of niobium in the electric furnace for the same basic analysis of gray cast iron alloy can be achieved. This increase in strength allows it, especially in gray cast iron alloys for brake discs, the Koh and the silicon content with the same strength increase. A high carbon content is necessary to achieve one better thermal conductivity desired and a high Siliciumge halt causes a good graphite formation. Alloying the So niobium allows an increase in thermal conductivity and E-module by carburizing, which in turn increases the risk of fire cracking can be reduced.

Neu hiebei ist, das Legierungsmetall selber, nämlich das Niob- Granulat und die Treibgaspartikel in einem einheitlichen Füll­ draht gemeinsam in die Schmelze einzubringen. Es ist vorliegend im übrigen besonders wichtig, daß die Turbulenz bereits während der Niobzugabe vorliegt. Diesbezüglich wird die zugrundeliegende Aufgabe eines unproblematischen Niob-Zulegierens auch durch die Merkmale des Anspruchs 6 bezüglich eines entsprechend ausgebil­ deten Fülldrahtes gelöst.What is new here is the alloy metal itself, namely the niobium Granules and the propellant gas particles in a uniform filling wire into the melt together. It is here moreover, it is particularly important that the turbulence already during the addition of niobium is present. In this regard, the underlying one  Task of an unproblematic addition of niobium also by the Features of claim 6 with respect to a corresponding training loosened the cored wire.

Zwar ist das sog. "Eindrahten" beim Zulegieren von leicht schmelzendem Magnesium in Graugußlegierungen zur sphärolitischen Abscheidung des enthaltenen Kohlenstoffes an sich bekannt, je­ doch konnte dieser Umstand dem Fachmann keinerlei Anregungen da­ für bieten, hochschmelzendes Niob wirkungsvoller zu Grauguß zu­ zulegieren als im Elektroofen. Auch Fülldrähte, die mit Treib­ gaspartikeln gefüllt sind und beim Eindrahten in die Schmelze Turbulenzen darin hervorrufen, sind beispielsweise durch die eingangs zitierte Literatur an sich bekannt. Außer Treibgaspar­ tikel können in diesen Fülldrähten auch andere Partikel zur Be­ handlung der Schmelze enthalten sein. Der Fülldraht nach der DE 40 33 183 A1 enthält neben den Treibgaspartikeln auch noch gra­ nuliertes Calciumcarbid zur Calciumbehandlung von Stahl und ggf. auch noch Calciumsilicium. Bei dem aus der bereits erwähnten DE 42 36 727 A1 bekannten Fülldraht dienen die durch das in der Schmelze freigesetzte Treibgas hervorgerufenen Turbulenzen dem Homogenisieren der Schmelze insbesondere beim Legieren. Bei die­ sem Fülldraht kann Eisenpulver als passiver Füllstoff enthalten sein. Durch derartige Füllstoffe läßt sich bei einer aus Gründen der Handhabbarkeit vorgegebenen Mindestdicke des Fülldrahtes die Belegungsdichte je Längeneinheit mit Treibgaspartikeln geringer wählen und die sekundliche Partikelzufuhr und somit die Intensi­ tät der Turbulenz genauer durch die Zufuhrgeschwindigkeit des Fülldrahtes in die Schmelze dosieren bzw. regeln. Diese Schrift erwähnt auch die Möglichkeit, Mikrolegierungselemente wie z. B. Titan, Molybdän, Bor oder andere in den Fülldraht mit aufzuneh­ men und diese Elemente beim Einspulen des Fülldrahtes in eine Schmelze mit zulegieren zu können. Eisen-Niob oder eine Niobvor­ legierung sind dabei als Drahtfüllung jedoch nicht genannt.The so-called "wiring" is easy when alloying melting magnesium in cast iron alloys for spherulitic Separation of the carbon contained is known per se however, this fact could not give the expert any suggestions for offer, high-melting niobium more effective to cast iron alloy as in the electric furnace. Also cored wires that are covered with blowing are filled with gas particles and when they are wired into the melt Turbulence is caused, for example, by the literature cited at the beginning is known per se. Except LPG particles can also be used in these cored wires action of the melt may be included. The cored wire according to DE 40 33 183 A1 contains not only the propellant gas particles but also gra Nulated calcium carbide for the calcium treatment of steel and possibly also calcium silicon. With the from the already mentioned DE 42 36 727 A1 known cored wire are used by the in the Melt released propellant caused turbulence Homogenize the melt, especially when alloying. At the This cored wire can contain iron powder as a passive filler his. Such fillers can be used for reasons the manageability predetermined minimum thickness of the cored wire Occupancy density per unit length with propellant gas particles lower choose and the secondary particle supply and thus the Intensi the turbulence is more precisely due to the feed speed of the Measure or regulate the cored wire into the melt. This font also mentions the possibility of using microalloying elements such. B. Titanium, molybdenum, boron or others to be included in the cored wire men and these elements when winding the cored wire into one To be able to alloy with the melt. Iron niobium or a niobium However, alloys are not mentioned as wire fillings.

