SE519859C2 - Anordning för behandling av järnlegeringar i ett kärl - Google Patents

Description

lO l5 20 25 30 35 519 859 2 av grafitnoduler vilket utmärker s k segjärn. Om andelen magnesium blir för låg kan järnet helt eller delvis stel- na som s k gråjärn vilket har väsentligt lägre hàllfast- het. För att undvika detta överdimensioneras kammaren nå- got. Det väsentliga vid segjärnstillverkning är att en viss miniminivå av magnesium ej underskrides. Högre hal- ter än riktvärdet ger inga nämnvärda negativa bieffekter.

För tillverkning av s k kompaktgrafitjärn ställs väsent- ligt högre krav på att magnesiumhalten kan hållas inom mycket snäva toleranser ca 0,008 till 0,0l1%. Fördelen med att behandla järnet i gjutformen är att den avkling- ning av magnesium som sker vid behandling i en gjutskänk och successiv avgjutning är eliminerad. Pga kinetiska ef- fekter behövs oftast heller inte någon extra s k ympning av järnet. Ett problem med behandling i gjutformen är att det krävs utrymme i gjutformens partyta för att få plats med reaktionskammare och tillhörande kanaler. Detta gör att det i praktiken är svårt att gjuta detaljer vars vikt överskrider ca 200 kg. Föreliggande uppfinning avser att eliminera denna nackdel men ändå bibehålla de fördelar som behandling i gjutformar ger.

Föreliggande uppfinning har tillkommit inte endast för att eliminera ovannämnda nackdel, utan även för att uppnå de nedan angivna fördelarna. Därvid har uppfinnin- gen erhållit de särdrag, som framgår av patentkravet 1.

Föredragna utföringsformer är angivna i de underordnade patentkraven.

Uppfinningen skall nu närmare beskrivas med hänvis- ning till bifogade ritning, på vilken Fig 1 är en tvär- snittsvy av en föredragen utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, och Fig 2 är en tvärsnittsvy av en detalj i den i Fig 1 visade anordningen.

Med hänvisning till figurerna sker behandlingen av basjärnet i ett behandlingskärl l, som kan utgöras av en gjutskänk. I behandlingskärlets l botten är anordnad en fördjupning 5, företrädesvis bestående av tvä koncentris- ka cylindriska håligheter. Den inre djupare hàligheten är 10 15 20 25 30 35 '519 859 . @ | » . - n 3 en reaktionskammare 3, där legeringsämnet eller lege- ringsämnena placeras. Det föredras att den yttre hålighe- ten har en diameter, som är ca 3 gånger större än reak- tionskammarens diameter. Ett rör 2 av eldfast material, särskilt keramiskt material, är anordnat ovanifrån i be- handlingskärlet 1 koncentriskt över reaktionskammaren 3.

Rörets 2 inre diameter har företrädesvis samma diameter som reaktionskammaren 3. Rörets längd överstiger behand- lingskärlets djup med minst ca lOO mm. Röret är placerat vertikalt så att dess undre del bildar en koncentrisk spalt 4 mot den horisontella ytan på den yttre hålighe- ten. Vid användning fylls den önskade mängden legerings- ämne(n) genom röret 2 till reaktionskammaren 3. Därefter fylls basmetallen genom röret 2. Metallen strömmar därvid över legeringsämnet eller legeringsämnena som successivt löses upp och ut i behandlingskärlet l genom den spalt, som bildats mellan röret 2 och den yttre håligheten eller fördjupningen 5. Reaktionskammarens 2 volym och sektions- area beräknas på känt sätt efter den önskade mängden av legeringsämnet och efter det önskade metallflödet vid pà- fyllning av basmetall som funktion av basmetallens ab- sorption av legeringsämnet per yt- och tidsenhet. Metall- flödet begränsas genom att avpassa spalten mellan röret 2 och den yttre fördjupningen 5.

Fördelarna med den föreslagna anordningen är huvud- sakligen: Genom att hela metallmängden tvingas passera en reaktionskammare àstadkommes en snabb och likformig upp- lösning av legeringämnet på ett liknande sätt som vid den s k InMold-metoden.

