DE2329772C3 - Verfahren zum Raffinieren, zum Aufsticken sowie zum Aufkohlen oder Entkohlen beim Erschmelzen von Gußeisen - Google Patents

Verfahren zum Raffinieren, zum Aufsticken sowie zum Aufkohlen oder Entkohlen beim Erschmelzen von Gußeisen

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DE2329772C3
DE2329772C3 DE2329772A DE2329772A DE2329772C3 DE 2329772 C3 DE2329772 C3 DE 2329772C3 DE 2329772 A DE2329772 A DE 2329772A DE 2329772 A DE2329772 A DE 2329772A DE 2329772 C3 DE2329772 C3 DE 2329772C3
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La Bonvarite, Louvroil
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Description

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Stickstoff und Halogen freisetzenden Verbindungen in gasförmiger oder flüssiger Form mit der Verbrennungsluft einführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß man als Stickstofffreisetzende Verbindung Wasserstoffverbindungen des Stickstoffs, wie Ammoniak oder Hydrazin bzw. dessen Derivate, ferner organische Nitroverbindungen, insbesondere Nitrobenzol, verwendet.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man als Halogen freisetzende Verbindung ein Lösungsmittel, stammend aus der Destillation von Kohle, Holz oder Harzen, verwendet, insbesondere Methylchlorid, Chlorbenzol oder Fluorbenzol.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man monochlonerte und nitrierte organische Verbindungen verwendet.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung als Lösung in einem die Verkokung verhindernden Lösungsmittel injiziert wird.
7. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß man als Lösungsmittel eine chlorierte Verbindung verwendet, die bei der Schmelztemperatur Chlor freisetzt.
8. Verfahren zur Aufkohlung nach Anspruch 1,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß man für die Verbindüngen aus der Destillation von Kohle oder Holz als Lösungsmittel Cyclohexan, Toluol oder Xylol verwendet.
9. Verfahren zur Aufkohlung nach Anspruch 1,4,6 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß man Kohlen- oder Holzteer, Leicht-, Mittel- oder Schweröl verwendet.
10. Verfahren zur Aufkohlung nach Anspruch 1,4,6,8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß man Kiefernharz oder Kolophonium verwendet.
II. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß man mit Ozon angereicherte Verbrennungsluft zufuhrt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß man der ozonisierten Luft zur Verlangsamung der Zersetzung des Ozons ein Ätheroxyd oder Terpentinöl zusetzt.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß man bei Ausgangsmate-
rialien, die nicht zu vernachlässigende Mengen Kupfer enthalten. Calcium- oder Natriumacetat in Mengen |
von 10% zusetzt. i
Die Erfindung betrifft das Erschmelzen von Gußeisen einer definierten im voraus berechenbaren Qualität bei der Schmelzung von heterogenen Ausgangsmaterialien. Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zum Raffinieren, zum Aufsticken sowie zum Aufkohlen oder Entkohlen beim Erschmelzen von Gußeisen definierter Qualität durch Schmelzung heterogener Ausgangsmaterialien mit korrigierenden Zusätzen in Form von chemischen Verbindungen, die außerhalb der Chargierung während des Schmelzens durch Düsen in den Kupolofen eingefiihrt werden. Hierbei wird der Kupolofen auf übliche Weise abwechselnd mit dem Gattierungsgut, nämlich Roheisen, Gußbruch oder Stahlschrott, und Brennstoff, nämlich Koks, zur Beherrschung der Liquidus-Tem-
6ü pcraiur unter Berücksichtigung des Kohiensionaquivaienis beschickt.
Von den Gießereien wird heute verlangt, daß sie so ökonomisch wie möglich Metalle Hefern, die je nach dem Verwendungszweck festgesetzte, gleichbleibende chemische Zusammensetzung und physikalische Eigenschaften aufweisen. Um diese Forderung zu erfüllen, muß man über Mittel verfügen, die es gestatten, auf in der Gießerei reproduzierbare Weise ein Produkt zu bekommen, dessen tatsächliche chemische Zusammensetzung in einem engen theoretischen Rahmen liegt und dessen wichtige physikalische Eigenschaften sehr nahe bei den geforderten Werten liegen.
Alle bisher bekannten Methoden gestatten es nicht, auf gleichmäßige und nach Belieben gesteuerte Weise ein Produkt bestimmter Qualität herzustellen, ohne einen erheblichen Anteil an Ausschuß in Kauf zu nehmen.
