DE653969C

DE653969C - Process for producing high-quality gray cast iron by adding titanium

Info

Publication number: DE653969C
Application number: DEB166441D
Authority: DE
Original assignee: British Cast Iron Research Association
Current assignee: British Cast Iron Research Association
Priority date: 1933-09-09
Filing date: 1934-08-08
Publication date: 1937-12-07

Description

Verfahren zum Herstellen von hochwertigem grauem Gußeisen durch Zusatz von Titan In einem Aufsatz »Über Titan im Grauguß<c (Stahl und Eisen 1923, S. 149i-94) hat E.. P i w o w a r s k y über die bis dahin erschienenen, sich zum Teil widersprechenden Mitteilungen über den Einfluß des Titans auf die physikalischen Eigenschaften von Gußeisen berichtet und ist auf Grund eigener Versuche zu dem Schluß gekommen, daß mit dem Titangehalt des Gußeisens bereits eine gewisse Verfeinerung des Graphits eintritt, ,die von günstigem Einfluß auf die physikalischen Eigenschaften des Gußeiscens ist. Andererseits haben .andere Forschier, wie P i -z,#o w a r s k y mitteilt, in entgegengesetztem Sinne über den Eirnfluß von Titan auf Gußeisen berichtet.Method of making high quality gray cast iron by addition von Titan In an essay »About titanium in gray cast iron <c (Stahl und Eisen 1923, p. 149i-94) has E .. P i w o w a r s k y on the previously published, in part contradicting reports about the influence of titanium on the physical Properties of cast iron reported and is based on our own experiments to the conclusion come that with the titanium content of the cast iron already a certain refinement of the graphite occurs, which has a favorable influence on the physical properties of the cast ice is. On the other hand, other researchers like P i -z, # o w a r s k y communicates, in the opposite sense, about the inflow of titanium on cast iron reported.

Eigene Versuche des Erfinders führten nur. zu einem Verfahren, nach dem Titan unter den üblichen hüttenm,ännischen Arbeitsbedingungen vorteilhaft zur Graphitverfeinierung führen kann, wobei Ergebnisse auftraten, die bisher im praktischen Betriebe nicht zu erzielen waren.The inventor's own experiments only worked. to a procedure after the titanium under the usual metallurgical, ännischen working conditions advantageous Graphite refinement, with results that have occurred so far in practice Operations could not be achieved.

Dies den Gegenstand der Erfindung bildende Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze nach dem Titanzusatz seiner kurzen oxydierenden Biehandlung mittels ioxydierender Gase oder fester Oxydationsmittel unterworfen wird. Man verfährt dabei ungefähr in folgender Weise: Zur Herstellung von Massein oder Gußstücken wird den Rohstoffen, aus denen das Gußeis@en hergestellt 'werden soll, für gewöhnlich ungefähr 1 Gewichtsprozent von Ferro-Silicium-Titan zugesetzt, das ungefähr i5 % Titan enthält. Nach dem Durchmischen wird Luft oder zweckmäßig auch Kohlensäure (Kohlendioxyd) durch die geschmolzene Masse während 1 oder 2 Minuten hindurchgeblasen. Man kann auch jedes andere oxydierende Gas benutzen oder ebenso an Stelle von Gas irgendeinen geeigneten festen oxydierenden Körper der Schmelze zufügen, wie z. B. ein Carbonat ioder Oxyd. In bestimmten Fällen kann auch die Erzeugung einer oxydierenden Atmosphäre in dem Schmelzofen genügend sein, um das Titan zu oxydieren und den gewünschten Erfolg zu erzielen.This method forming the subject of the invention is characterized in that that the melt after the addition of titanium its brief oxidizing bending action by means of is subjected to oxidizing gases or solid oxidizing agents. One proceeds thereby roughly in the following way: For the production of masses or castings, the Raw materials from which the cast iron is to be made, usually approximately 1 weight percent of ferro-silicon-titanium added, which contains approximately 15% titanium. After mixing, air or, advantageously, carbonic acid (carbon dioxide) blown through the molten mass for 1 or 2 minutes. One can use any other oxidizing gas or any other gas instead of gas add suitable solid oxidizing body to the melt, such as. B. a carbonate i or oxide. In certain cases it can also create an oxidizing atmosphere enough in the furnace to oxidize the titanium and produce the desired Achieve success.

