DE2521440B2 - Verfahren zur herstellung von mit magnesium behandeltem, kugelgraphit enthaltendem gusseisen und nachbehandlungsmittel hierfuer - Google Patents
Verfahren zur herstellung von mit magnesium behandeltem, kugelgraphit enthaltendem gusseisen und nachbehandlungsmittel hierfuerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von mit Magnesium behandeltem, Kugelgraphit enthaltendem
Gußeisen, bei dem in das aus entsprechenden Einsatzmaterialien erschmolzene Ausgangseisen
im schmelzflüssigen Zustand zunächst ein die Bildung von Kugelgraphit förderndes, vorzugsweise Magnesium
und/oder seltene Erden enthaltendes Vorbehandlungsmittel eingebracht wird und kurz vor dem Vergießen
mit einem von dem Vorbehandlungsmittel verschiedenen Nachbehandlungsmittel versetzt wird. Die Erfindung
betrifft auch ein Nachbchandlungsmittel zur Verwendung in diesem Verfahren.
Ausgehend von dem Problem, daß bei einem relativ hohen Kupfergehalt im Gußeisen dieser Kupfergehalt
die Kugelgraphitbildung bei der Herstellung von sphärolithischem Gußeisen behindert, ist es bekannt,
in die aus den üblichen Einsätzen erschmolzene Eisenschmclze ein Vorbehandlungsmittel aus Ccr und aus
-Γ)
Magnesium zuzusetzen, wobei das Cer vor, gleichzeitig
mit oder nach der Zuführung des Magnesiums vorzugsweise jedoch zusammen mit dem Magnesiurr
in die Schmelze eingebracht wird (vgl. US-PS 28 41 489) Es ist seit langem bekannt, daß eine Reihe vor
Elementen die Kugelgraphitbildung bei der Herstellung von sphärolithischem Gußeisen unterstützen. Zl
diesen Elementen gehören neben Kalzium, Lithium Natrium, Barium in der Praxis vor allem Magnesiurr
ι und Cer. Die in der Praxis verwendeten Zusatzstoffe sind im allgemeinen in erheblichem Umfange oxidier
bar und besitzen im Vergleich zu Eisen niedrige Siede punkte. Das Einbringen dieser als Vorbehandlungsmitte!
dienenden Stoffe in die Schmelze bereitet deshalb erhebliche Schwierigkeiten, da es häufig zu heftigen
unkontrollierbaren Reaktionen kommt, die zu erheblichen Sicherheitsproblemen führen. Daneben
stellt sich als nachteilig auch der dabei auftretende erhebliche Verlust an Magnesium durch Verflüchtigung
und/oder Verbrennung dar.
Um diese Schwierigkeiten zu beheben, ist es auch seit langem bekannt, der Schmelze kurz vor dem Vergießen
noch ein Nachbehandlungsmittel zuzufügen. Dieses Nachbehandlungsmittel besteht üblicherweise
wie auch bei dem oben angegebenen bekannten Verfahren aus Ferrosilicium. Dieses Nachbehandlungsmittel unterstützt zusätzlich die Graphitbildung im
Eisen. Dabei geht man davon aus, daß zwar häufig das Vorbehandlungsmittel ausreicht, um den gesamten
Graphitgehalt in der Schmelze in Kugelgraphit umzuwandeln, jedoch reicht das Vorbehandlungsmittel in
aller Regel nicht aus, den ganzen Kohlenstoffgehalt der Schmelze in Graphit zu verwandeln. Das Nachbehandlungsmittel
soll nun die Graphitbildung unterstützen und dient häufig auch dazu, kleinere Mengen
an weiteren Legierungselementen in die Schmelze einzuführen.
Bei dem obengenannten bekannten Verfahren werden Cer und Magnesium als Vorbehandlungsmittel
eingesetzt, während als Nachbehandlungsmittel Ferrosilicium der Schmelze zugegeben wird. Dabei ist es
bei dem bekannten Verfahren wesentlich, daß beide Stoffe des Vorbehandlungsmittels gemeinsam zum Einsatz
kommen, da erst dadurch die Kupferverträglichkeit bei der Kugelgraphitbildung herbeigeführt werden
kann.
