169341. lajstromszámú szabadalom • Komplex modifikátor
169341 8 A találmány szerinti komplex modifikátor mindenképpen tartalmaz magnéziumot, kalciumot, ritka földfémeket, vasat és szilíciumot. Ezek mennyisége az alábbi határok között lehet: magnézium 2,1-9 súly% kalcium 4,1-22 súly% legalább kétféle ritka földfém összesen 0,01-25 súly% vas 5-25 súly% szilícium maradék A találmány szerinti komplex modifikátor acélok és öntöttvasak modifikálására univerzálisan alkalmazható. Hatékony magas kéntartalmú anyagok esetén is, raffináló hatása pedig mintegy 1,5-6-szorosa a magnéziumból, ritka földfémekből, szilikokalciumból, ferroszilikokalciumból álló másféle dezoxidáló anyagok hatásának. Acélok kezelésénél a találmány szerinti komplex modifikátorral javítható azok szilárdsága és nyúlása, továbbá jelentős mértékben csökkenthető az oxigén-, nitrogén- és kéntartalom. Ismeretes, hogy magas magnéziumtartalmú modifikátoroknak fémfürdőbe történő bevitelekor lobbanás- és fröcskölés lép fel. Ezért kell a 9%-ná\ magasabb magnéziumtartalmú modifíkátorokat különleges biztonsági intézkedések mellett alkalmazni. A magnézium egyúttal erős karbidképző a kristályosodás folyamata során. Az öntött vas kezelésekor a magnézium karbidokat (MgC2 vagy Mg2 C 3 ) képez, amelyek vaskarbid képződési csírákként működnek, aminek következtében az öntvényben felkeményedett réteg alakul ki. Az öntöttvasnak magas magnéziumtartalmú modifíkátorokkal történő kezelése tehát, egyéb modifikáló és grafitképző elemek alkalmazása nélkül, mindig ilyen felkeményedett réteg kialakulásával jár, amely egyúttal durva szerkezetet eredményez. Hangsúlyozni kívánjuk, hogy nagy magnéziumtartalmú (9% fölött) modifikátorral acélok kezelése gyakorlatilag megoldhatatlan, minthogy az olvadék hőmérséklete rendkívül magas (rendszerint 1500 C° fölötti) hőmérsékletű. A modifikátornak ilyen fémfürdőbe, de még az alacsonyabb hőmérsékletű öntöttvas olvadékba történő bevitele is jelentős fröcskölést eredményez, és a modifikátor leég, anélkül, hogy a kívánt reakció végbemenne. A nagy magnéziumtartalmú modifikátorok beépülése tehát rendkívül kis mértékű. Vizsgálataink során, amelyeket az öntöttvasban lefolyó gömbgrafit képződésre vonatkozóan végeztünk, megállapítottuk, hogy az úgynevezett karbidreakció a modifikátor-karbidok széteséséből származik. Diffúzió fellépése nélkül történő szétesésük amorf grafitcsírák létrejöttéhez vezet. A csírák amorf szerkezete határozza meg a gömb alakban történő grafitszemcse-növekedést. A vizsgálatok során kitűnt, hogy a szilícium tulajdonképpen erősebb raffináló és gömbszemcseképző fém, mint a magnézium. Hatása azonban általában csak kis mennyiségű magnézium és ritka földfém jelenlétében érvényesül. A kalcium a karbonnal négyféle monotróp karbidot alkot, amelyek közül csak az első és negyedik módosulat rácsparaméterei felelnek meg a vaskarbidénak. Az első és negyedik kalciumkarbid módosulat kialakulásához csak a kalciumnak magnéziummal vagy ritka földfémmel együtt történő bevezetése biztosít kedvező felté-5 teleket. Maga a magnézium és ritka földfémek is képeznek karbidokat, amelyek rácsparaméterei hasonlóak a vaséhoz. Ezek szintén befolyásolják a_ kalciumkarbidok kialakulását. A létrejövő kalciumkarbidok ebben az esetben kevésbé stabilak, mint a 10 magnézium- és ritka földfém-karbidok. így már a kristályosodás során is, majd a lehűlés alatt viszonylag gyorsan elromlanak. Ily módon a kalcium a gömbgrafit képződést is elősegíti, ugyanakkor pedig nem vezet karbidos, felkeményedett réteg 15 kialakulásához. Kevés magnéziumot és sok kalciumot tartalmazó modifikátorok ritka földfémek jelenlétében jól bevihetők a fémfürdőbe, anélkül, hogy füstképződés és lobbanás lépne fel. Az ilyen modifikátornak a folyékony fémbe történő beépü-20 lése mintegy 85-95%-os. Ismeretes, hogy a kalcium (mind színfém, mind ötvözet formájában) erős dezoxidáló és kéntelenítő elem. Mindkét említett tulajdonsága a magnéziumnál jóval hatékonyabb, a kénre vonatkoztatott 25 affinitása a magnéziumhoz viszonyítva 1,6-szoros. A kalcium a találmány szerinti komplex modifikátorban az öntöttvasba jutva erős raffináló hatást fejt ki, és a létrejövő kalciumszulfidok — a magnéziumszulfidokkal ellentétben - rögtön a fémfürdő 30 felszínére, azaz a salakba jutnak, minthogy a folyékony vas kisebb mértékben nedvesíti őket. Ez is egyik oka annak, hogy a gömbgrafitos öntöttvas kezelés után nem tartalmaz zárványokat. A folytacél előállításának gyakorlatában kalciumtartalmú 35 anyagokat tartalmazó salakkal történő kéntelenítés igen gyakori. További indirekt bizonyíték a komplex modifikátor kalciumtartalmának fontossága mellett az a tény, hogy gömbgrafitos öntöttvas gyártásakor, a kiindulási anyag kéntartalmától függően, 40 0,05—0,5 súly% kalciumot adnak a modifikátorhoz, a kéntelenítés, gáztalanítás és gömbgrafit képzés érdekében. A ritka földfémek közül az ittrium különös jelentőséggel bír. A vizsgálatok szerint a gömbgrafit 45 kialakulására kifejtett hatása közvetlenül a kalcium és a magnézium után következik. A magnéziummal és kalciummal szemben ezen kívül több előnnyel rendelkezik. Fajsúlya nagy és forráspontja magas. Az ittriumtartalmú komplex modifikátornak tehát 50 különleges jelentőségük van, főként acélok modifikáiásánál. A ritka földfémek közül öntöttvas modifikálásához a cérium és a lantán alkalmas legkevésbé. A ritka föidfémek szétválasztása azonban elég gazdaságtalan, különösen vas-karbon ötvözetek 55 modifikálása céljára. Ezért célszerű a találmány szerinti komplex modifikátorba legalább két ritka földfémet bevenni. Az esetek nagy részében az ittrium-csoport elemei alkalmasabbak mint a cérium-csoport elemei. 60 Ipari viszonyok között a komplex modifikátorok előállításának gyakorlatában nem oldható meg az ittrium-csoport és a cérium-csoport egyértelmű szétválasztása. így a két csoport elemei a gyakorlatban bizonyos mértékig átfedést mutatnak. 65 A gyakorlat szempontjából az ittrium-csoportba so-4