Außerdem verminderte sich von einer Schmelzung zur anderen unter gleichen Arbeitsbedingungen die Zugfestigkeit, und es zeigte sich eine sehr starke Erhöhung der Härtung, woraus sich eine starke Erhöhung der Brinell-Härte ergibt
Aus der FR-PS 12 26 487 ist ein Verfahren bekannt, das im Kupolofen zu sehr homogenem Gußeisen von hoher Qualität und auch zu vermindertem Ausschuß führt. Bei diesem Verfahren wird in den Kupolofen eine gewisse Menge eines Stoffes, der zur Bildung von Ketenen befähigt ist, eingeführt Dieses industriell ausgeübte Verfahren ist vorteilhaft wegen der Anpassungsfähigkeit an den Betrieb, aber es beseitigt nicht die durch die Heterogenität der Ausgangsmaterialien bedingten Schwierigkeiten.
In der britischen Patentschrift 10 39 687 ist ein Verfahren zur Raffination von Stahl beschrieben. Zur Entfernung von überschüssigem Wasserstoff aus der Stahlschmelze wird als Wasserstoff bindendes Mittel eine HaIogenverbindung auf die mit Schlacke bedeckte Schmelze unter Druck aufgeblasen. Im Gegensatz zur vorliegenden Erfindung handelt es sich nicht um Maßnahmen während des Erschmelzens, und es bestehen keine Zusammenhänge, die als Anregung gedient haben könnten.
Die Schriftstelle in American Foundrymen's Society, Bd. 77 (1969), Seite 121 bis 132 befaßt sich mit dem Einfluß von Stickstoff auf die Schmelztemperatur im Kupolofen, dem Einsatz von Stahlschrott und den Eigenschaften des erschmolzenen Gußeisens. Es w>rd über eine Vielzahl von Einzelbeobachtungen belichtet mit Aussagen über Einzelwirkungen der Gase. Es wird jedoch keine Anregung gegeben, wie der Gießer bei der Komplexität des Zusammenwirkens einer Vielzahl von Komponenten vorgehen soll, um das Schmelzergebnis zu steuern.
Die Schriftstelle aus »Gases in Cast Metals«, 1965, Seite 107 bis 114 setzt sich mit den Schmelzbedingungen von Gußeisen im Kupolofen und den Gehalten an Stickstoff, Wasserstoffund Sauerstoffauseinander, welche die Eigenschaften des Gußeisens beeinflussen können. Es erfolgt zwar Stahlschrotteinsatz und das Einblasen von mit Sauerstoff angereicherter Luft, jedoch werden die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte, insbesondere der zielgerechte Einsatz von chemischen Verbindungen nicht erwähnt
Man könnte nun in Betracht ziehen, daß man bei genauer Kenntnis über die Ausgangsstoffe und ihre Reinheit Gußeisen mit den geforderten Eigenschaften unter genau festgesetzten Bedingungen reproduzierbar erschmelzen könnte. Es wurde jedoch niemals erwogen, dem Gießer Mittel an die Hand zu geben, mit denen man, ausgehend von heterogenen Rohmaterialien, in verschiedenen Gießereianlagen piaktisch automatisch zu den optimalen Bedingungen für ein Gießprodukt mit bestimmten Eigenschaften gelangt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Erschmelzen von Gußeisen im Kupolofen die Schwierigkeiten zu beseitigen, die durch die Heterogenität des Chargiermaterials bedingt sind und hochwertiges Gußeisen von vorauszubestimmenden Qualitäten zu erzeugen.
Dies ist ein Gußeisen mit Lamellengraphit und mit sehr hoher Festigkeit, das sich gut vergießen und leicht verarbeiten läßt.
Die Korrekturen erfolgten bisher empirisch und vornehmlich mittels Zuschlägen zu den Chargen. Dies wird natürlich erst mit starker Verzögerung wirksam, so daß das zwischenzeitlich erschmolzene Gußeisen nicht die verlangte Qualität hat. Weit verbreitet sind auch Korrekturmittel, die nicht im Ofen selbst, d. h. während des Erschmelzens, sondern in nachgeschalteten Sammelgefäßen, wie der Gießpfanne, angewendet werden.
Erfindungsgemäß erfolgen die Korrekturen zur Einstellung und Aufrechterhaltung bestimmter Qualitäten mittels Zusätzen, die während des Schmelzens durch Düsen in den Kupolofen injiziert werden, und zwar in einer im voraus berechenbaren Arbeitsweise.
Grundprinzip der Erfindung ist die Beherrschung der Liquidus-Temperatur. Erstmalig werden die Zusammenhänge zwischen Liquidus-Temperatur, KohlenstofFäquivalent, Zugfestigkeit usw. dazu genutzt, das Schmelzergebnis mit praktisch sofortiger Wirkung zu steuern und unter Kontrolle zu halten. Die Grundlagen für das praktische Vorgehen in jedem Einzelfall lassen sich exakt errechnen. Überraschenderweise erhält man außer der Steuerung beim Erschmelzen auch noch weitere Vorteile bezüglich Qualitätssteigerung.