Es ist auch bekannt, die Graphitbildung bei der Herstellung von Graugußeisen durch entsprechende
Nachbehandlungsmittel zu fördern (vgl. US-PS 30 33 676). Dieses für Graugußschmelzen vorgesehene
Nachbehandlungsmittel kann auch bei der Herstellung von sphärolithischem Gußeisen eingesetzt werden, und
zwar entweder anstelle des die Kugelgraphitbildung unterstützenden Vorbehandlungsmittels oder zusätzlich
dazu als Nachbehandlungsmittel.
Weiterhin ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Kugelgraphitbildung durch eine zweistufige Magnesiumbehandlung
der Schmelze gefordert wird. Hierbei besitzt jedoch das Behandlungsmittel in beiden Stufen
die gleiche Zusammensetzung oder Legierung (vgl. DT-AS 2143 521). Bei diesem bekannten Verfahren
wird davon ausgegangen, daß man in der Vorbehandiungsstufc
zunächst den Schwefel aus der Schmelze entfernt, während in der zweiten Behandlung mit. dem
Magnesium die Kugelgraphitbildung verbessert wird. Dadurch soll eine glattere Oberflächenbeschaffenheit
der aus der Schmelze vergossenen Werkstücke erzielt werden. Wesentlich ist bei diesem bekannten Verfahren,
daß zwischen den beiden Bchandlungsstufcn eine
Wiederaufhcizungsphase für die Schmelze eingerührt wird. Das zugesetzte Behandlungsmittel für die beiden
Stufen enthält neben Kalzium- und Mischmetallen sowie Ferrosilicium etwa 9 bis 11 Gew.-% Magnesium.
Auch kann diesem bekannten Verfahren eine dritte Behandlungsstufe angeschlossen werden, in der unmittelbar
vor dem Vergießen der Schmelze Ferrosilicium als Impfmittel zugegeben wird. Praktisch handelt
es sich also bei diesem bekannten Verfahren um ein solches mit zwei Vorbehandlungsstufen und einer
Nachbehandlungsstufe.
Bei der Herstellung von duktilem Gußeisen ist es bekannt, der Schmelze wenigstens zwei die Kugel-Craphitbildung
unterstützende Elemente zuzuführen, und zwar in einer besonderen Auswahl und Mengenangabe
(vgl. DT-OS 22 50 165). Das Ergebnis dieser Behandlung soll sein, daß die gemeinsame Wirkung
der beiden Elemente größer als die Summe der Einzelwirkungen bei gleichen Mengen ist. Die beiden Elemente
sind bei diesem bekannten Verfahren Magnesium und ein Element aus der Gruppe der seltenen
Erden. Durch die Verwendung der beiden Elemente in relativ geringen Mengen erhält man bei diesem
bekannten Verfahren eine erhebliche Herabsetzung des Abbrandes und der Rauchentwicklung. Bei allen
Vorschlägen dieses bekannten Verfahrens liegt der Magnesiumgehalt weit über 2%. Die Magnesiumausbeute
liegt in dem auf diesem Sektor üblichen Bereich, d.h. zwischen 30 und 60%. Das Gesamtgewicht der
beigegebenen Elemente des Behandlungsmittels liegt, bezogen auf das schmelzflüssige Gußeisenbad, im
Bereich von 0,03 bis 0,12 Gew.-%.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs näher bezeichneten Art so weiterzubilden,
daß neben einer erheblichen Kosteneinsparung eine Steigerung der Wirksamkeit der Behandlungsmittel
und gleichzeitig eine wesentliche Verbesserung der die Gesundheit und die Sicherheit der Arbeiter betreffenden
Faktoren erreicht werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Vorbehandlungsmittel in einer Menge eingebracht
wird, derart, daß es in der Schmelze des vorbehandelten üphärolithischen Gußeisens in einem Anteil
von etwa 0,02 bis 0,055 Gew.-% vorliegt und daß die Schmelze mit einem Nachbehandlungsmittel versetzt
wird, das einen Gehalt an Magnesium von etwa 0,8 bis l,8Gew.-%, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa
l,6Gew.-%, aufweist
Dabei wird das Vorbehandlungsmittel vorteilhafterweise
in einer Menge eingebracht, die zu einem Gehalt in der vorbehandelten Schmelze zwischen etwa
0,03 bis etwa 0,045 Gew.-%, vorzugsweise zwischen etwa 0,033 bis etwa 0,042 Gew.-% führt.