Im Gegensatz zu dem weiter oben gewürdigten Stand der Technik nach der JP 6-116676, bei dem es um die Substitution von Kohlen­ stoff durch Legierungsmetalle geht, wird bei der vorliegenden Graugußlegierung ein möglichst hoher Kohlenstoffgehalt ange­ strebt; durch Zugabe von Niob kann die Kohlenstoffaufnahmefähig­ keit der Graugußlegierung gesteigert werden.In contrast to the prior art recognized above according to JP 6-116676, which deals with the substitution of coal  material passes through alloy metals, the present Gray cast alloy as high a carbon content as possible strives; by adding niobium the carbon can be absorbed speed of the gray cast iron alloy can be increased.

Aus der DE 42 36 727 A1 entnimmt der Fachmann zwar, daß durch eine Badbewegung, welche durch Einspulen eines mit gasabgebenden Partikeln gefüllten Fülldrahtes in die Schmelze erzeugt wird, die Schmelze homogenisiert oder raffiniert oder gekühlt oder mit Mikrolegierungselementen wie z. B. Titan, Molybdän, Bor oder an­ deren legiert werden kann. Damit ist jedoch kein Hinweis gege­ ben, daß damit eine Verbesserung der Legierungseigenschaften in dem vorliegenden Ausmaß erreichbar ist. Eine erhebliche Steige­ rung der Festigkeitseigenschaft der Legierung durch die erfin­ dungsgemäße Legierungsherstellung gegenüber der Festigkeitsei­ genschaft einer herkömmlich hergestellten Legierung mußte den Fachmann überraschen; er hatte keinerlei Veranlassung, eine sol­ che Steigerung der Legierungseigenschaft lediglich aufgrund ei­ ner Homogenisierung der Schmelze zu vermuten.From DE 42 36 727 A1, the person skilled in the art takes that through a bath movement, which is achieved by spooling one with gas-releasing Particles of filled cored wire is generated in the melt, the melt homogenized or refined or cooled or with Micro alloying elements such as B. titanium, molybdenum, boron or whose can be alloyed. However, this is not an indication ben that an improvement in the alloy properties in the present extent is achievable. A considerable climb strengthening of the alloy by the inventions Alloy production in accordance with the strength egg property of a conventionally manufactured alloy had to Surprise specialist; he had no reason to do so che increase of the alloy property only due to egg ner homogenization of the melt.

Nachfolgend ist ein Verfahrensbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert; dabei zeigen:The following is a process example with reference to FIG Drawings explained; show:

Fig. 1 eine einfache Anordnung zum erfindungsgemäßen Zulegieren von Niob in eine Graugußlegierung, während sich diese in einer Gießpfanne befindet und Fig. 1 shows a simple arrangement for alloying niobium according to the invention in a gray cast alloy, while this is in a ladle and

Fig. 2 und 3 einen vergrößerten Längs- (Fig. 2) bzw. Quer­ schnitt (Fig. 3) durch ein drahtförmiges Legierungshilfs­ mittel, welches in der Anordnung nach Fig. 1 eingesetzt wird. Fig. 2 and 3 an enlarged longitudinal (Fig. 2) and cross-sectional (Fig. 3) middle by a wire-shaped auxiliary alloying, which is used in the arrangement of FIG. 1.

Die in Fig. 1 gezeigte Anordnung zum Zulegieren von Niob in ei­ ne Graugußlegierung ist denkbar einfach gestaltet und greift auf bewährte Komponenten zurück, die jedoch hier im Sinne der Erfin­ dung in neuer Kombination und zu einem neuen Zweck zusammenge­ stellt sind.The arrangement shown in Fig. 1 for alloying niobium in egg ne gray cast alloy is very simple and uses tried-and-tested components which, however, are put together in the sense of the invention in a new combination and for a new purpose.

