ADDITIVE IN WIRE FORM FOR TREATING MOLTEN METALS

Abstract: 1. A process of producing an agent in the form of wire for treating moltan matarial for making nodular iron, from a powder mixture which is sheath with farrous metal and contains at least one of tha metals (A) magnesium, calcium and rare earth elements, and at least one of tha metals (B) iron, nickel and manganese, characterized in that the metal powdar (A) is initially mixed with graphite powder or pearlita powder to form a reaction-retarding coating and is subsequently combined with component (B) and with a reaction-inhibiting component (C) of swellable silicates and/or coke and/or graphite to form the final mixture, wherein the metal powders (A, B) and component (C) hava particle sizes beteen 0.02 and 2.0 mm and tha powder mixture is composed of 30 to 80 wt. % (A), 10 to 60 wt. % (B) and 1 to 15 wt. % (C), the quantity of the coating being included in the quantity of component (C).

Description: Drahtlörmiges Mittel zum Behandeln von Metallschmelzen Die Erfindung betrifft ein drahtförmiges Mittel zum Behandeln von Metallschmelzen. Metallschmelzen erhalten bekanntlich vielfach eine Nachbehandlung mit einem metallischen oder nichtmetallischen Behandlungsmittel. Das Behandlungsmittel kann der Schmelze in bekannter Weise auch in Drahtform zugeführt werden. Bei einem solchen drahtförmigen Mittel zum Behandeln von Metallschmelzen wird reaktives Metallpulver mit einem 'Eisenmetall ummantelt. Beim Einsatz dra'htförmiger Behandlungsmittel ergeben sich. in der Praxis in den Fällen gewisse Schwierigkeiten, wenn ein Zusatzstoff bei der Einbringung in die z. 3. Eisenschmelze leicht flüchtig oder verdampfbar ist und ggf. auch in relativ grösseren Mengen im Mittel vorliegt. Es besteht somit die Möglichkeit, dass eine Komponente des drahtförmigen Behandlungsmittels wie Magnesium, bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes einer z. 3. Gusseisenschmelze abdampSt, bevor der Hülldraht geschmolzen und von der Schmelze aufgenommen ist. Es ist daher zur Überwindung solcher Schwierigkeiten aus DE-OS 25 31 573 ein drahtförmi- ges Mittel zum Behandeln von Metallschmelzen bekannt, bei dem zwischen Aussenmantel aus SisenmeGall und Kernmaterial aus verhältnismässig leicht flüchtigem Metall, z. B. Magnesium, ein isolierender Wenkstoi aus z. . Eisenpulver oder Magnesium enthaltenden Kok3 angeordnet ist. Mit dem vorbekannten Behandlungsmittel soll die Zugabe des Kernmaterials gleichzeitig mit dem Schmelzen des Mantelwerkstoffs erfolgen und ein frühzeitiges Schmelzen und Verdampfen des Magnesiumkerns verhindert werden. Zwecks Erhöhung der Reaktionsausbeute und zur Erzielung eines störungsfreien gebremsten Reaktionsablaufs wird nach einem älteren Vorschlag (Patentanmeldung P 29 48 636) eine pulverförmige Mischung aus mindestens einem der Metalle (A) Magnesium, Calcium und der Seltenen Erden sowie mindestens einem der Metalle (B) Eisen, Nickel und Mangan vorgesehen, die mit einer Hülle aus Eisenmetall ummantelt ist. Es wurde nun gefunden, dass sich der Behandlungsablauf von Metallschmelzen in weiten Grenzen besser steuern und variieren lässt, wenn das drahtförmige Behandlungsiaittel mit gewissen, eine vorzeitige Reaktion des reaktiven Mittels hemmenden Komponenten in bestimmter Weise ausgestaltet ist. Demgemäss wird ein