Bei dem neuen Verfahren besteht das Nachbehandlungsmittel nicht aus einem Ferrosilicium, sondern aus
einer Basislegierung, die Magnesium in einer Menge von 0,8 bis 1,8 Gew.-% enthält. Gleichzeitig kann dabei
die Menge des Vorbehandlungsmittels gegenüber den sonst üblichen Mengen um einen erheblichen Prozentsatz
herabgedrückt werden, was sich in dem geringen Gehalt des Vorbehandlungsmittels in der vorbehandelten
Schmelze konkret wiederspiegelt.
Die Basis- oder Grunüiegierung kann selbstverständlich
aus Ferrosilicium bestehen, da es wesentlich nur darauf ankommt, daß der Magnesiumgehalt im Nachbehandlungsmittel
in genau angegebenen Grenzen gehalten wird. Die: Grenzen des Magnesiumgehaltes
haben dabei, wie praktische Versuche zeigen, einen entscheidenden Einllußaufdie Verwirklichungdergestellten
Aufgabe. So haben die Vergleichsversuche gezeigt, daß die Magnesiumausbeute scharf reduziert wird, wenn die
Nachbehandlungslegierung mehr als etwa l,9Gew.-% Magnesium enthält. Bei diesem Prozentsatz vermehren
sich bedeutend auch die Rauchbildung und die grelle Lichtbildung beim Einführen der Nachbehandlungslegierung
in die Schmelze. Schon die Verwendung von 2% oder mehr an Magnesium in der Nachbehandlungslegierung
führt zu Umweltbedingungen, bei denen Versuche nur in den abgeschlossenen Räumen einer lediglich für
Versuchszwecke geeigneten Einrichtung durchgeführt werden konnten. Für eine normale Produktion würde die
Verwendung eines solchen Prozentsatzes zu schweren gesundheitlichen Beeinträchtigungen und erheblichen
Sicherheitsproblemen führen.
Durch die Versuche konnte weiterhin bestätigt werden, daß bei der eingeschränkten Zugabe von Magnesium in
Nachbehandlungsmittel die Menge an für die Kugelgraphitbildung notwendigem Vorbehandlungsmittel um
wenigstens 10% gegenüber den bis dahin üblichen und notwendigen Mengen eingeschränkt werden kann. So zeigten
die Versuche häufig Einsparungen von 15 und 20 oder mehr%an dem Vorbehandlungsmittel. Insgesamt konnten
bei den Versuchen Magnesiumausbeuten von 80 oder 85 % und in einigen Fällen sogar noch höhere Ausbeuten
gegenüber den bisher üblichen Ausbeutungszahlen zwischen 30 und 60% erzielt werden.
Durch die praktischen Versuche konnte auch bestätigt werden, daß bei gegenüber den angegebenen Bereichen
verringertem Magnesiumanteil im Nachbehandlungsmittel das Gußeisen wesentliche Eigenschaftsvorteile einbüßt.
So ist der Magnesiumgehalt des Eisens wesentlich geringer. Entsprechend niedrig fallen auch Härte und Zugfestigkeit
aus. Auch sind das Dehnungsvermögen und damit die Duktilität des Gußeisens wesentlich verschlechtert.
Die Erfindung betrifft auch ein Nachbehandlungsmittel zur Verwendung bei dem neuen Verfahren. Dabei wird
ausgegangen von einem Nachbehandlungsmittel, welches aus einer mit dem vorbehandelten sphärolithischen Gußeisen
verträglichen Grundlegierung besteht. Diese Grundlegierung enthält gemäß der Erfindung Magnesium in
einer Menge von etwa 0,8 bis etwa 1,8 Gew.-%, vorzugsweise von etwa 1 bis 1,6 Gew.-%. Dabei kann zweckmäßigerweise
als Basislegierung eine Ferrosilicium- oder Nickellegierung dienen.