Das Zulegieren des Niob erfolgt in einer Gießpfanne 1, in der eine abgemessene Schmelze-Menge einer Graugußlegierung einge­ füllt ist und die - außer dem Niob - bereits alle für die ge­ wünschte Graugußlegierung erforderlichen Legierungsbestanddteile enthält. Für den Einsatz der Graugußlegierung zum Gießen von Nutzfahrzeug-Scheibenbremsen hoher Verschleiß- und Brandrißbe­ ständigkeit hat sich nach den Erkenntnissen der Anmelderinnen beispielsweise eine Graugußlegierung folgender Zusammensetzung (Angaben in Gewichts-%) als optimal herausgestellt:
Kohlenstoff: etwa 3,95%,
Chrom: etwa 0,15%,
Silicium: etwa 2,20%,
Mangan: etwa 0,70%
Kupfer: etwa 0,15%,
Rest Eisen, Spuren anderer Legierungsmetalle und erschmelzungs­ bedingter Eisenbegleiter wie Phosphor, Schwefel oder dgl. Diese Niob noch nicht enthaltende Vorlegierung kann für den angegebe­ nen Verwendungszweck Vanadium, Nickel, Zinn, Molybdän u. dgl. je­ weils mit einem Einzelgehalt von jeweils höchstens etwa 0,06 Gew.-% und einem Gesamtgehalt dieser zusätzlichen Legierungsme­ talle von zusammen maximal etwa 0,3 Gew.-% enthalten. Die ge­ nannten Legierungsmetalle - außer Niob - lassen sich problemlos durch Einrieseln von granulierten Legierungsmetallen in den Schmelzestrahl gehaltgenau und gleichmäßig zulegieren. Alloying of the niobium takes place in a ladle 1 , in which a measured melt quantity of a gray cast iron alloy is filled and which - apart from the niobium - already contains all the alloy constituents required for the desired gray cast iron alloy. According to the knowledge of the applicants, a gray cast iron alloy with the following composition (details in% by weight) has proven to be optimal for the use of the gray cast iron alloy for casting commercial vehicle disc brakes with high wear and fire crack resistance:
Carbon: about 3.95%,
Chromium: about 0.15%,
Silicon: about 2.20%,
Manganese: around 0.70%
Copper: about 0.15%,
Remainder iron, traces of other alloy metals and melting-related iron companions such as phosphorus, sulfur or the like. Like. Each with an individual content of at most about 0.06% by weight and a total content of these additional alloy metals of altogether a maximum of about 0.3% by weight. The alloy metals mentioned - apart from niobium - can be easily and precisely alloyed by pouring granulated alloy metals into the melt jet.

In die solcherart vorlegierte Schmelze 2 sollen noch etwa 0,25 Gewichts-% Niob in die Gießpfanne zulegiert werden. Erfindungs­ gemäß wird dazu ein drahtförmiges Legierungshilfsmittel 3 ver­ wendet, welches das Niob in Granulatform bei etwa konstanter Ni­ obbelegung je Längeneinheit des Legierungshilfsmittels, z. B. 100-200 g/m enthält. Das granulierte Niob ist als FeNb oder als Niob-Vorlegierung in dem Legierungshilfsmittel enthalten. Das Granulat 5 ist in einen quasi-endlosen Streifen eines Eisenble­ ches 4 nach Art eines Längsnahtrohres eingerollt.About 0.25% by weight of niobium should be added to the ladle in the melt 2 pre-alloyed in this way. According to the invention, a wire-shaped alloying aid 3 is used for this purpose, which covers the niobium in granular form at approximately constant Ni per unit length of the alloying aid, for. B. 100-200 g / m contains. The granulated niobium is contained in the alloying aid as FeNb or as a niobium master alloy. The granulate 5 is rolled into a quasi-endless strip of a sheet iron 4 in the manner of a longitudinal seam tube.

