166327. lajstromszámú szabadalom • Átmeneti grafitos öntöttvas előállítására alkalmas kezelőanyag
3 166327 4 töttvas mechanikai értékeit, tehát minden szempontból kedvező tulajdonságokkal bíró anyag. Már korábban megfigyelték, hogy ha a gömbgrafitos öntöttvas gyártásakor a folyékony öntöttvasba adagolt magnézium mennyisége a szükségesnél kisebb volt, akkor a grafit nem tisztán gömb alakban, hanem részben a lemez és a gömb közötti átmeneti alakban kristályosodott. A gyakorlatban azonban ezzel a módszerrel nem lehet megbízhatóan átmeneti grafitos öntöttvasat gyártani, mert a grafit kristályosodását az adagolt magnézium mennyiségén kívül még igen sok tényező befolyásolja, így a tényezők hatásától függően zömmel hol lemezes szerkezettel, hol meg gömb alakban kristályosodik a grafit, függetlenül attól, hogy az adagolt magnézium mennyisége azonos. A befolyásoló tényezők hatására olykor rendkívül kedvezőtlen ún. elfajult (tüskés, sündisznószerű stb.) grafit-alakok 4. ábra jelennek meg, amelyek rendkívüli mértékben lerontják az öntöttvas mechanikai tulajdonságait, és öntészeti tulajdonságait is. Az átmeneti grafitos öntöttvas iparilag reprodukálható gyártását először az International Nickel Limited szabadalmaztatta. (Brit, Pat. 1069 058.) A találmány szerint meghatározott mennyiségű: 0,005—0,06% magnézium, 0,15—0,5% titán és 0,001—0,015% ritkaföldfém (a periódusos rendszer III/B csoport elemei) tartalom esetén az öntöttvasban a grafit túlnyomóan — több mint 50% mennyiségben — átmeneti alakban kristályosodik. Lényeges a fenti három alkotó együttes jelenléte, ellenkező esetben a grafit az átmeneti alaktól eltér. Egy másik módszer, amelyet az Österreichischen Giesserei-Institut szabadalmaztatott (Österr. Pat. 290.592) lényege abból áll, hogy kis oxigéntartalmú és max. 0,02% kéntartalmú folyékony öntöttvasba 0,1— 0,2% ritkaföldfémet adagolnak. A folyékony öntöttvas célszerűen 0,15—0,3% titánt, és/vagy 0,3—1,5% rezet is tartalmaz. Az eljárás szerint nagyobb kéntartalmú folyékony vas is átmeneti grafitossá tehető, ha a ritkaföldfém tartalmat, amely erősen kéntelenítő hatású a kéntelenítéshez szükséges mennyiséggel megnövelik. így pl. 0,13% kéntartalmú folyékony öntöttvasba már 1,05% ritkaföldfém adagolás szükséges a grafit átmeneti alakban történő kristályosodásához. A felsorolt módszerek előnye, hogy már elfogadható megbízhatósággal iparilag reprodukálhatóan megvalósítják az átmeneti grafitos öntöttvas előállítását, mindamellett számos hátrányuk van. Az ismertetett módszerek hátrányai részben metallurgiai, részben gazdasági jellegűek. A metallurgiai nehézségek elsősorban a titán ötvözéséből adódnak. Ismeretes, hogy a titán az öntöttvasba 0,03—0,08% között közepesen, 0,08—0,12% között nehezen, 0,12% feletti mennyiségben igen körülményesen és teljesen bizonytalan eredménnyel ötvözhető, különösen ha az ötvözést a kereskedelemben kapható ferrotitánnal végzik. Példaként említhető, hogy 0,12%nál magasabb titántartalom eléréséhez 2,5-3-szoros túlötvözés szükséges. A titán bizonytalan beötvözése az oka, hogy csak 50% a féregalakú grafit mennyiségének alsó határa. Ez egyben azt is jelenti, hogy az ily módon' előállított átmeneti grafitos öntöttvas jellemzői tág határok között szórnak, mely rendkívül kedvezőtlen. Az említett módszerek gazdasági hátrányai a titán és a ritkaföldfém ötvözök magas költségében keresendők. Bár a ferrotitána közepes költségű ötvözőanyagok közé 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 tartozik, figyelembe véve a nagy kiégés miatti többlet adagolást látható, hogy az ötvözési költségek igen jelentősek. A ritkaföldfémek ötvözése rendkívül költséges, mert egyike a legdrágább ötvözőknek. Nehezíti a helyzetet, hogy ritkaföldfémből csak igen kis mennyiség áll az ipar rendelkezésére. Fenti okok miatt az átmeneti grafitos öntöttvas, bár tulajdonságai kiválóak és igen sok öntvényféleség gyártására alkalmas, jelenleg is rendkívül korlátozottan terjed, szemben pl. a gömbgrafitos öntöttvassal, melyből világviszonylatban már több milliós tonnát gyártanak. A találmány lényegét az a felismerés képezi, hogy az átmeneti (vermikulár, féregalakú) grafitos öntöttvas igen jó reprodukálhatósággal előállítható — az öntöttvasban a féregalakú grafit mennyisége több mint 80%ban biztosítható — ha az öntöttvasat 0,5—2,5% menynyiségű olyan kezelőanyaggal kezeljük, amely főalkotóként 5—30% Fe-at, 10—50% Si-ot, 2,5—20% Mg-ot és 5—30% Zr-t tartalmaz. A kezelés művelete abból áll, hogy a kezelőanyagot a megfelelően kiképzett üst fenekére helyezik, takaróanyaggal betakarják és az öntöttvasat rácsapolják. Az öntöttvassal a kezelőanyag a takaróanyag megolvadása után reakcióba lép és enyhe buzgás, örvénylés kíséretében — mely elegendő a reakció során képződött termékek felszínre hozásához — a hatását kifejti, amelynek eredménye, hogy az öntöttvasban levő grafitnak több mint 80%-a féregalakú lesz. Ez az eredmény nagyüzemi méretekben rendszeresen egymásután reprodukálható igen nagy biztonsággal, a grafit kristályosodását befolyásoló egyéb tényezők hatását a kezelőanyaggal semlegesítem lehet, amit a következő példákkal szemléltetünk. 1. példa Kúpolóban 30% Hematit nyersvas 10% Acélnyersvas 20% Acélhulladék 40% Öntöttvastöredék összetételű betétből gyártott öntöttvasat CaC2 -al 0,03% S-tartalomra kéntelenítve és 1% kezelőanyaggal kezelve a 4. táblázatban látható jellemzőkkel rendelkező öntöttvasat kaptuk. 4. táblázat HB kp/mma CTB ^ kp/mmz • % 199 41,8 | 3,5 mkp/cm8 Hővezetőképesség cal/cm °C Relatív rezgés csillapítás 3,2 0,112 0,73 Zsugorodás 1,21 2. példa Indukciós kemencében 86% Hematit nyersvas 14% Acélhulladék összetételű betétből gyártott öntöttvasat kéntelenítés nélkül (S =0,025%) 0,9% kezelőanyaggal kezelve az 5. táblázatban látható jellemzőkkel rendelkező öntött-65 vasat kaptuk. 2