Erfindungsgemäß werden die vorstehenden Aufgaben dadurch gelöst, daß je nach Bedarf eine Raffination, ein Aufsticken sowie ein Aufkohlen oder Entkohlen beim Erschmelzen durchgeführt wird.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren der eingangs beschriebenen Gattung, das durch folgende Maßnahmen gekennzeichnet ist:
a) es werden durch die Düsen kontinuierlich kleine Mengen an Ozon eingeführt,
b) es werden durch die Düsen bei Schmelztemperatur Stickstofffreisetzende Verbindungen und Chlor oder Fluor freisetzende Verbindungen oder bei Schmelztemperatur Stickstoff und Chlor oder Fluor freisetzende Verbindungen eingeführt,
Ci) wobei im Falle des Aufkohlens eine Verbindung aus der Destillation von Produkten vegetabilischen Ur-Sprungs, nämlich Kohle, Holz und natürliche Harze, in das schmelzflüssige Metall, oder
C2) im Falle des Entkohlens ein bei Schmelztemperatur Sauerstoff freisetzender Stoff in das schmelzflüssige Metall eingeführt wird.
Hierbei ist maßgebend, daß man für eine gegebene Temperatur die Schmelzkurven, die für einen gemäß dem Eutektikum gewählten Bereich den verschiedenen Liquidus-Temperaturen entsprechen, bestimmt, wobei man verschiedene Mengen eines der Bestandteile des heterogenen Ausgangsmaterials, z. B. des Stahls, einsetzt, daß man nach diesen Kurven die Menge des zuzusetzenden Stahls für das Gemisch der verfügbaren Ausgangsstoffe festsetzt, und zwar für ein gegebenes KohlenstofFäquivalent, um die optimale Liquidus-Temperatur zu gewährleisten, die diesem Gemisch und der gewünschten Zugfestigkeit entspricht, und daß man den Schmelzprozeß gemäß dem Verhältnis von Kohlenstoffäquivalent, Eutektikum-Temperatur, Stahlzusatz und gewünschter Zugfestigkeit fortsetzt.
Als Hilfsmittel für die Durchführung des Verfahrens dienen die thermische Analyse und die nach bekannten
Methoden zu erstellenden Kurvenblätter für die Abhängigkeiten von Kohlenstoffäquivalent, Zugfestigkeit und Liquidus-Temperatur.
Zahlreiche Versuche haben überraschend ergeben, daß man nach Ermittlung der Kurven die Ergebnisse auch praktisch für alle anderen Anlagen anwenden kann. Dies ist ein großer Vorteil für die zuverlässige Erschmelzung von Gußeisen festgesetzter Qualität. Die Erfindung gestattet in allen Fällen, die Liquidus-Temperatur zu beherrschen und jeden vorherbestimmten Wert für das Kohlenstoffäquivalent zu bekommen und eine für Gußeisen unerwartete Zugfestigkeit zu erreichen.
Die Behandlung der Verunreinigungen, die tatsächlich eine selektive Raffination der Rohstoffe darstellt, gestattet nicht nur das Aufrechterhalten der optimalen Schmelztemperatur, sondern auch infolge einer erfindungsgemäßen Eichung der Anlage das Aufkohlen oder Entkohlen des Schmelzproduktes. Hierbei kann man je nach Wunsch für das Kohlenstoffäquivalent des eutektischen Punktes Werte von 4,20 bis 4,60 bekommen, was der Erschmelzung von Gußeisen mit Lamellengraphit bis zu einer Liquidus-Temperatur von 13000C entspricht. Bekanntlich werden diese Bereiche als Gebiet des schmiedbaren Gußeisens betrachtet.
Bezüglich der Behandlung der Verunreinigungen sind folgende weitere Merkmale der Erfindung zu nennen, is Wenn man ein Produkt erhalten will, dessen Gesamtgehalt an Kohlenstoff höher ist als die Summe des in den Ausgangsmaterialien der Beschickung enthaltenen Kohlenstoffs, wird in das schmelzflüssige Metall eine Verbindung eingeführt, die der Destillation von organischen Stoffen, wie Kohle, Holz und natürliche Harze, entstammt.
Wenn der Kohlenstoffgehalt des Produktes kleiner als die Summe des Kohlenstoffs der Ausgangsmaterialien sein soll, wird in die Schmelze eine Verbindung eingeführt, die bei der Schmelztemperatur Sauerstoff freisetzt. Man verfügt also über zwei bestimmte Mittel, um die Liquidus-Temperatur auf den optimalen Wert zu heben oder zu senken, und dies kann während der gesamten Schmelzung erfolgen.