drantförmiges Mittel zum Behandeln von Metallschmelzen, aus mit Eisenmatall ummantelter pulverförmiger Mischung aus mindestens einem der Metalle (A) Magnesium, Calcium und der Seltenen Erden sowie mindestens einem der Metalle (B) Eisen, Nickel und Mangan nach Patentanmel- dung P 29 48 638 gemäss vorliegender Erfindung in der Weise ausgestaltet,dass das Metallpulver (A) einen reaktionsver- zögernden Oberflächenüberzug aufweist und die Mischung eine reaktionshemmende Komponente (C) aus blähbaren Silikaten und/oder einem Kohlenstoffträger enthält. Da sowohl die Schichtdicke und Teilchengrösse des Oberflächen überzuges des reaktiven Metalls (A) als auch die reakbions- hemmende Komponente (C) nach ort und Menge stark variIert werden kann, kann die Behandlung einer Metallschmelze mit drahtförmigem Behandlungsmittel gemäss der Erfindung in weiten Grenzen variiert werden. Als reaktionsverzögernder oder reaktionshemmender Überzug metall für das reaktive Metall (A) kommen oxidische Stoffe in Be- tracht, die zweckmässig in feinteiliger oder feinkörniger Form vorliegen wie Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, feinteilige Kieselsäure. Des weiteren eignen sich Graphit- oder Kokspulver oder tonhaltige Graphitmassen für den Überzug. Der Überzug kann in einfacher Weise durch trockenes Mischen der Stoffe erzielt werden. Es kann aber auch zweckmässig sein, im Mischvorgang ein flüssiges, verdampfbares Medium vorzusehen, so dass ein haftfesterer Auftrag des Uberzuges erfolgt. Das flüssige Medium kann beispielsweise Wasser oder ein organisches Lösungsmittel sein. Gegebenenfalls kann auch ein geringer Zusatz von etwa bis 2 % eines organischen oder anorganischen Bindemittels zweckmässig sein und einen haftfesten dichten Überzug herbeiführen. Die Teilchengrösse des Überzugsstoffes liegt im allgemeinen zwischen 0,02 und 1,0 mm, wobei eine Teilchengrösse von 0,05 bis 0,25 mm vorteilhaft ist. Für die Effektivität des drahtförmigen Behandlungsmittels ist es des weiteren von Wichtigkeit, dass die Metallkomponenten des Pulvergemischs in gleicher Korngrösse vorliegen. Hier hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, eine Korngrösse der Xetallpulver von 0,02 - 2,0 mm einzuhalten. Ein bevorzugter Bereich liegt bei einer Korngrösse von 0,05 bis 1,5 mm. Zweckmässig liegt die reaktive urd mit dem reaktionsverzögernden Uberzug zu versehende Metallkomponente in Form von Granulaten einer Teilchengrösse von 0,8 bis 1,2 nun, insbesondere in einer Körnung von 1 mm vor. Nach einer weiteren Auführungsform der vorlIegenden Erfindung kann die ?Ietallikomponente (A) auch in m eines Legierung pulvers eingesetzt werden, beispielsweise Mg/Fe/Si-Legierungen oder Ca/Si/Mg-Legierungen, die ggf. noch Metalle der Seltenen Erden enthalten können. Der Magnesiumgehalt der Legierungen liegt im allgemeinen zwischen 3 und 50 5'. Die ummantelte Pulvermischung des erfindungsgemässen Be handlungsmittels enthält des weiteren eine metallurgisch neutrale, reaktionshemmende Komponente (C). Metallurgisch neutral heisst im Sinne der- Erfindung, dass keine Aufnahme des Stoffes in die Schmelze erfolgt Geeignete Stoffe für diese Komponente sind blähbare Silikate oder Kohlenstoffträger bzw. Mischungen dieser Komponenten. Als blähbare Silikate werden beispielsweise Quarzporphyrgläser, z. B. Perlit, eingesetzt, die