Dabei sind folgende Ergebnisse beobachtet worden: Es wurden Probestäbe nach den Vorschriften des Deutschen Verbandces für die Materialprüfungen der Technik hergestellt (Gußlänge 65o mm, 6oo mm freie Stützlänge, der Durchmesser schwankte zwischen 31,5 und 32,1 mm). Die Probestäbe wurden gewonnen aus einer Schmelze, die sich zusammensetzte aus Hämatiteisen 9o o;ö und Stahl (nahezu reines Eisen) io%. Das Hämatiteisen hatte folgende . Zusammen-Setzung: '. I #I. Gesamtkohlenstoffgehalt 3,79 ° Silicium . . . . . . . . . . . . . . . . . Mangan. Schwefel..................... 0,03 ;0 Phosphor . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0,03 °,'o Es wurden zwei Stäbe A und B aus dieser Schmelze und zwei weitere Stäbe C und D aus der gleichen Schmelze, in der 2 °Jö einer Eisen-Silicium-T itan-Legierung gelöst wurden, hergestellt; die Legierung enthielt i 7 % Ti.The following results were observed: Test bars were produced according to the regulations of the German Association for Material Testing of Technology (casting length 65o mm, 600 mm free support length, the diameter fluctuated between 31.5 and 32.1 mm). The test rods were obtained from a melt composed of hematite iron 90% and steel (almost pure iron) 10%. The hematite iron had the following. Composition: '. I #I. Total carbon content 3.79 ° Silicon. . . . . . . . . . . . . . . . . Manganese. Sulfur ..................... 0.03; 0 Phosphorus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 0.03 °, 'o Two rods A and B were produced from this melt and two further rods C and D were produced from the same melt in which 2 ° Jö of an iron-silicon-titanium alloy were dissolved; the alloy contained i 7% Ti.

Der Stab A wurde ohne jede weitere Behandlung aus der urlegierten Schmelze gewonnen; er zeigte den üblichen hell kristallinischen Bruch.Rod A was made from the unalloyed without any further treatment Melt won; it showed the usual pale crystalline fracture.

Der Stab B wurde ,aus der gleichen unlegie rten Schmelze gegossen, nachdem vor dem Guß 2 Minuten lang Kohlendioxyd durch das flüssige Metall geblasen wordien war. Der Bruch war dem des Stabes A nahezu gleich.The rod B was cast from the same non-alloyed melt, after blowing carbon dioxide through the liquid metal for 2 minutes before casting was wien. The breakage was almost the same as that of rod A.

Der Probestab C wurde der Erfindung gemäß aus der Schmelze, in der die vorhin angegebene Titanlegierung gelöst war, nach 2 Minuten dauerndem Durchblasen von Kohlendioxyd durch das flüssige Metall gegossen; er zeigt einen dunkleren Bruch, der deutlich eine außerordentliche Verfeinerung des -Graphits im Vergleich zu den Proben A und B erkennen läßt.The test rod C was according to the invention from the melt, in the the titanium alloy indicated above was dissolved after blowing it through for 2 minutes poured of carbon dioxide through the molten metal; it shows a darker fraction, which clearly shows an extraordinary refinement of the graphite compared to the Samples A and B can be seen.