Wichtig ist, daß die Schmelze 2 während der Niobzugabe intensiv umgewälzt wird, damit eine hohe Relativbewegung zwischen zugege­ benen Niob-Granuli und umgebender Schmelze stattfindet und sich die Granuli rasch in der Schmelze auflösen. Das erwähnte Umwäl­ zen geschieht durch Einbringen von Gas unterhalb des Schmelze­ spiegels in Form von Treibgas-Partikeln, die in der Schmelzehit­ ze Gase entwickeln, freisetzen oder abspalten. Auch die Treib­ gaspartikel sind in dem drahtförmigen Legierungshilfsmittel 3 enthalten. Als Treibgaspartikel wurden beispielsweise getrockne­ te granulierte Flammkohle und ein Granulat aus Polyethylen ver­ wendet.It is important that the melt 2 is intensively circulated during the addition of niobium, so that a high relative movement takes place between added niobium granules and the surrounding melt and the granules rapidly dissolve in the melt. The aforementioned Umwäl zen happens by introducing gas below the melt level in the form of propellant gas particles that develop, release or split off gases in the melt heat. The propellant gas particles are also contained in the wire-shaped alloying aid 3 . Dried granulated flame coal and a granulate made of polyethylene, for example, were used as propellant gas particles.

Das drahtförmige Legierungshilfsmittel 3 wird auf einer Spule 6 angeliefert, die in der gezeigten Anordnung erhöht auf einem Spulenständer 7 drehbar bereitgestellt wird. Die Spule ist etwas schwergängig gelagert, so daß sie keine Nachlauftendenz hat. In dem Spulenträger ist ein Drahtantrieb 8 mit einem Zuführrohr 9 integriert, welches nach unten in die Schmelze gerichtet ist. Durch den Drahtantrieb wird das drahtförmige Legierungshilfsmit­ tel zwischen zwei elektromotorisch langsam antreibbaren Reib­ rollen mit definierter Geschwindigkeit von der Spule abgezogen und über das Zuführrohr in die Schmelze geleitet. Die Steuerung des elektromotorischen Drahtantriebes ist so ausgebildet, daß eine bestimmte Abspullänge voreinstellbar ist und der Antrieb nach Zufuhr dieser Länge sich selbsttätig stillsetzt. Die einzu­ stellende Länge muß entsprechend der Schmelzemenge, dem ge­ wünschten Niobgehalt der Schmelze und der Niobbelegung je Län­ geneinheit des Fülldrahtes rechnerisch ermittelt werden. Bei ei­ ner Schmelzemenge von beispielsweise 0,75 Tonnen in der Gieß­ pfanne und einem gewünschten Niobgehalt von 0,25 Gew.-% sind 1,875 kg Niob zuzugeben. Bei einer Niobbelegung von - angenommen - 100 Gramm je Meter Legierungs-"draht" müssen für eine Zudosie­ rung der genannten Niobmenge etwa 18,75 m Legierungs-"draht" eingespult werden.The wire-shaped alloying aid 3 is delivered on a spool 6 , which in the arrangement shown is made available rotatably on a spool stand 7 . The spool is a little stiff so that it has no tendency to run. A wire drive 8 with a feed tube 9 , which is directed downward into the melt, is integrated in the coil carrier. By means of the wire drive, the wire-shaped alloying aid is drawn between two slowly motor-driven friction rollers and is pulled off the coil at a defined speed and passed into the melt via the feed tube. The control of the electromotive wire drive is designed so that a certain unwinding length can be preset and the drive automatically stops after supplying this length. The length to be set must be calculated according to the amount of melt, the desired niobium content of the melt and the niobium occupancy per unit length of the cored wire. With a melt amount of, for example, 0.75 tons in the ladle and a desired niobium content of 0.25% by weight, 1.875 kg of niobium must be added. With a niobium occupancy of - assumed - 100 grams per meter of alloy "wire", about 18.75 m of alloy "wire" must be spooled in for metering in the stated amount of niobium.