Für diese Raffination, die wesentlich zur Eichung der Anlage dient, kann man ein Gemisch von Verbindungen
verwenden, von denen eine Stickstoff und eine andere Chlor (bzw. Fluor) freisetzt. Man kann auch eine einzige
Verbindung verwenden, die beide Gase entwickelt. Die Gase müssen in situ im schmelzflüssigen Metall mittels
der sie freisetzenden Verbindung entwickelt werden. Die Zumischung der freien Gase zur Verbrennungsluft
führt nicht zu guten Ergebnissen.
Bevorzugte Verbindungen zur Stickstoffentwicklung sind Ammoniak, Hydrazinsalze und nitrierte organische Derivate. Es wurde gefunden, daß die Karbide, Nitride oder Karbonitride z. B. von Ti, Zr und Al durch den im Metall unmittelbar freigesetzten Stickstoff neutralisiert werden. Nitrobenzol und Hydrazin brachten hier gute Ergebnisse.
Durch die Wirkung der Chlor entwickelnden Verbindung wird die Konzentration an Oxyden und Sulfiden von Al, Zr, Mg, Ca, Si, Ti, Cr, Mn, Ni und Fe erheblich herabgesetzt. Diese Oxyde und Sulfide werden zum Teil in der Schlacke entfernt, während der Rest neutralisiert wird. Es wurde gefunden, daß freigesetztes Fluor die gleichen Ergebnisse bringt, jedoch darüber hinaus das Aufsteigen dieser Oxyde und Sulfide in Form von Schlacke begünstigt.
Befriedigende Ergebnisse erzielt man mit Chlor entwickelnden anorganischen und organischen Stoffen, die schwach chloriert sind. Vorteilhaft sind z. B. chlorierte organische Lösungsmittel, die befähigt sind, die Destillationsprodukte von Kohle, Holz und natürlichen Harzen zu lösen. Vorteilhaft sind Methylchlorid, Chlorbenzol und Chlornitrobenzol. Letzteres hat den Vorteil, daß es während der Raffination als alleinige Verbindung wirken kann. Man kann ebenfalls in bestimmten Fällen eine oxyhalogenierte Verbindung verwenden, die bei der Schmelztemperatur Sauerstoff freisetzt.
Wenn die Ausgangsmaterialien Kupfer in nicht zu vernachlässigenden Mengen enthalten, ist es angebracht, Kalzium- oder Natriumacetat in einer Menge von 10% der Zuschläge der Chargen beizufügen. Die durch die Kurven für einen gegebenen Wert der Zugfestigkeit bestimmte optimale Liquidus-Temperatur muß im Laufe des Schmelzern oder mindestens in der Endphase aufrechterhalten werden.
Erfindungsgemäß und je nach Erfordernis kann man die Liquidus-Temperatur erhöhen oder erniedrigen, um eine Entkohlung bzw. Aufkohlung herbeizuführen. Durch diese Aufkohlung und Entkohlung läßt sich die Schmelzung regulieren, und man kann nach Belieben ein Metall erhalten, dessen Kohlenstoffgehalt höher oder niedriger als der Gesamtgehalt an Kohlenstoff des chargierten Materials ist. Hierbei wird die natürliche Aufkohlung des Kupolofens eingeschlossen.
Zur Aufkohlung erhält man die besten Ergebnisse mit organischen Stoffen aus der Destillation von Produkten vegetabilischen Ursprungs, wie Kohle, Holz und natürlichen Harzen. Eine Einspritzung von Kohlen- oder Holzteer führt zu beachtlichen Ergebnissen. Es wurde eine schnelle und merkliche Aufkohlung festgestellt, ein graphitstabilisierender Effekt, der sich in einer Verminderung der Haltung und der Neigung zur Zementitbildung zeigt. Dieser graphitstabilisierende Effekt führt zu rein perlitischem Gußeisen mit äußerst reinem Perlit ohne Spuren von Ferrit. Ferner erreicht man eine Verringerung des Wandstärkeneinflusses, eine erhebliche Steigerung der Zugfestigkeit und eine Vermeidung von Einschlüssen.
Die Aufkohlung wird meistens und mit Vorteil gleichzeitig mit der Raffination durchgeführt. Hierzu wählt man die Verbindungen nach folgenden Grundsätzen aus:
Gewisse Verbindungen aus der Destillation von organischen Stoffen können sich an den Einspritzdüsen festsetzen, indem sie verkoken. Diese Störung kann man vermeiden, indem man ein Destillat aus der Leichtölfraktion auswählt oder indem man ein geeignetes Schweröl oder selbst Destillationsrückstände mit einem Lösungsmittel verdünnt. Geeignete Lösungsmittel sind z. B. Cyclohexan, Toluol und Xylol. Vorzuziehen sind indessen als Lösungsmittel die vorgenannten chlorierten oder nitrochlorierten organischen Verbindungen, die gleichfalls für die Raffination verwendet werden.
