DE2521440B2

DE2521440B2 - Verfahren zur herstellung von mit magnesium behandeltem, kugelgraphit enthaltendem gusseisen und nachbehandlungsmittel hierfuer

Info

Publication number: DE2521440B2
Application number: DE19752521440
Authority: DE
Inventors: Michael Bettendorf Ia. Robinson (V-StA.)
Original assignee: Deere & Co, Moline, 111. (V-StA.), Niederlassung Deere & Co. European Office, 6800 Mannheim
Priority date: 1974-05-20
Filing date: 1975-05-14
Publication date: 1977-11-10
Also published as: TR18678A; DE2521440A1; CH614976A5; JPS5512162B2; DE2521440C3; ATA375775A; NO139272B; BR7502932A; CA1043570A; IN143746B; AT375775B; JPS50160117A; BE829186A; SE7505665L; GB1457234A; ATA45778A; ZA753144B; NO139272C; US3955973A; AT350605B

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.

Beispiel I

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.

Beispiel 11

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

Nachbehand- 1,21 46
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.

Tabelle I

Versuch

Kugelgraphit
bildendes
Mittel in kg/l

16
16
18

16

Vorgießbehandlung
in kg/t

Chemische Zusammensetzung in Gew.-"/»
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

Si

Magnesiumrückgewin
nung in %

2,90
2,95
3,00

2,78

90
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

Tabelle Il

0,59
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

2,36

Magnesiumrückgewin
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

Patentansprüche:

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.