Die beiden angefügten Figuren stellen Wiedergaben von Mikrofotos einer sphärolithischen Gußeisenschmelze dar,
wobei die Gußeisenschmelze bei dem Mikrofoto nach Fig. 1 mit dem Nachbehandlungsmittel nach der vorliegenden
Erfindung und die Schmelze nach Fig. 2 mit einem üblichen im Handel erhältlichen Nachbehandlungsmittel
versetzt worden ist.
Nachdem die Schmelze in üblicherweise vorbereitet worden ist, indem das Ausgangseisen aus entsprechendem
Einsatzmaterialien erschmolzen wird, wird der Schmelze zunächst ein die Bildung von Kugelgraphit
förderndes Vorbehandlungsmittel beigefügt. Dieses kann aus jedem geeigneten, die Kugelgraphitbildung
unterstützenden Material bestehen und auf eine der üblichen Weisen in die Schmelze eingebracht werden.
Bevorzugt enthält das Vorbehandlungsmittel Magnesium und/oder seltene Erden. Die so vorbehandelte
Schmelze wird kurz vor dem Vergießen mit einem von dem Vorbehandlungsmittel verschiedenen Nachbehandlungsmittel
versetzt, und zwar im allgemeinen
innerhalb einer Zeil von etwa 15 bis H) Minuten vor dem Vergießen. Das Nachbehandlungsmittcl weist
dabei einen Gebalt an Magnesium von etwa 0.8 bis etwa 1,8 Gew.-%, vorzugsweise von etwa ! bis etwa
1,6 Cjcw.-% aul". Die anderen Bestandteile des Naehbchandlungsmittcls
können in erheblichem Umfange variieren, sofern sichergestellt ist, daß die Legierung
als solche mit dem Gußeisen vertraglich ist und auf dieses keine nachteilige Einwirkung hat. Bevorzugt
besteht die Basislcgierung aus einer Ferrosilieium- oder Nickellegierung, welche geringe Mengen an z. B.
Aluminium, Nickel, Kalzium, Silicium od. dgl. aufweist.
Hin typisches Nachbehandlungsmitlel, das bei dem
neuen Verfahren eingesetzt werden kann, weist folgende Bestandteile auf:
Bestandteil | (iewichts-% |
Silicium | 45-83 |
Aluminium | 0,1-4 |
Magnesium | I -1,6 |
Kalzium | 0,1-4 |
Barium | 0,1-') |
Strontium | 0,1-4 |
FJ se η | Rest |
Fs können auch Nickcl-Magncsium-Legierungen als
Basislcgierung verwendet werden, während andere Zusatzstoffe in speziellen Ansätzen enthalten sein
können.
Das Nachbchandlungsmittel kann durch Erschmelzen und homogenes Mischen der einzelnen Komponenten
in Form einer ehemisch kombinierten homogenen Legierung gewonnen werden.
Das oben beschriebene Nachbchandlungsmittel kann der Schmelze in einer Menge von etwa 0,25 bis etwa
1,5, vorzugsweise zwischen etwa 0,4 bis 0,8 Gew.-%, bezogen auf die Schmelze, zugefügt werden, worauf
durch entsprechende Bewegung der Schmelze das Nachbchandlungsmittel in der Schmelze homogen dispcrgicrt
wird.
Die Rückgewinnung des Magnesiums des Nachbehandlungsmittels liegt bei dem neuen Verfahren wcnistcns
bei etwa 85, häufig in der Nähe von etwa 100%. Dabei wird die Wiedergewinnung oder Rückgewinnung
des Magnesiums bestimmt als die Summe des erhöhten Magnesiumgehaltes des sphärolithischen Gußeisens
und der Magncsiumverluste bei der Entschwefelung mit Magnesium, geteilt durch die Magnesiummenge,
die mit dem Naehbehandlungsmiltel der Schmelze zugeführt wird. Bei der Entschwefelung reagiert das
Magnesium unter Bildung von Magnesiumsulfid.das in
bekannter Weise unmittelbar vor dem Vergießen beseitigt wird.