Wenn aufgekohlt werden soll, genügt es also, das Destillationsprodukt mit z. B. Methylchorid, Chlorbenzol oder Fluorbenzol zu verdünnen bzw. zu mischen.
Gute Ergebnisse erzielt man mit Kohlen- oder Holzteeren, Leicht-, Mittel- oder Schweröl, auch Destillationsrückständen oder Destillaten von natürlichen Harzen, wie Kiefernharz oder Kolophonium. Die Rückstände aus der Herstellung von Terpentinöl fuhren ebenfalls zu guten Ergebnissen. Alle diese Stoffe sind in den genannten Lösungsmitteln löslich.
Versuche mit anderen kohlenstoffhaltigen Materialien führten nicht zu guten Ergebnissen. Feststoffe, wie s z. B. gepulverte Holzkohle, Feinkoks, magerer Kohlenstaub oder pulverförmiger Graphit, bereiteten Schwierigkeiten, bei der Dosierung beim Einspritzen. Es erfolgt praktisch keine Aufkohlung. Auch Erdölprodukte, wie Dieselöl, führten nicht zum Erfolg, sondern brachten lediglich eine Koksersparnis durch Kalorienzufuhr.
Die Einspritzung der verdünnten Aufkohlungsmittel durch einen Brenner fur Naturgas, Butan oder Propan hat den Vorteil, daß die Oxydationskraft der verbrannten Gase herabgesetzt, jedoch die Flammentemperatur des Brenners erhöht wird.
Für die Einspritzung verwendet man z. B. pro Tonne des zu schmelzenden Materials 2 bis 41 eines Gemisches aus 50 Gew.-% der Mittelölfraktion von Holz- oder Kohlenteer und einem der genannten Lösungsmittel bzw. Raffinationsmitte!.
Ozon wird kontrolliert zugeführt und setzt bei der Schmelztemperatur Sauerstoff frei. Hiermit erreicht man ausgezeichnete Ergebnisse. Bei einer mit Ozon stark angereicherten Luft kann man das Kohlenstoffäquivalent beträchtlich senken. Um die kontrollierte Zufuhr des Ozons zu sichern, ist es vorteilhaft, gleichzeitig ein Mittel zuzugeben, das die Zersetzungstemperatur erhöht. Um eine zu schnelle Zersetzung des Ozons zu vermeiden und so zu einer besseren Entkohlung zu gelangen, sind Zusätze, wie Isopropyloxyd und Terpentinöl geeignet. Die Oxydation der Metalloide, insbesondere des Siliciums und Mangans, bleibt in annehmbaren Grenzen unterhalb von 15%.
Die Verbrennungsluft wird durch eine Batterie mehrerer Ozongeneratoren behandelt, wodurch man die Entkohlung mehr oder weniger vorantreiben kann. Hierdurch erfolgt eine schnelle Senkung des Kohlenstoffäquivalents. Eine zu niedrige Liquidus-Temperatur kann auf diese Weise erhöht und wieder auf den optimalen Wert gebracht werden.
Weitere bei der Schmelztemperatur sauerstoffliefernde Stoffe, die ebenfalls zu guten Ergebnissen führen, sind sauerstoffhaltige anorganische oder organische Salze, wie Halogenide oder Äther. Oxyhalogensalze, wie Chlorate, haben den Vorteil, daß sie zugleich als Entkohlungs- und Raffinationsmittel wirken können.
Versuche haben nun ergeben, daß der Punkt der eutektischen Konzentration in Wirklichkeit kein feststehender Punkt ist, sondern sich ändert je nach Art und Weise des Schmelzens, nach der Natur der Ausgangsmaterialien und weiteren Faktoren. Andererseits wurde festgestellt, daß bei ansteigendem Wert für den Punkt der eutektischen Konzentration auch die Qualität des Metalls erhöht wird.
Erfindungsgemäß arbeitet man beispielsweise folgendermaßen: Wenn die Liquidus-Temperatur 1217°C betragen soll, wird bei Beginn des Schmelzens die Blasluft mit Ozon angereichert, indem z. B. durch die Düsen gleichzeitig ein Gemisch von Fluorbenzol, Chlornitrobenzol und Isopropyläther injiziert wird. Nach 1A bis V2 Stunde geht die Liquidus-Temperatur auf ihr Optimum von 1217°C. Dann wird die Ozonzufuhr eingestellt, jedoch die Raffination aufrechterhalten.
