DE1433429C3

DE1433429C3 - Use of an inoculating alloy based on ferrosilicon for cast iron

Info

Publication number: DE1433429C3
Application number: DE1433429A
Authority: DE
Inventors: John Victor Redditch Worcestershire Dawson (Grossbritannien)
Original assignee: BRITISH CAST IRON RESEARCH ASSOCIATION BIRMINGHAM (GROSSBRITANNIEN)
Current assignee: BRITISH CAST IRON RESEARCH ASSOCIATION BIRMINGHAM (GROSSBRITANNIEN)
Priority date: 1962-08-31
Filing date: 1963-08-28
Publication date: 1975-10-09
Also published as: DE1433429A1; GB1002107A

Description

Die Erfindung betrifft die Verwendung einer Impflegierung auf der Basis von Ferrosilizium mit Strontium als Wirkstoff bei der Herstellung von Gußeisen.The invention relates to the use of an inoculating alloy based on ferrosilicon with strontium as an active ingredient in the manufacture of cast iron.

Gußeisen enthält im allgemeinen als Hauptlegierungselement 2 bis 4% Kohlenstoff. Dieser kann in Form von Graphit vorliegen, in welchem Falle man von grauem Gußeisen spricht, oder in Form von Eisenkarbid, in welchem Falle man von weißem Gußeisen spricht. Die Festigkeit grauen Gußeisens läßt sich durch Veränderung der Menge und der Form des Graphits regeln. Es sind z. B. Verfahren entwickelt worden, durch die der Graphit eine kugelige Form annimmt, die höchste Festigkeit und eine verbesserte Duktilität ergibt.Cast iron generally contains 2 to 4% carbon as the main alloying element. This can be in Present in the form of graphite, in which case one speaks of gray cast iron, or in the form of Iron carbide, in which case one speaks of white cast iron. The strength of gray cast iron leaves regulate themselves by changing the amount and shape of the graphite. There are z. B. Process developed by which the graphite assumes a spherical shape, the highest strength and an improved one Ductility results.

Die Struktur und Eigenschaften grauen Gußeisens, insbesondere, wenn der Graphit in kugeliger Form vorliegt, lassen sich weiterhin durch die Zugabe einer Impflegierung verbessern, welche dem flüssigen Metall unmittelbar vor dem Gießen zugesetzt wird. Das Impfen ist ein wesentliches Merkmal bei der Herstellung von Gußeisen hoher Festigkeit. Reicht die Impflegierung nicht aus, enthalten diese Gußeisen in dünneren Abschnitten Karbid, und die erforderlichen mechanischen Eigenschaften treten nicht ein.The structure and properties of gray cast iron, especially when the graphite is spherical present, can be further improved by adding an inoculating alloy, which is the liquid metal is added immediately before pouring. Inoculation is an essential feature in manufacturing of high strength cast iron. If the inoculation alloy is insufficient, they contain cast iron carbide in thinner sections, and the required mechanical properties do not occur.

Ferrosilizium, welches die am meisten benutzte Impf legierung ist, enthält in der Regel 75 bis 80% Silizium. Reines Ferrosilizium hat eine sehr geringe Impfwirkung. Das übliche Gießerei-Ferrosilizium erhält seine Wirkung von kleinen Gehalten an untergeordneten Elementen, nämlich Aluminium und Kalzium, die den Impfeffekt stimulieren. Die Impfwirkung entspricht mehr oder weniger proportional den Aluminium- und Kalziumgehalten, wenn diese klein sind. Andererseits ist die Verwendung von Ferrosilizium mit einigen Prozent an Aluminium eine potentielle Ursache der sogenannten Nadelstichporosität, insbesondere im Kugelgraphitguß, während die Verwendung von Kalzium zu Schlackenfehlern führen kann.Ferrosilicon, which is the most widely used inoculating alloy, usually contains 75 to 80% Silicon. Pure ferrosilicon has a very low inoculating effect. The usual foundry ferrosilicon is preserved its effect of small contents of subordinate elements, namely aluminum and Calcium that stimulate the vaccination effect. The vaccination effect is more or less proportional the aluminum and calcium levels when they are small. On the other hand, the use of Ferrosilicon with a few percent of aluminum is a potential cause of the so-called pinhole porosity, especially in nodular cast iron, while the use of calcium leads to slag defects can lead.