Durch das neue Verfahren läßt sich das Nachbehandlungsmittel wesentlich sicherer und weniger gefährlich
in die Schmelze einbringen. Dabei wird die Anzahl der auftretenden Explosionen, Aufllammungen,
der Raucherzeugung u. dgl. gegenüber den üblichen Verhältnissen stark herabgesetzt.
Das neue Verfahren gestattet auch eine genaue Kontrolle
der (iröße und Verteilung der Graphitkügelchen
in dem Gußeisen. Dies zeigt das in Fig. I wiedergegebene Mikrofoto eines sphärolitischen Gußeisens.
Das Eisen wurde in der Schmelze 3 Minuten vor dem Vergießen mit einem Nachbehandlungsmittel, das
1 Gcw.-"/n Magncsiumgchalt besaß, in einem Anteil von 0,6Gew.-%, bezogen auf die Gesamtsehmclze, für die
Dauer von 3 Minuten behandelt. Das Nachbehandlungsmittcl enthielt neben dem Magnesium etwa
48 Cicw.-% Silicium, 0,7 Cicw.-% A Iu min ium, 0,6Ci1JW. -"/»
Kalzium und den Rest Eisen. Das FOto zeigt, daß die Graphitkügelehen von relativ gleichförmiger Ciröße
und Verteilung sind. Das vorliegende Graphit ist dabei im wesentlichen vollständig in Kugclform überführt.
Das Verglcichslolo nach Fig. 2 entspricht einem sphärolilhischen Gußeisen, das in der gleichen Weise
wie das Gußeisen, das dem Foto nach Fig. 1 zugrunde liegt, hergestellt und aus der gleichen Pfanne
entnommen worden ist, wobei jedoch als Nachbehandlungsmittcl ein Mittel verwendet wurde, welches
47 Gcw.-% Silicium, 0,8 Gcw.-% Kalzium und 1 Gew.-% Aluminium enthält.
Das aus der Schmelze, die nach dem neuen Verfahren behandelt worden ist, erhaltene sphärolithischc
Gußeisen enthält allgemein etwa 0,03 bis 0,075, vorzugsweise von etwa 0,04 bis etwa 0,06, insbesondere
jedoch von etwa 0,045 bis etwa 0,055 Gew.-% Magnesium.
Es wurden zunächst von Roheisen, Stahl und Eisenabfällen
in üblicher Weise mehrere Chargen geschmolzenen Eisens von im wesentlichen identischer Zusammensetzung
vorbereitet. Diese Chargen wurden zunächst mit einem im Handel erhältlichen und die
Kugclgraphilbildung unterstützenden Material in Berührung gebracht, welches 4,5Gcw.-% Magnesium,
2,5 Gcw.-% Cer, 50Gcw.-% Silicium und als Rest im
wesentlichen Eisen enthält. Das feste, die Kugclgraphitbildung unterstützende Material wurde in den
Boden einer Gießpfanne eingebracht und mit einem festen Eisenblech abgedeckt. Darauf wurde das geschmolzene
Eisen in die Gießpfanne eingegossen, wobei sich das Eisenblech und das die Kugelgraphitbildung
unterstützende Mittel auflösten. Die Menge von die Kugelgraphitbildung unterstützendem Material
variierte von etwa 18 kg pro t (dies ist eine übliche Menge bei dieser Technik zur Herstellung von sphärolithischem
Gußeisen), um etwa 0,05Gcw.-% Magnesium in dem fertigen sphärolithischen Gußeisen zu
erhalten bis zu einer verminderten Menge von etwa 16 kg pro t, die sonst zu einem Magncsiumgehall
von 0,044 Magnesium in dem sphärolilhischen Gußeisen führt. Die Magnesiumrüekgcwinnung bei der
Behandlung liegt bei etwa 50%.
Etwa 1 bis 3 Minuten vor dem Vergießen wird die Schmelze entweder mit einer im Handel erhältlichen
lmpflegicrung oder mit einem Nachbehandlungsmittel nach der vorliegenden Erfindung in Berührung gebracht.