Diese Raffination beruht auf der Eigenschaft der entstandenen Chloride und Ozonide, eine Rekonzentration von Verunreinigungen in der Schmelze zu verhindern. In diesem Fall erfolgt keine Entkohlung. Sobald die Liquidus-Temperatur ansteigen sollte, setzt man eine Aufkohlung in Gang, indem man z. B. in Chlorbenzol und Fluorbenzol gelösten Teer einspritzt. Die Menge des einzuspritzenden Aufkohlungsmittels beträgt etwa 2 bis 4 Liter pro Tonne Metall, wobei eine Verkokung der Einspritzvorrichtung vermieden ist.
Wenn die optimale Liquidus-Temperatur erreicht ist, wird die Aufkohlung beendet, und wenn infolge einer geänderten Chargierung die Liquidus-Temperatur absinkt, wird wieder Ozon zugeführt.
Das erfindungsgemäß erschmolzene Metall hat überraschende physikalische Eigenschaften. Das Metall reagiert sehr empfindlich auf die Impfung. 0,05% Impfmittel erhöht die Zugfestigkeit um 3 kg/mm2, mit 0,10% ist die Steigerung 5 kg/mm2. Das Metall behält seine Flüssigkeit in der Pfanne selbst nach einer Stunde Verweilzeit und dies bei jedem Kohlenstoffäquivalent. Der fein verteilte Graphit gibt ihm ausgezeichnete Reib eigenschaften. Der Perlit ist sehr regelmäßig mit parallelen Lamellen. Der Zementit liegt in engeren Streifen als der Ferrit im Verhältnis 1 : 2 vor. Im Elektronenmikroskop behält der Perlit bei Gußproben mit einem Durchmesser von
30 und 300 mm praktisch die gleiche Struktur. Bei der Bearbeitung spart man Zeit, und der Werkzeugverschleiß ist geringer. Das Metall ist dauerstandfester als Stahl. Die Brennerhärtung gibt ihm eine Brinell-Härte von mehr als 550. Hingegen ist die Oberfläche wenig empfindlich gegen Abblättern und Stöße. Die Zähigkeit beträgt 0,85 kg ■ cm/cm für Gußeisen mit einer Zugfestigkeit von 35 kg/mm2, sie_steigt auf über 1,0 kg · crn/cm für 55/60 kg/mm2. Die Scherfestigkeit bleibt über 2 bis 3 kg/mm2 bis zu einer z,ugfesügkeii von 50 kg/mm'. Oberhalb 50 kg/mm2 bleibt sie gleich der Zugfestigkeit. Die Druckfestigkeit beträgt das Fünffache der Zugfestigkeit. Ein Loch von 10 mm, das 10 mm vom Rand eines Stabes von 60 mm gebohrt war, widerstand einem hydraulischen Druck von 1000 bar. Unter einer Wandstärke von 10 mm ist das Metall absolut dicht gegen Freon und Vakuum.
Nachfolgend sind als Beispiele die Ergebnisse von 12 Schmelzungen angegeben. Hiervon wurden 6 mit Aufkohlung und 6 mit Entkohlung durchgeführt.
Um in diesen beiden Fällen die Bedeutung der Erfindung zu zeigen, wurden folgende Proben geprüft:
1) Unbehandelte Proben, bei denen weder eine Raffination noch eine Aufkohlung durchgeführt wurde.
2) Proben, bei denen nur die Aufkohlung durchgeführt wurde. Diese Proben wurden entnommen, gerade bevor die Raffination in Gang gesetzt wurde.
31 Proben, bei denen die Raffination und die Aufkohlung durchgeführt wurde.
Die Tabelle zeigt beim Vergleich der Proben 1 -6 mit der unbehandelten Probe, daß man mit einem Gewinn von 0,1 bis 0,4 an Gesamtkohlenstoff aufkohlen kann. Die erhaltenen Zugfestigkeiten liegen nahe bei den vorgesehenen. Für die gleiche Liquidus-Temperatur ist die Zugfestigkeit beachtlich erhöht, um einen Prozentsatz identisch mit Stahl.
Die Wirkung der Raffination zeigt sich beim Vergleich der Proben 1-6 mit den Proben &Ggr;-6'. Durch die Raffination gewinnt man regelmäßig 2 bis 4 kg/mm2 an Zugfestigkeit. Die Gußeigenschaften sind immer verbessert, wenn man die Raffination zugleich mit der Aufkohlung anwendet.
Beim Vergleich der Werte für den Gesamtkohlenstoff bei 80% Stahl ist festzustellen, daß die Aufkohlung nicht so gut wirkt, wenn keine Raffination stattfindet.