Bei der Herstellung von Gußeisen mit kugeligem Graphit besteht eine große Tendenz, daß sich in dünnen Querschnitten weißes Gußeisen bildet, und gerade dehalb ist eine sehr wirkungsvolle graphitisierende Impflegierung notwendig.In the manufacture of cast iron with a spherical Graphite has a great tendency to form white cast iron in thin cross-sections, and This is precisely why a very effective graphitizing inoculant is necessary.

Zur Herstellung von hochwertigem Gußeisen ist es auch bekannt, die Zusammensetzung der Ausgangscharge so einzustellen, daß zunächst eine größere Tendenz zur metastabilen Erstarrung erhalten wird, worauf das Graphitisierungsmittel in einer bis zur Erzielung der gewünschten geringeren Tendenz zur metastabilen Erstarrung erforderlichen Menge zugesetzt wird. Das Mittel ist eine Legierung aus einerr Erdalkalimetall und Silizium sowie ein Erdalkali fluorid. Als siliziumhaltige Mittel werden dabei SiI^; ziumverbindungen ^es Eisens, Zirkoniums, Titanb Nickels, Bariums, Strontiums oder Magnesiums ver wendet.For the production of high-quality cast iron, it is also known to adjust the composition of the starting charge so that initially a greater tendency towards metastable solidification is obtained, after which the graphitizing agent is added in an amount necessary to achieve the desired lower tendency towards metastable solidification. The agent is an alloy of an alkaline earth metal and silicon and an alkaline earth fluoride. As a silicon-containing agent, SiI ^; ziumverbindungen ^ es iron, zirconium, titanium, nickel, barium, strontium or magnesium are used.

Als graphitbildende Mittel für graues Gußeise: sind auch metallisches Kalzium und Magnesium be kannt, ferner Legierungen bzw. Metallgemische, diAs graphite-forming agents for gray cast iron: metallic calcium and magnesium are also used knows, also alloys or metal mixtures, ie

ίο sowohl Alkali- als auch Erdalkalimetalle enthalten Aus der USA.-Patentschrift 22 90 273 ist einίο contain both alkali and alkaline earth metals From U.S. Patent 22 90 273 is a

Impflegierung für Gußeisen bekannt, die diesem in schmelzflüssigen Zustand oder unmittelbar vor den Gießen zugesetzt wird und Eisen, Silizium und Alu minium enthält, vorzugsweise auch noch Kalzium Zirkonium und Mangan.Inoculation alloy for cast iron known that this in the molten state or immediately before the Pouring is added and contains iron, silicon and aluminum, preferably calcium Zirconium and manganese.

Der Siliziumgehalt kann zwischen 25 und 85% vorzugsweise zwischen 60 und 80%, liegen. DeEisengehalt soll 65% nicht übersteigen, währencThe silicon content can be between 25 and 85%, preferably between 60 and 80%. Deiron content should not exceed 65%, while c

ao der Aluminiumgehalt zwischen 0,25 und 10%, vorzugsweise zwischen 0,5 und 6%, liegt. Falls Kalziurr zugegen ist, dann soll der Gehalt unter 16% liegen vorzugsweise zwischen 1 und 5%. Es wird die An sieht vertreten, daß die Impflegierung ein um so besao the aluminum content is between 0.25 and 10%, preferably between 0.5 and 6%. If Kalziurr is present, then the content should be below 16%, preferably between 1 and 5%. It becomes the sees represented that the inoculation alloy is an especially