Das im Handel erhältliche lmpfmitlcl enthält in Gew.-"/» 48% Silicium, 0,8% Aluminium, 0,7% Kobalt
und als Rest im wesentlichen Eisen. Die Zusammensetzung der Nachbehandlungsmittel gemäß der Erfindung
ist die folgende:
Nach-
huhuntllungs-
niiltd
/usnninicnsot/unn in (icw.-%
Mg Si ΛΙ C;i Fc
1,0 48 0,7 0,6 Rest
1,6 77 I 1 Rest
Die Menge an die Kugclgraphitbildung unterstützendem
Mittel, der Umfang und die Art der Behandlung vor dem Vergießen sowie die chemische Zusammensetzung
und die mechanischen Eigenschaften der sich ergebenden spharolithisehcn Gußeisen sind in Tabelle
1 unten angeführt.
Ein Vergleich jeder der Versuche 1 und 2 mit dem Versuch 3 (bei dem letzteren wurde ein übliches, die
Kugelgraphitbildung unterstützendes Verfahren angewendet) zeigt, daß das Verfahren nach der vorliegenden
Erfindung zu chemischen und mechanischen Eiseneigenschaften
führt, die wenigstens gleich gut sind wie jene nach dem üblichen Verfahren, wobei jedoch
12,5 Gew.-% weniger an die Kugelgraphitbildung unterstützendem Mittel bei der Erstbehandlung benötigt
wurde. Der Versuch4 verdeutlicht ein übliches Verfahren unter Verwendung von ebenfalls 12,5 Gew.-%
weniger an die Kugelgraphitbildung förderndem Mittel bei der Erstbehandlung. Jedoch zeigt sich, daß bei
diesem Versuch die chemischen und mechanischen Eigenschaften des sich ergebenden Gußeisens weniger
akzeptabel sind als bei den Versuchen 1-3.
Mikroskopische Untersuchungen der Muster, die von jedem der erhaltenen Gußeisenarten gewonnen
wurden, zeigen, daß bei den Versuchen 1 und 2 eine vollständige Kugelbildung des Graphites, und zwar
mit Graphitteilchen, erhalten wurde, die in beiden Fällen von relativ gleichförmiger größerer Verteilung
über das ganze Gußstück vorliegen. Die Graphitkügelchen in dem Gußeisen des Versuchs 3 sind ebenfalls
relativ gleichförmig über das Gußstück verteilt, variieren jedoch merklich in der Größe. Bei dem
Versuch 4 wurde keine vollständige Kugelgraphitbildung erzielt, und die Graphitteilchen lagen auch
weder in gleichförmiger Größe noch Verteilung im Gußeisenstück vor.
Es wurde ein Verfahren ähnlich dem nach Beispiel 1 angewendet mit der Ausnahme, daß das die Kugelgraphitbildung
unterstützende Mittel in das Gußeisen durch ein »Tauchverfahren« eingebracht wurde, bei
dem das Mittel gemäß Beispiel I in die Eisenschmelze mit Hilfe einer abgedeckten Gießpfanne eingestoßen
wurde. Die Vorgießbehandlung wurde unter Verwendung eines anderen im Handel erhaltlichen Impfmittels
sowie unter Verwendung des Nachbehandlungsmittels C durchgeführt. Diese Materialien besaßen die folgende
Zusammensetzung:
Zusammensetzung in üew.-"„
Mg Si Ca ΛΙ Fe
0,9
Übliches
Impfmittel B
Impfmittel B
Nachbehand- 1,21 46
lungsmittcl C
lungsmittcl C
Die verwendeten Mengen und die erzielten Eigenschaften sind unten in Tabelle II angeführt.
Wiederum zeigt ein Vergleich der Versuche 5 und 6, daß die vorliegende Erfindung ein sphärolithisches
Gußeisen liefert, welches metallurgische und mechanische Eigenschaften aufweist, die wenigstens ebensogut
sind wie diejenigen, welche bei Anwendung der üblichen Verfahren erhalten werden. Das bedeutet
im vorliegenden Falle eine Verminderung um 32% der Menge an die Kugelgraphitbildung unterstützendem
Mittel bei der Erstbehandlung. Eine ähnliche Verminderung unter Verwendung eines üblichen Verfahrens
(vgl. Versuch Nr. 7) führt zu einem Produkt vor wesentlich unterlegenen metallurgischen und physika
lischen Eigenschaften.