&iacgr;&ogr; Bei der mit der Raffination gekoppelten Entkohlung zeigt sich ebenfalls steigende Zugfestigkeit, wenn man nacheinander die unbehandelte Probe, die lediglich entkohlte und die entkohlte und raffinierte Probe betrachtet. Die Kombination von Entkohlung und Raffination ergibt bessere Eigenschaften. Beim Vergleich der Probe 12 mit der unbehandelten Probe zeigt sich, daß bei gleichem Prozentsatz Stahl und gleicher Liquidus-Temperatur die Zugfestigkeit von 37 auf 54,6 kg/mm2 gestiegen ist.
Durch zahlreiche Versuche ist auch erwiesen, daß die Raffination die Empfindlichkeit des Metalls gegenüber den klassischen Impfmitteln verbessert. Auch auf diesem Wege gelangt man zu einem nicht unbeträchtlichen Gewinn an Zugfestigkeit und zu einer Verminderung der Empfindlichkeit gegen Wandstärkenverringerungen.
Aufkohlung
Raffination und Aufkohlung unbehandelt nur Aufkohlung
50% Stahl 80% Stahl 50% 80% 50% Stahl 80% Stahl
12 3 4 5 6 Stahl Stahl 1' 2' 3' 4' 5' 6'
Zf vorgesehen 30 36 38 40 43 47 30 40 30 36 38 40 43 47
(kg/mm2)
Zf erhalten 32 36,9 39,2 43,9 4,9 52,5 32 37 29,4 35,7 37,1 42,2 46 49,6 (kg/mm2)
T°liqvorge- 1185 1205 1230 1240 1250 1260 1235 1260 1185 1205 1230 1240 1250 1260 sehen (0C)
T° liq erhalten 1187 1208 1231 1244 1253 1262 1220 1265 1180 1201 1228 1235 1247 1254
Kohlenstoff- 4,10 4,03 3,78 3,64 3,60 3,51 3,67 3,26 4,13 3,95 3,68 3,63 3,56 3,45 äquivalent
Kohlenstoff 3,20 3,00 2,95 2,94 2,90 2,91 2,85 2,72 3,33 3,15 2,88 2,83 2,66 2,55 gesamt
Entkohlung und Entkohlung 12 unbehandelt nur Entkohlung 80% Stahl 12'
Raffination 80% Stahl 50% 80% 50% Stahl 10' 11'
50% Stahl 9 10 11 Stahl Stahl 7' 8' 9'
7 8
Zf erhalten 33,6 38 44 49,3 51,8 54,6 32 37 30 34 40 43,3 46,5 49,2 (kg/mm2)
TMiqvorge- 1185 1205 1230 1240 1250 1260 1235 1260 1185 1205 1230 1240 1250 1260 sehen (°C)
T° liq erhalten 1190 1208 1233 1246 1253 1265 1220 1265 1187 1205 1231 1243 1251 1262
Kohlenstoff- 4,00 3,98 3,81 3,65 3,61 3,48 3,67 3,26 4,09 3,90 3,77 3,57 3,50 3,40 äquivalent
Kohlenstoff 3,10 2,95 2,90 2,75 2,76 2,68 3,20 2,80 3,24 3,05 2,97 2,72 2,70 2,55 gesamt
Zf vorgesehen 30 36 38 40 43 47 30 40 30 36 38 40 43 47 I (kg/mm2)

Claims (1)

  1. Patentansprüche:
    I. Verfahren zum Raffinieren, zum Aufsticken sowie zum Aufkohlen oder Entkohlen beim Erschmelzen von Gußeisen definierter Qualität durch Schmelzung von heterogenen Ausgangsmaterialien mit korrigierenden Zusätzen in Form von chemischen Verbindungen, die außerhalb der Chargierung während des Schmelzens durch Düsen in den Kupolofen eingeführt werden, wobei ein Kupolofen auf übliche Weise abwechselnd mit dem Gattierungsgut, nämlich Roheisen, Gußbruch oder Stahlschrott, und Brennstoff, nämlich Koks, zur Beherrschung der Liquidustemperatur unter Berücksichtigung des KohlenstoffSquivalents beschickt wird, gekennzeichnet durch folgende Maßnahmen;
    10
    a) es werden durch die Düsen kontinuierlich kleine Mengen an Ozon eingeführt,
    b) es werden durch die Düsen bei Schmelztemperatur Stickstofffreisetzende Verbindungen und Chlor oder Fluorfreisetzende Verbindungen oder bei Schmelztemperatur Stickstoff und Chlor oder Fluorfreisetzende Verbindungen eingeführt,
    Cj) wobei im Falle des Aufkohlens eine Verbindung aus der Destillation von Produkten vegetabilischen
    Ursprungs, nämlich Koks, Holz und natürliche Harze, in das schmelzflüssige Metall, oder
    C2) im Falle des Entkohlens ein bei Schmelztemperatur Sauerstoff freisetzender Stoff in das schmelzflüssige Metall eingeführt wird.