Beim annähernd vertikalen Einspulen des drahtförmigen Legie­ rungshilfsmittels in die Schmelze schmilzt die Eisenumhüllung 4 allmählich ab und setzt das Niob-Granulat und ggf. die Treibgas­ partikel erst unterhalb der Schmelzeoberfläche in die Schmelze frei. Die Zugabegeschwindigkeit ist so groß zu wählen, daß die Eisenumhüllung des Legierungshilfsmittels erst deutlich unter­ halb der Schmelzeoberfläche aufgeschmolzen ist. Je schneller eingespult wird, um so tiefer liegt der Bereich, in dem die "Draht"Umhüllung sich in der Schmelze aufgelöst hat. Durch das Einspulen des drahtförmigen Legierungshilfsmittels in die Gieß­ pfanne brodelt die Schmelze intensiv auf und löst das einge­ brachte Niobgranulat rasch in sich auf; zugleich wird durch die Umwälzbewegung das Niob gleichmäßig im Gießpfanneninhalt ver­ teilt.When the wire-shaped alloying aid is wound approximately vertically into the melt, the iron coating 4 gradually melts and releases the niobium granules and, if appropriate, the propellant gas particles only below the melt surface into the melt. The rate of addition should be chosen so high that the iron coating of the alloying aid has only melted significantly below half the melt surface. The faster the winding takes place, the deeper is the area in which the "wire" coating has dissolved in the melt. By spooling the wire-shaped alloying aid into the ladle, the melt bubbles up intensely and quickly dissolves the niobium granulate that has been introduced; at the same time, the niobium is evenly distributed in the ladle contents by the circulation movement.

Claims (7)