Versuch
Kugelgraphit
bildendes
Mittel in kg/l
bildendes
Mittel in kg/l
16
16
18
16
18
16
Vorgießbehandlung
in kg/t
in kg/t
Chemische Zusammensetzung in Gew.-"/»
Mg Ce S
Mg Ce S
Mittel A 7,3 0,048 0,017
Mittel B 6,3 0,040 0,028
handelsübliches 0,051 0,020 Impfmittel A 7,3
handelsübliches 0,039 0,022 Impfmittel A 7,3
0,013
0,017
0,016
0,017
0,016
0,017
Si
Magnesiumrückgewin
nung in %
nung in %
2,90
2,95
3,00
2,95
3,00
2,78
90
92
92
Mechanische Eigenschaften
Versuch Nr. |
Zugfestigkeit in kg/cnv ■ 10 |
Brinell- Härte |
Verhältnis von Zugfestigkeil und Brinell- Härte |
Strecktestig- kcit in kg/cm·1· K)1 |
l'n Dc |
1 | 6,22 | 201 | 442 | 4,19 | 15 |
2 | 6,05 | 201 | 428 | 3,95 | 14 |
3 | 6,15 | 197 | 442 | 3,88 | 14 |
d | 5.37 | 187 | 402 | 3.66 | H) |
l'ro/entuale
Dehnung
Dehnung
0,59
0,87
0,87
0.59
Mittel C 1,76 0.043 0.007 0.010
handelsübliches 0,056 0.007 0,012
Impfmittel B 1,05
handelsübliches 0.033 0.006 0,011
Impfmittel B 1,05
10
Versuch Kugelgraphit Vorgießhehandluni; Chemische Zusammensetzung in Gew.-",
Nr. bildendes in kg/l
Mittel in kg/t Mg Ce S
Si
2,34
2,80
2,80
2,36
Magnesiumrückgewin
nung in %
nung in %
97
Mechanische Eigenschaften
Versuch | Zugfestigkeit | Brinell- | Verhältnis von | Slreckfestig- | l'ruzentuale |
Nr. | in kg/cm" ■ 10' | Härte | Zugfestigkeit | kei! in | Dehnung |
Nr. | und Brinell- | kg/cm:- 10" | |||
Härte | |||||
5 | 6.67 | 201 | 470 | 3.97 | 14 |
6 | 6.02 | 204 | 419 | 3,92 | 12 |
7 | 5.69 | 192 | 421 | 3,72 | 10 |
Vergleichsbeispiele
Das Verfahren nach Beispiel I wurde wiederholt, und zwar unter Verwendung von Magnesium enthaltenden
Ferrosiliciumlegierungen, welche 0,5, 2,1, 2,3 und 3.5 Gew.-% Magnesium enthalten. Diese Legierungen
wurden als Nachbehandlungsmittel verwendet. Jede Legierung enthält etwa 48 Gew.-% Silicium, während
der Rest im wesentlichen Eisen ist.
Jede Nachbehandkingslegierung wurde der Schmelze,
die zuvor mit einem die Kugelgraphitbildung unterstützenden Material gemäß Beispiel I in der in diesem
Beispiel angegebenen Weise in Berührung gebracht worden ist, in einer Menge von etwa 0,7 Gew.-% der
Eisenschmelze zugeführt. Eine große Menge an Rauch und eine Anzahl von Aufflammungen begleiteten die
Einführung der Legierungen, welche 2,1 und 2,3 Gew.-% Magnesium enthielten. Die Magnesiumrückgewinnung
für diese Legierungen (bestimmt in der an Hand des Beispiels I beschriebenen Weise) lag bei
etwa 40%. Die Hinzufügung einer Legierung mit 3.5 Gew.-% Magnesium führte zu Wogen und Wolken
von Rauch und übermäßigen Aufflammungen. Die Magnesiumrückgewinnung lag bei etwa 25%. Die Gcsundheits-
und .Sicherheitsschäden bei der Zugabe von Legierungen, welche 2,1, 2,3 und 3,5 Gew.-% Magnesium
enthalten, waren so schwer, daß diese Legierungen von der kommerziellen Verwendung ausgeschlossen
sind.