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Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3033194A1 (de) * 1980-09-03 1982-04-01 Werner Keßl, Gießereibedarf GmbH, 8481 Bärnwinkel Verfahren zur homogenisierung von gusseisenschmelzen und presslinge zu seiner durchfuehrung
DE3916503C1 (de) * 1989-05-20 1990-12-13 La Bonvarite S.A.R.L., Comines, Fr
US6957172B2 (en) 2000-03-09 2005-10-18 Smartsignal Corporation Complex signal decomposition and modeling
US7233886B2 (en) * 2001-01-19 2007-06-19 Smartsignal Corporation Adaptive modeling of changed states in predictive condition monitoring
JP2005153791A (ja) * 2003-11-27 2005-06-16 Koyo Seiko Co Ltd ラックピニオン式舵取装置及びラック軸の製造方法
US8275577B2 (en) * 2006-09-19 2012-09-25 Smartsignal Corporation Kernel-based method for detecting boiler tube leaks
US8311774B2 (en) 2006-12-15 2012-11-13 Smartsignal Corporation Robust distance measures for on-line monitoring
KR20160053977A (ko) 2013-09-06 2016-05-13 지이 인텔리전트 플랫폼스 인코포레이티드 모델 적응을 위한 장치 및 방법

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR957046A (de) * 1950-02-13
DE332721C (de) * 1916-01-28 1925-11-23 Rudolf Eberhard Dr Verfahren zum Behandeln von Roheisen, Stahl oder Schmiedeeisen mit Metallverbindungen
DE446487C (de) * 1925-03-01 1927-07-02 Wilhelm Guenther Dr Verfahren zur Einfuehrung von schwefelfreien Alkali- oder Erdalkalisalzloesungen oder ihrer Gemische in Schmelzkoks
US1696603A (en) * 1926-08-26 1928-12-25 George w
US2255016A (en) * 1940-05-13 1941-09-02 Republic Steel Corp Process for treating iron and steel
DE837705C (de) * 1950-07-23 1952-05-02 Buderus Eisenwerk Kalkstickstoff als Entschweflungsmittel
AT184201B (de) * 1952-01-09 1955-12-27 Esslingen Maschf Verfahren zur Entschwefelung von Eisen im Schachtofen
US2853376A (en) * 1955-03-16 1958-09-23 Ct Technique Des Ind Fonderie Production of cast iron articles
DE1061350B (de) * 1955-10-06 1959-07-16 Rheinstahl Eisenwerke Gelsenki Verfahren zur Herstellung von schwefelreichem Gusseisen mit kugelfoermiger Graphitausbildung
FR1226487A (fr) * 1959-01-28 1960-07-13 Procédé d'élaboration de la fonte
GB914904A (en) * 1959-10-28 1963-01-09 British Oxygen Co Ltd Melting of ferrous metal
DE1183521B (de) * 1962-06-07 1964-12-17 Rheinstahl Huettenwerke Ag Verfahren zur Reinigung von unlegierten und legierten Staehlen
US3251680A (en) * 1962-08-23 1966-05-17 Fuji Iron & Steel Co Ltd Method and apparatus for treating steels
US3309300A (en) * 1963-08-21 1967-03-14 Welsbach Corp Method for the production of ozone using a plasma jet
FR1407220A (fr) * 1964-06-18 1965-07-30 Procédé de fabrication des fontes et aciers à graphite nodulaire, mettant en oeuvre certains produits d'addition suivant différents modes opératoires, et aciers et fontes à caractéristiques mécaniques élevées ainsi obtenus
FR90350E (fr) * 1965-10-21 1967-11-24 Air Liquide Procédé de traitement des métaux liquides, applicable notamment à l'élaboration de fonte nodulaire
FR1522350A (fr) * 1967-03-03 1968-04-26 Du Pont Traitement d'amélioration de métaux
US3603571A (en) * 1967-08-11 1971-09-07 Air Reduction Apparatus for melting scrap metal
GB1182959A (en) * 1967-12-08 1970-03-04 Steel Co Of Wales Ltd Improvements in and relating to the Refining of Iron.
US3551139A (en) * 1968-12-20 1970-12-29 Koninklijke Hoogovens En Staal Desulphurizing composition for treating iron melts and method

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GB1440246A (en) 1976-06-23
FR2187919A1 (de) 1974-01-18

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