bei Erhitzung auf Temperaturen über 12000C infolge Austritt des eingeschlossenen Wassers zu Gesteinsschaum expandieren. Ferner eignen sich blähbare Schichtsilikate, wie Vermiculit Während die blähbaren Silikate aufgrund ihrer geringen Wärmeleitfähigkeit die stärkste reaktionshemmende Wirkung hervorrufen, kann gewünschtenfalls mittels Einsatz von Koks oder Graphit allein oder in Mischung mit den blähbaren Silikaten als Komponente (C) eine weniger starke Reaktionshemmung erzielt und den jeweiligen örtlichen Gegebenheiten des Behandlungsvorgangs angepasst werden. Wenn auch die Zusammensetzung der Pulvermischung des erfindungsgemässen Behandlungsdrahtes in einem weiten Mengenbereich variiert werden kann, so hat es sich im allgemeinen doch als zweckmässig herausgestellt, eine Zusammensetzung in folgenden Mengenbereichen vorzusehen 30 bis 80, vorzugsweise 50 bis 70 Gew.-% "A 10 bis 60, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-% ,,B 1 bis 15, vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-% ,,C Eine Zusammensetzung der Pulvermischung entsprechend 60 Gew.-5' Magnesium 30 Gew. -5' Eisen 10 Gew.-% Perlit hat sich für die Behandlung von Gusseisenschmelzen zur Herstellung von Kugelgraphiteisen als besonders geeignet erwiesen. Der das Metallpulver einschliessende Mantel aus Eisenmetall hat in aller Regel eine Wandstärke von kleiner als 1 mm und beträgt vorzugsweise 0,15 bis 0,5 mm. Der Behandlungsdraht selbst hat in aller Regel einen Durchmesser von 2 - 6 mm. In manchen Fällen von Schmelzbehandlungen können auch wesentlich stärkere, wenn auch weniger flexible Behandlungsdrähte mit einem Durchmesser bis 20 mm erforderlich sein. Drähte mit einem Durchmesser von 2 - 6 mm werden bei einer Arbeitsweise mit Behandeln des Giessstrahls einer Metallschmelze verwendet, während Drähte mit einem Durchmesser grösser als 6 mm und bis 20 mm, vorzugsweise bis 15 mm, bei Behandlungen von Metallschmelzen, wie Gusseisenschmelze, in der Pfanne eingesetzt werden. Der erfindungsgemässe Behandlungsdraht ist bei nicht zu starken Durchmessern flexibel und mit recht einfachen Drahbvor- schubgeräten zu fördern. Er lässt sich dann mit Erfolg einsetzen, wenn eine Vorschubgeschwindigkeit des Drahtantriebes von > 60 mimin realisiert wird. Vorzugsweise wird je- doch --=it Geschwindigkeiten von 110 bis etwa 200 m/min gearbeitet, um zu gewährleisten, dass der Draht tief in die Schmelze eintaucht, so dass ein optimales Ausbringen erreicht wird. Abhängig von der zu behandelnden Menge an flüssigem Metall kann man einen Draht oder mehrere Drähte gleichzeitig in die Schmelze einspulen. Bei Verwendung von mehreren Dräh ten ergeben sich vorteilhaft kürzere Behandlungszeiten und geringere Temperaturverluste. Wenn mehrere Drähte gleichzeitig zur Anwendung kommen, so können diese entweder alle von gleicher Beschaffenheit sein oder aber auch unterschiedliche Füllungen besitzen, zum Beispiel können für eine Metallschmelzenbehandlung gleichzeitig eingesetzt werden: a) Zwei Drähte mit Mg-Füllung gemäss vorliegender Erfindung; b) ein Draht als Legierungsdraht, auch als sogenannter "Mo- nodraht" darstellbar, aus Elementen oder Legierungen der Elemente Cu, Al, Ni, Cr, Mg, Ti, Ce, Bi, Te, Sb, Nb; c) ein oder mehrere Drähte mit einer Füllung aus Impfmittel herkömmlicher Art, wie Ferrosilicium. Der