as seres Gußeisen erzeugt, je mehr Bestandteile sie enthält. Deshalb soll die bevorzugte Zusammensetzung aus 60 bis 80% Silizium, 1 bis 4% Aluminium, 1 bh 4% Kalzium, 4 bis 9% Zirkonium, 4 bis 9% Mangan und Rest Eisen bestehen. Weiterhin wird empfohlen, vorzugsweise weniger als die Hälfte des Kai ziums durch eins oder mehrere der Metalle Barium Strontium, Magnesium und Beryllium zu ersetzen Von diesen kann das Zirkonium wiederum durch Vanadin, Uran, Niob, Tantal, Cer oder Thorium ei setzt sein. Das Zirkonium kann auch ganz oder teilweise durch Titan ersetzt sein.The more cast iron it produces, the more components it contains. Therefore, the preferred composition should consist of 60 to 80% silicon, 1 to 4% aluminum, 1 bh 4% calcium, 4 to 9% zirconium, 4 to 9% manganese and the remainder iron. It is also recommended to replace less than half of the Kai zium with one or more of the metals barium, strontium, magnesium and beryllium. Of these, the zirconium can in turn be replaced by vanadium, uranium, niobium, tantalum, cerium or thorium. The zirconium can also be completely or partially replaced by titanium.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung einer Impflegierung auf Ferrosiliziumbasii bei der Herstellung von Gußeisen, die sowohl für Gußeisen mit Lamellengraphit oder mit Kugelgraphh geeignet ist und einen größeren Impfeffekt besitzt, ohne daß die Gefahr der Fehlerbildung im Gußstück durch Aluminium und/oder Kalzium besteht.The object of the present invention is the use of an inoculating alloy based on ferrosilicon in the manufacture of cast iron, both for cast iron with lamellar graphite or with spheroidal graphite is suitable and has a greater inoculating effect without the risk of defects in the casting consists of aluminum and / or calcium.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Verwendung einer Impflegierung auf Ferrosiliziumbasis mit 75 bi; 80 % Silizium und einem Gehalt an Aluminium vor weniger als 1 % und dem geringstmöglichen Kalzium gehalt sowie einem Strontiumgehalt, der auf einerr Zusatz von 1 bis 4 % Strontium bei der Herstellung beruht, für dünnwandige Gußstücke aus Gußeiser mit Lamellengraphit oder mit Kugelgraphit ohne Glühüng unter Ausschluß der Gefahr der Fehler bildung im Gußstück durch Aluminium und/ode Kalzium.This problem is solved by using an inoculating alloy based on ferrosilicon with 75 bi; 80% silicon and an aluminum content of less than 1% and the lowest possible calcium content and a strontium content based on an addition of 1 to 4% strontium during manufacture based, for thin-walled castings made of cast iron with lamellar graphite or with spheroidal graphite without Annealing with the exclusion of the risk of forming defects in the casting due to aluminum and / or Calcium.

Es hat sich gezeigt, daß Strontium selbst keinei merklichen Impfeffekt besitzt, jedoch die Wirksam keit des Impfstoffes auf Siliziumbasis erhöht. Diese Effekt ist nicht direkt proportional dem Strontium Gehalt, aber erreicht sein Maximum bei 2 % de· Strontiumzusatzes.It has been shown that strontium itself does not have a noticeable vaccine effect, but that it does silicon-based vaccine increased. This effect is not directly proportional to the strontium Content, but reaches its maximum at 2% of the added strontium.

Es wurde ein Anzahl praktischer Versuche mi Ferrosilizium-Legierungen mit verschiedenen Zusät zen mit verschiedenen Strontium-Gehalten durchge führt. Die Legierungen, die Strontium enthalter.A number of practical attempts have been made with ferrosilicon alloys with various additives zen with different strontium contents carried out. The alloys containing strontium.

wurden in einem Vakuumofen in einer Argonatmo Sphäre erschmolzen.were melted in a vacuum furnace in an argon atmosphere.

Die Ergebnisse der Versuche zeigen, daß es mög lieh ist, eine siliziumhaltige Impflegierung bei GußThe results of the tests show that it is possible to use a silicon-containing inoculant when casting

eisen sowohl_; mit Lamellen- als auch mit Kugelgraphit zu verwenden, die in Anwesenheit von Strontium einen erheblich stärkeren Impfeffekt zeigt als Impfung mit üblichem Ferrosilizium. Außerdem kann diese erfindungsgemäß zu verwendende Impflegierung tatsächlich frei von Aluminium sein, wodurch die mögliche Gefahr, die. sich durch kleine Zusätze dieses Elements ergibt und die automatisch mit dem normalen Ferrosilizium erfolgt, vermieden wird.iron both _; to be used with lamellar graphite as well as with spheroidal graphite, which in the presence of strontium shows a considerably stronger inoculation effect than inoculation with conventional ferrosilicon. In addition, this inoculation alloy to be used according to the invention can actually be free of aluminum, which reduces the potential danger that. results from small additions of this element and which occurs automatically with normal ferrosilicon, is avoided.