1. Verfahren zum Herstellen einer hochgekohlten und mit weiteren graugußüblichen Legierungsmetallen sowie mit wenigstens etwa 0,12 Gew.-% Niob versehenen Graugußlegierung zum Gießen von Nutzfahrzeug-Bremsscheiben hoher Verschleißbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß in eine abgemessene, in einer Gießpfanne (1) bereitgestell­ ten Schmelze-Menge einer Grauguß-Vorlegierung, die außer dem Ni­ ob bereits alle für die gewünschte Graugußlegierung erforderli­ chen Legierungsbestandteile enthält, das Niob als FeNb oder als Niob-Vorlegierung in Granulat-Form unter intensivem Umwälzen der Schmelze der Grauguß-Vorlegierung aufgrund Gaseinbringung unter­ halb des Schmelzespiegels in die Grauguß-Vorlegierung einge­ bracht wird, indem ein Legierungshilfsmittel in Form eines Füll­ drahtes (3) annähernd vertikal in die Schmelze (2) eingespult wird, der das Niob bei etwa konstanter Niobbelegung je Län­ geneinheit des Fülldrahtes (3) sowie Treibgas-Partikel, d. h. Partikel, die in der Schmelzhitze Gase entwickeln, freisetzen oder abspalten, ebenfalls bei etwa konstanter Partikelbelegung je Längeneinheit des Fülldrahtes (3), enthält, wobei das Niob­ granulat und die Treibgas-Partikel aufgrund allmählichen Ab­ schmelzens der Eisenumhüllung (4) erst unterhalb des Schmelze­ spiegels an die Schmelze (2) entlassen werden. 1. A method for producing a high-carbon alloy and other gray cast iron alloys and with at least about 0.12% by weight of niobium gray cast iron alloy for casting commercial vehicle brake discs of high wear resistance and thermal conductivity, characterized in that in a measured, in a ladle ( 1 ) provided melt amount of a gray cast iron master alloy, which in addition to the Ni whether it already contains all the alloy components required for the desired gray cast iron alloy, the niobium as FeNb or as a niobium master alloy in granular form with intensive circulation of the melt due to the gray cast iron master alloy Gas introduction below half of the melt level is introduced into the gray cast iron master alloy by an alloying aid in the form of a filler wire ( 3 ) is wound almost vertically into the melt ( 2 ), which the niobium with approximately constant niobium occupancy per unit length of the filler wire ( 3 ) and LPG Par contains particles, that is, particles that develop, release or split off gases in the melting heat, also with approximately constant particle occupancy per unit length of the cored wire ( 3 ), the niobium granules and the propellant gas particles only due to the gradual melting of the iron sheath ( 4 ) can be released to the melt ( 2 ) below the melt level. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibgaspartikel getrocknete Steinkohle, insbesondere Flammkohle oder Gasflammkohle, und/oder getrocknete Braunkohle und/oder ein Kunststoffgranulat, insbesondere Polyethylen ver­ wendet werden.2. The method according to claim 1, characterized, that dried coal as propellant gas particles, in particular Flame coal or gas flame coal, and / or dried brown coal and / or a plastic granulate, in particular polyethylene ver be applied. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Niob-Granulat mit einer Körnung von maximal 2 mm, vor­ zugsweise kleiner als 1 mm eingebracht wird.3. The method according to claim 1, characterized, that the niobium granules with a maximum grain size of 2 mm is preferably introduced less than 1 mm. 4. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Graugußlegierung folgender Zusammensetzung - Angaben in Ge­ wichtsprozent:
Kohlenstoff: 3,50 bis 4,00%,
Chrom: 0,15 bis 0,30%,
Silicium: 1,30 bis 2,50%,
Mangan: 0,30 bis 0,80%,
Kupfer: 0,10 bis 0,50%,
Niob: 0,20 bis 0,80%,
Vanadium, Nickel, Zinn, Molybdän u. dgl. jeweils mit einem Ein­ zelgehalt von jeweils höchstens etwa 0,1 Gew.-% und einem Ge­ samtgehalt dieser zusätzlichen Legierungsmetalle von zusammen maximal etwa 0,5 Gew.-%, Rest Eisen, Spuren anderer Legierungs­ metalle und erschmelzungsbedingter Verunreinigungen wie Phosphor oder Schwefel.4. The method according to claim 1, characterized by the use of a gray cast iron alloy having the following composition - data in percent by weight:
Carbon: 3.50 to 4.00%,
Chromium: 0.15 to 0.30%,
Silicon: 1.30 to 2.50%,
Manganese: 0.30 to 0.80%,
Copper: 0.10 to 0.50%,
Niobium: 0.20 to 0.80%,
Vanadium, nickel, tin, molybdenum u. Like. Each with an individual content of at most about 0.1 wt .-% and a total content of these additional alloy metals of together a maximum of about 0.5 wt .-%, the rest iron, traces of other alloy metals and melting-related impurities such as phosphorus or Sulfur. 5. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Graugußlegierung folgender Zusammensetzung - Angaben in Ge­ wichtsprozent:
Kohlenstoff: etwa 3,95%,
Chrom: etwa 0,15%,
Silicium: etwa 2,20%,
Mangan: etwa 0,70%,
Kupfer: etwa 0,15%,
Niob: etwa 0,40% ± 0,05%,
Vanadium, Nickel, Zinn, Molybdän u. dgl. jeweils mit einem Ein­ zelgehalt von jeweils höchstens etwa 0,06 Gew.-% und einem Ge­ samtgehalt dieser zusätzlichen Legierungsmetalle von zusammen maximal etwa 0,3 Gew.-%, Rest Eisen, Spuren anderer Legierungs­ metalle und erschmelzungsbedingter Verunreinigungen wie Phosphor oder Schwefel.5. The method according to claim 1, characterized by the use of a gray cast iron alloy of the following composition - data in percent by weight:
Carbon: about 3.95%,
Chromium: about 0.15%,
Silicon: about 2.20%,
Manganese: around 0.70%,
Copper: about 0.15%,
Niobium: about 0.40% ± 0.05%,
Vanadium, nickel, tin, molybdenum u. Like. Each with an individual content of at most about 0.06 wt .-% and a total content of these additional alloy metals of a maximum of about 0.3 wt .-%, the rest iron, traces of other alloy metals and melting-related impurities such as phosphorus or Sulfur. 6. Fülldraht zum Zulegieren eines granulatförmigen Legierungsme­ talles in eine Eisenbasislegierung, zur Ausübung des Verfahrens nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Fülldraht als Legierungsmetall Ferroniob zum Zulegieren von Niob und zusätzlich sich in der Schmelze inert verhaltende Treibgaspartikel zur Erzeugung von Turbulenzen in der Schmelze enthält.6. Cored wire for alloying a granular alloy alloy talles in an iron-based alloy, for exercise the method according to at least one of claims 1 to 5, characterized, that the cored wire as alloy metal ferroniobium for alloying of niobium and additionally inert in the melt Propellant gas particles to create turbulence in the melt contains. 7. Fülldraht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als Treibgaspartikel getrocknete Steinkohle, insbesondere Flammkohle oder Gasflammkohle, und/oder getrocknete Braunkohle und/oder ein Kunststoffgranulat, insbesondere Polyethylen im Fülldraht enthalten sind.7. cored wire according to claim 6, characterized, that dried coal as propellant gas particles, in particular Flame coal or gas flame coal, and / or dried brown coal and / or a plastic granulate, in particular polyethylene in Cored wire are included.