erfindungsgemässe Behandlungsdraht wird üblicherweise in die ruhende Schmelze in eine Pfanne gespult. Dabei spielt die Form der Pfanne keine entscheidende Rolle im Gegensatz zu konventionellen Mg-Behandlungsverfahren, die keine Drähte verwenden. Bei Verwendung von mehreren Behandlungsdrähten gleichzeitig ist es von Vorteil, die Drähte nicht an der gleichen Stelle in die Schmelze einzutauchen. Die übliche Abmessung der Transportpfanne erscheint für dieses Verfahren der Mg-Behand lung geeeignet. Neben der Einführung des Drahtes in die Pfanne kann erf in- dungsgemäss der Behandlungsdraht auch in den Giessstrahl, Giesstümpel bzw. in die Giessform direkt eingespult werden oder in ein gesondertes Behandlungsgefäss bzw. Rinne zwischen Ofen und Transport- oder Giesspfanne getaucht werden. Bei grösserer Vielfalt der Drähte erden diese vorzugsweise nicht gleichzeitig, sondern in einzelnen Verfahrensschrit ten getrennt in die Schmelze des Behandlungsgefässes eingetaucht. Zum Beispiel kann die Behandlung einer Gusseisenschmelze zur Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit in folgender Weise vorgenommen werden: 1. Schritt: Entschwefeln und Desoxidieren mit einem erfindungsgemässen Behandlungsdraht, ent haltend eine Pulvermischung der Zusammen setzung z.B. 30 bis 80 Gew.-%o Mg 10 bis 60 Gew.-5' Fe 1 bis 15 Gew. -5' Graphit 2. Schritt: Modifizieren des Graphits mit einem Be handlungsdraht, entsprechend wie im 1. Schritt 3. Schritt: Legieren mit z.B. massivem Cu-Draht zur Einstellung einer gewünschten Matrix 4. Schritt: Impfen mit einem mit beispielsweise pul verförmigem Ferrosilicium gefüllten Draht als letzte metallurgische Behandlung vor dem Vergiessen. Die Vorteile einer solchen mehrstufigen Verfahrensweise liegen darin, dass z.B. an nur einer Behandlungsstation die verschiedenen Verfahrensschritte kurz hintereinander erfolgen können. Ein Umfüllen der Schmelze in andere Gefässe entfällt. Dadurch wird Zeit gewonnen und ein hoher Temperaturverlust vermieden. Ausserdem ist ein genaueres und einfacheres Arbeiten möglich. Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher und beispielhaft eläutert. B e i s p i e l : Mittels einer Drahterzeugungsmaschine wurde durch Deformieren und Komprimieren ein Behandlungskörper in Drahtform hergestellt. Bei einem Aussendurchmesser von 5 mm des Drahtes umschloss eine Hülle aus Weichstahlband (Mantelstärke 0,35 mm) einen Kern aus einem Metallpulvergemisch. Das Pulvergemisch bestand aus 69 5' metallischem Hagnesilmpulver, 26 % Eisenpulver, beide von einer Teilchengrösse von 0,5 mm, sowie 5 % Graphitpulver einer Teilchengrösse < 0,2 mm. Vor dem Herstellen des Pulvergemischs wurde das Magnesiummetallpulver mit einem Teil des Graphitpulvers vorgemischt, um eine sichere Ausbildung des reaktionsverzögernden Uberzugs au± der Magnesiumoberfläche zu gewährleisten. Der Magneslumgehalt, bezogen auf den laufenden Meter Draht, betrug 10 g. Der Behandlungsdraht wurde mittels einer automatischen Vorschubvorrichtung in Gusseisenschmelzen eingeführt. Die Gusseisenschmelzen befanden sich jeweils in einer offenen, sogenannten schlanken Pfanne (assungsvermögen 1 to; Verhältnis Höhe:Durchmesser = 2 : 1 ). Es wurde eine Gusseisenschmelze folgender Zusammensetzung in den Versuchen T und II behandelt: 3,80 %Kohlenstoff 1,90 % Silicium 0,29 % Mangan < 