Die llin/ulugung einer Magnesiumlegierung mit
0.5 Gew.-% Magnesium führt zu keiner Rauchbildung und zu keinen Aufflammungen, und die Magnesiumrückgewinnung
ist hoch. Um jedoch die Magnesiummenge in dem schließlich erhaltenen sphärolithischen
Gußeisen zu erhöhen bei gleichzeitiger Verminderung des in der Erstbehandlung beigegebenen als die Bildung
von Graphitkugeln unterstützendem Mittel dienenden Magnesiums um etwa 15 oder mehr % führt
dazu, daß die das Magnesium in 0,5% enthaltende Legierung in der Nachbehandlung in derart großen
Mengen verwendet werden mußte, daß der Siliciumgehalt des sphärolithischen Gußeisens über den gewünschten
maximalen Wert hinaus gesteigert werden mußte, was die metallurgischen und physikalischen Eigenschaften
des sphärolithischen Gußeisens entscheidend beeinträchtigt.
Im Vergleich mit dem oben Dargelegten und zur weiteren Illustrierung der hohen Magnesiumrückgewinnungswerte,
die mit dem Verfahren nach der vorliegenden Erfindung erhalten werden, wurde das
Nachbehandlungsmittel C des Beispiels II (1,21 Gew.-°/(
Magnesium) einer Laboratoriumsschmelze eines magnesiumfreien Eisens bei einer Temperatur vor
1482 C und in einer Menge von 6 Gew.-% der Schmelze zugefügt. Es wurde keinerlei Rauchbildung und keinerlei
Aufflammung im Augenblick der Zugabe beobachtet. Die chemische Analyse der Schmel/e nach
der Zugabe zeigt einen Anteil von 0,74 Gew.-% Magnesium, was im wesentlichen der gesamten Magnesiummenge
des Nachbchandlungsniittels C entspricht.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur I lcrstellung von mit Magnesium
behandeltem. Kugelgraphit enthaltendem Gußeisen, bei dem in das aus entsprechenden Einsatzmatcrialien
erschmolzene Ausgangseisen im schmelzflüssigen Zustand zunächst ein die Bildung von Kugelgraphit förderndes, vorzugsweise Magnesium
und/oder seltene Erden enthaltendes Vorbehandlungsmittel eingebracht wird und kurz vor
dem Vergießen mit einem von dein Vorbehandlungsmittcl
verschiedenen Nachbehandlungsmittel versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
das Vorbehandlungsmittel in einer Menge eingebracht wird, daß es in der Schmelze des vorbehandelten
sphärolithischen Gußeisens in einem Anteil von etwa 0,02 bis etwa 0,055 Gew.-% vorliegt
und daß die Schmelze mit einem Nachbehandlungsmittel versetzt wird, das einen Gehalt an Magnesium
von etwa 0,8 bis etwa 1,8 Gewichtsprozent aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbehandlungsmittel in einer
Menge eingebracht wird, die zu einem Gehalt in der vorbehandelten Schmelze zwischen etwa 0,03
bis etwa 0,045 Gewichtsprozent, vorzugsweise zwischen etwa 0,033 bis etwa 0,042 Gewichtsprozent
führt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbehandelte Schmelze
mit dem Nachbehandlungsmittel in einer Menge von etwa 0,25 bis etwa 1,5 Gewichtsprozent, vorzugsweise
zwischen etwa 0,4 bis etwa 0,8 Gewichtsprozent, bezogen auf die Schmelze versetzt wird.
4. Nachbehandlungsmittel zur Verwendung in dem Verfahren nach Anspruch 1, bestehend aus
einer mit dem vorbehandelten sphärolithischen Gußeisen verträglichen Grundlegierung, dadurch
gekennzeichnet, daß es Magnesium in einer Menge von etwa 0,8 bis etwa 1,8 Gewichtsprozent, vorzugsweise
von etwa 1 bis 1,6 Gewichtsprozent enthält.
5. Nachbehandlungsmittel nach Anspruch4, dadurch
gekennzeichnet, daß als Basislegierung eine Fcrrosilicium- oder Nickellegierung dient.
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