Behandlingen är snabb och järnet är direkt klart för avgjutning. Detta gör att anordningen kan kombineras med en avgjutningsugn innehållande basjärn och att behand- lingskärlets volym är avpassad efter gjutvikten per form.

Användning av en reaktionskammare gör att något täckmedel inte behövs. Genom att reaktionen vid behandling med t ex magnesium sker i en praktiskt taget syrefri omgivning så lO 15 20 25 30 35 , | | - > 1 - | u u; 1 . v. . .v I 1 s w » . v, f . . . v « . . | ., _, v - 1 v v f n a v | . . H 4 minimeras s k fading som normalt sker vid behandling i en öppen skänk. Den satsvisa behandlingen före avgjutning gör att metallen blir helt homogen. Stora mängder järn kan behandlas. Vid direkt avgjutning fràn behandlingskär- let behövs ingen s k ympning.

Utföringsexempel I ett utföringsexempel för tillverkning av gjutgods i s k kompaktgrafitjärn används en avgjutningsugn. Ugnen innehåller basjärn för kompaktgrafitjärn som konditione- ras pà lämpligt sätt. Gjutformarna transporteras automa- tiskt till en position framför avgjutningsugnen. Behand- lingskärlet som i detta fall är det samma som avgjut- ningsskänken är placerat i en transport och tippanordning mellan ugnen och gjutformen. För en gjutvikt av 100 kg används en gjutskänk med en inre genomsnittlig diameter av 250 mm och en inre höjd av 350 mm. För att nå den öns- kade magnesiumhalten om 0,009% används 380 g av en FeSiMg legering innehållande 5% magnesium och med en kornstorlek mellan 1 och 5 mm.

Fylltiden i skänken har valts till 15 sekunder vil- ket ger ett flöde av 6,7 kg per sekund. Med en genom- snittlig tryckhöjd under pàfyllningen om 200 mm blir den dimensionerande spaltens area 700 mm2.

Reaktionskammarens sektionsarea kan därmed pà känt sätt beräknas till 260 mmz. är ca 2,3 g/CHF behövs en minsta höjd om 65 mm.

Eftersom legeringens densitet Reaktionskammarens storlek blir därmed: diameter 60 mm och djup 90 mm. Den yttre koncentriskt placerade fördjupningen bör företrädesvis ha en diameter om minst 2 gånger reaktionskammarens dvs i detta fall 120 mm. Den spalt som reglerar flödet får höjden 5 mm. Djupet pà den yttre fördjupningen väljs till minst 3 gånger spaltens höjd, i detta fall 15 mm.

Pàfyllningsröret är tillverkat av ett grafitrör med en inre diameter om 60 mm och med 10 mm väggtjocklek och med en längd om 400 mm. Den övre delen av röret är utfor- mad som en tratt.

Claims (4)

10 15 20 25 519 PATENTKRAV

1. Anordning för behandling av järnlegeringar i ett kärl(l) mottagning av minst ett legeringsämne och ett fyllrör (2), är anordnad i botten på kärlet (1) innefattande en reaktionskammare (3) för av att en fördjupning (5) och att fyllröret (2) k ä n n e t e c k n a d är anordnat koncentriskt över reaktionskammaren (3) för bildning av en spalt (4) mellan rörets (2) nedre ände och den övre begränsningen av reaktionskammaren (3).

2. Anordning enligt krav l, k ä n n e t e c k n a d av att fördjupningens djup fràn kärlets (1) botten är höjd, (5) diameter är minst två gänger reak- minst tre gånger spaltens (4) och att den yttre fördjupningens tionskammarens (3) diameter.

3. Anordning enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d (5) djup fràn kärlets (l) minst 20 mm och att den yttre fördjupningens (5) av att fördjupningens botten är diameter är minst 30 mm större än reaktionskammarens diameter.

4. Anordning enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att reaktionskammarens (3) sektionsarea och höjd är dimensionerade för att uppnå den önskade halten av lege- ringsämnet för den givna behandlingsvolymen och att fyll- rörets (2) inre diameter är densamma eller mindre än reaktionskammarens (3) övre diameter och att spaltens (4) area är dimensionerad för det önskade flödet av metall. »g q .r i _ =,..._\,, c _, /,<_1«.._;: ¿\-=_.*.\..=.*1, .zy- r.i.f;.\-,\._;