In dieser Hinsicht ist die Wirkung des Strontiums analog, aber stärker als die bekannte Wirkung des Aluminiums im Ferrosilizium. Strontium weicht jedoch von Aluminium dadurch ab, daß gleichzeitige Anwesenheit von Kalzium und Strontium dessen Effekt beseitigt, wogegen Kalzium den Effekt des Aluminiums weiter steigert. Aluminiumgehalte bis zu 1 °/o scheinen die Wirkung der Strontiumzugabe nicht zu beeinträchtigen, aber Aluminiumgehalte¹ oberhalb 1 °/o verringern den Effekt, der durch das Strontium erzielt werden kann.In this respect the effect of strontium is analogous, but stronger than the known effect of aluminum in ferrosilicon. However, strontium differs from aluminum in that the simultaneous presence of calcium and strontium eliminates its effect, whereas calcium further increases the effect of aluminum. Aluminum contents up to 1% do not seem to impair the effect of the addition of strontium, but aluminum contents ¹ above 1% reduce the effect that can be achieved by the strontium.

Ein handelsübliches Ferrosilizium mit 75 °/o Silizizium besitzt eine verbesserte Impfwirkung, wenn ihm 1 bis 4 °/o Strontium zugesetzt werden. Die Wirkung ist am größten, wenn der Zusatz 2 °/o beträgt.A commercial ferrosilicon with 75% silicon has an improved vaccination effect when 1 to 4% strontium is added to it. The effect is greatest when the addition is 2 ° / o.

Das Ferrosilizium, dem das Strontium zugesetzt wird, muß niedrige Gehalte an Aluminium und Kalzium haben. Ferrosilizium, dem Strontium zugesetzt wird, muß den geringstmöglichen Kalziumgehalt haben und muß weniger als 1 °/o Aluminium enthalten, falls die volle Wirkung des Strontiums nutzbar gemacht werden soll.The ferrosilicon to which the strontium is added must have low levels of aluminum and calcium to have. Ferrosilicon to which strontium is added must have the lowest possible calcium content and must contain less than 1% aluminum if the full effect of the strontium can be used should be made.

Die Impfkraft des Ferrosiliziums, das Strontium enthält, zeigt sich am besten bei Gußeisen mit Kugelgraphit. Wenn dünne Gußstücke nach dem herkömmlichen Verfahren hergestellt werden, ist ein hoher Grad der Impfung erforderlich, und selbst dann müssen Gußstücke von 13 mm Durchmesser oder weniger noch geglüht werden. Versuche, die Impfung dadurch zu verbessern, daß man sehr große Mengen von Ferrosilizium zusetzt, ergaben nur einen geringen Vorteil. Außerdem erhöht sich durch sehr große Zusätze an normalem Ferrosilizium die Gefahr der Bildung von Poren, die durch das mit dem Ferrosili-The inoculating power of ferrosilicon, which contains strontium, is best demonstrated in spheroidal graphite cast iron. When thin castings are made by the conventional method, one is high Degree of inoculation required, and even then castings 13 mm in diameter or less must be used still to be annealed. Try to improve the vaccination by getting very large amounts added by ferrosilicon resulted in only a minor benefit. It also increases by very large Additions of normal ferrosilicon the risk of the formation of pores, which are caused by the ferrosilicon

ao zium eingebrachte Aluminium entstehen.ao zium introduced aluminum is created.

Ähnlich ist es unter Verwendung einer Strontium enthaltenden Impflegierung bei Gußeisen mit Lamellengraphit möglich, sehr dünne Gußstücke herzustellen, wobei die Gefahr harter Kanten beträchtlichIt is similar with the use of an inoculant containing strontium in cast iron with flake graphite possible to produce very thin castings, the risk of hard edges being considerable

»5 verringert ist.»5 is reduced.

Claims

Claim:

Use of an inoculating alloy based on ferrosilicon with 75 to 80% silicon and a Aluminum content of less than 1 ° / o and the lowest possible calcium content and one Strontium content based on the addition of 1 to 4% strontium during manufacture for thin-walled cast iron pieces with lamellar graphite or spheroidal graphite without annealing excluding the risk of defects in the casting due to aluminum and / or Calcium.