0,015 % Schwefel Rest Eisen Die weiteren Versuchsbedingungen und die Versuchsergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle angeführt: Versuch I Versuch II Menge behandelter 1.000 kg 1.000 kg Gusseisenschemlze Temperatur vor der Behandlung: 1.465 c 1.515 0C nach der Behandlung: 1.405 0C 1.470 0c Vorschubgeschwindigkeit: 110 m/min 110 m/min Behandlungszeit: 108 sec 75 sec zugeführte Drahtmenge: 9,5 kg 8,0 kg zugeführte Mg-Menge: 1,4 kg 1,17 kg Schwefelgehalt der 0,005 % 0,008 % behandelten Schmelze: Magnesiumgehalt der 0,059 % 0,044 % behandelten Schmelze: Mg-Ausbringen 42 % 37,6 % Sphärolithenanteil > 90 % > 90 % Die Behandlung der Gusseisenschmelze verlief ruhig und ohne Auswurf von Schmelzenanteilen. Der Graphit war in abgegossenen Proben zu mehr als 90 5' in der Kugelform ausgebildet. Die Versuche zeigen, dass auch bei erhöhtem Magnesiumanteil im Behandlungsdraht ein ruhiger Ablauf der Behandlung und ein hohes Ausbringen des Magnesiums von ca. 40 % erzielt werden. Bei verwendung von z.B. Perlit statt Graphit als reaktionshemmende Komponente des erfindungsgemässen Behandlungsdrah- tes verläuft die Behandlungsreaktion gleichfalls ohne Eruptionen. Darüberhinaus bewirkt die silikatische Komponente im Behandlungsdraht eine Reinigung der Schmelze durch Bindung der in der Schmelze dispergierten Reaktionsprodukte bzw. Schlackenteilchen. Wird im erfindungsgemässen Behandlungsdraht statt Eisenpulver Kupfer oder Nickel in Pulverform verwendet, so kann die Eisenschmelze mit der Magnesiumbehandlung gleichzeitig legiert werden, was zu erhöhtem Perlit-Anteil im Grundgefüge führt.

Claims: Patentansrüche 1. Drahtförmiges Mittel zum Behandeln von Metallschmelzen, aus mit Eisenmetall ummantelter pulverförmiger Mischung aus mindestens einem der Metalle (A) Magnesium, Calcium und der Seltenen Erden sowie mindestens einem der Metalle (B) Eisen, Nickel und Mangan nach Patentanmeldung P 29 48 636, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallpulver (A) einen reaktionsverzögernden Oberflächenüberzug auf weist und die Mischung eine reaktionshemmende Komponente (C) aus blähbaren Silikaten und/oder einem Kohlenstoff träger enthält. 2. Drahtförmiges Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, dass als Überzug Aluminiumoxid, Magnesiumoxid, feinteilige Kieselsäure, Graphit oder Kokspulver verwen det wird. 3. Drahtförmiges Mittel nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente (C) Perlit, Vermiculit, Koks, Graphit oder eine Mischung dieser Stoffe ist. 4. Drahtförmiges Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Korngrösse der Metallpulver (A, 3) und der Komponente (C) 0,02 bis 2,0 mm beträgt. 5. Drahtförmiges Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 4, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung der Pulver mischung 30 bis 80, vorzugsweise 50 bis 70 Gew.-5' "À 10 bis 60, vorzugsweise 20 bis 40 Gew.-% "B" 1 bis 15, vorzugsweise 5 bis 10 Gew.-% "C" 6. Drahtförmiges Mittel nach den Ansprüchen 1 bis 5, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung der Pul vermischung 60 Gew.-% Magnesium 30 Gew.-% Eisen 10 Gew.-% Perlit

Inventors: BEST, KLAUS-JURGEN, DR., REIFFERSCHEID, KARL-JOSEF, Best, Klaus-Jürgen, Dr.
Applicants: METALLGESELLSCHAFT AG
Application year: 1982
Main classification: C21C1
IPC codes: C21C1, C21C7