Schließlich wurde ein Probestab D aus der gleichen Schmelze, in der die Titanlegierung gelöst war, jedoch, ohne die der Erfindung entsprechende oxydierende Behandlung gegossen. Der Bruch ist hell kristallinisch und nahezu dem der Stäbe A und B gleich. Die Festigkeitsei;genschafteai ergeben sich wie folgt: Bruch- Durch- Zugfestigkeit Stab Belastung messer kg,#'qmm in kg A 701 31,8 31,8 B 783 3.2,1 34,5 C 879 32.0 39,0 D 761 31,5 3513 Das oxydierend behandelte Gußeisen mit Titangehalt zeigt sich also sowohl dem gewöhnlichen Gußeisen ohne Titan als auch dem ohne Titangehalt oxydierend behandelten Gußeisen wie schließlich dem Gußeisen mit Titangebalt (ohne oxydierende Behandlung) wesentlich überlegen. Wie diese Wirkung `el@s Verfahrens der Erfindung zu erklären ist, 11t, sich zur Zeit mit Sicherheit nicht sagen; rdr,wüd'.ängenomrnen, daß die Titanschlacken-"tilCtll.- die vorhandenen Schlackenteilchen '@rid.'wie beninflussen, wahrscheinlich in der Weise, daß sie diese mit einer flüssigeren Schlacke einhüllen und dadurch ihre Impfwirkung herabsetzen.Finally, a test rod D was cast from the same melt in which the titanium alloy was dissolved, but without the oxidizing treatment according to the invention. The fracture is light crystalline and almost the same as that of rods A and B. The strength properties ai result as follows: Break through tensile strength Rod load meter kg, # 'qmm in kg A 7 0 1 31.8 31.8 B 783 3.2.1 34.5 C 879 32.0 39.0 D 761 31.5 3513 The oxidizing-treated cast iron with titanium content is therefore significantly superior to both ordinary cast iron without titanium and cast iron with an oxidizing treatment without titanium content, and finally to cast iron with titanium content (without oxidizing treatment). How this effect is to be explained by el @ s method of the invention, I cannot say with certainty at the moment; rdr, wüd'.ÄNomrnen that the titanium slag- "tilCtll.- affect the existing slag particles' @ rid.", probably in such a way that they envelop them with a more fluid slag and thereby reduce their inoculation effect.

Es hat sich nun gezeigt, daß bei' der notwendigerweise sehr kurzen Dauer der oxydierenden Behandlung der Grad der Verfeinerung des Graphits kaum zu beeinflussen ist; es ergibt sich nämlich ziemlich regyelmäßig die gleiche, sehr weitgehende Verfeinerung des Graphits. Nun kann unter Umständen diese Verfeinerung des Graphits zu weit gehen, während andererseits das nicht nach der Erfindung behandelte Gußeisien den Graphit in zu grober Form enthält. Um nun Zwischenstufen in der Graphitverfeinerung zwischen dem -nicht behandelten Gußeisen und dem nach der Erfindung behandelten Gußeisen erzielen zu können, wird nach der oxydierenden Behandlung i bis 2 Minuten lang Wasserstoff durch die Schmelze geblasen und dadurch der Graphit wieder etwas vergr öber t, und zwar entsprechend der Dauer der Einwirkung des Wasserstoffes, so daß dadurch ein Mittel gegeben ist, die Verfeinerung des Graphits nach Wunsch zu lenken. An Stelle von Wasserstoff können auch Wasserstoff enthaltende Verbindungen, z.B. Wass.erd.anipf oder Kohlenwassersboffe, benutzt werden. Etwaigen zurückbleibenden überschuß .an Wasserstoff entfernt man durch Abstehenlassen oder durch kurzes Hindurchblasen von Luft, Stickstoff oder Kohlendioxyd.It has now been shown that with 'the necessarily very short Duration of the oxidizing treatment the degree of refinement of the graphite hardly increases affect is; it turns out pretty much the same, very regularly extensive refinement of graphite. Now this refinement may be possible of the graphite go too far, while on the other hand that was not treated according to the invention Cast iron contains graphite in too coarse a form. To now intermediate stages in the refinement of graphite between the non-treated cast iron and that treated according to the invention Cast iron can be achieved within 1 to 2 minutes after the oxidizing treatment long hydrogen blown through the melt and thereby the graphite again something increased, according to the duration of the action of the hydrogen, so that this gives a means of refining the graphite as desired to steer. Instead of hydrogen, hydrogen-containing compounds, E.g. water, earth or hydrocarbons can be used. Any remaining Excess .an hydrogen is removed by allowing it to stand or by briefly blowing through it of air, nitrogen or carbon dioxide.

Claims

PATLNTANsrr, ilci-iE: i. Method of producing high quality gray cast iron by adding titanium, characterized in that the melt after the addition of titanium, a short treatment with oxidizing gases or solid Is subjected to oxidizing agents.

2. The method according to claim i, characterized in that that after the oxidizing treatment, hydrogen or hydrogen-containing compounds be blown through the Schipelze for a short time (e.g. 1 to 2 minutes).