171374. lajstromszámú szabadalom • Eljárás magnéziumot, oldófémet, szilíciumot és magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan oldódó fémet tartalmazó ötvözet előállítására
171374 3 4 az így létrehozott szilícium-vas olvadékba nyomják bele a szilárd magnéziumot. Természetesen így sem lehet tetszés szerinti magnéziumtartalmú ötvözetet előállítani és a vas ill. a magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan 5 oldódó fém is határok közé van szorítva. Követelmény, hogy mind a magnézium, mind a vas le legyen kötve szilíciummal, sőt némi szilícium feleslegnek is kell lenni a gyakorlatban, mert ellenkező esetben a vas a magnéziumot 10 a Mg2 Si + Fe = FeSi + 2 Mg 2Mg2Si + Fe = FeSi 2 +4 Mg egyenletek szerint szabaddá teszi, s az kipárolog az 15 olvadékból és elég. Teljesen hasonló a helyzet a többi magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan oldódó fém esetében is. Az eljárás - bár igen egyszerű, s elterjedten alkalmazzák - egy igen nagy hibával rendelkezik. 20 Ez abból adódik, hogy a szilíciumot és a magnéziumban nem vagy csak korlátoltan oldódó fémet tartalmazó ötvözet olvadáspontja magasabb, mint a magnézium forráspontja. Így pl. a Fe-Si 1200C0 , a Mn-Si 1145 C°, Cr-Si 1440 C°, Si-Zr 1520 C°. 25 Az eljárás kivitelezésénél a gyakorlatban a felsorolt hőmérsékletektől kb. 200-300 C°-kai magasabb hőmérsékletre kell hevíteni az olvadékot, hogy a belenyomott szilárd magnéziumot meg 30 tudja olvasztani és ezután még ki lehessen önteni. Ebből adódik, hogy a magnézium bevitel hatásfoka kicsi 60-70% között van. A 30-40%-nyi magnézium a levegő oxigénjével erős hőfejlődés, fény és füstképződés közben elég, mely a jelentős mag- 35 nézium veszteségen kívül baleseti veszélyt is jelent. A baleseti veszély csökkentése, a magnézium bevitel hatásfokának növelése céljából egy másik módszer szerint a magnéziumot zárt formákba helyezik, s így csapolják rá a Si-Fe olvadékot. Ezen 40 eljárást azonban a formák elkészítése, magnéziummal történő töltése, zárása, a Si-Fe olvadéknak a magnéziummal töltött zárt formákba történő öntése, majd a formák bontása, ürítése rendkívül bonyolulttá, időigényessé teszi. 45 Az Union Carbide Corp. 1 087 960 számú szabadalma olyan módszerről tudósít, ahol nem a kb. 45% szilíciumot tartalmazó Si-Fe olvadékba nyomják bele a magnéziumot, hanem minimum 53% 50 szilíciumot tartalmazó Si-Fe olvadékba, s a magnézium bevitele után vas adagolásával növelik a vastartalmat a kívánt és megengedhető értékre. Ily módon eljárva a magnéziumbevitel hatásfoka elérheti a 80%-ot is, 55 Az eddig alkalmazott eljárások lényege tehát minden esetben az volt, hogy először a szilíciumot és a magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan oldódó fémet tartalmazó ötvözetet (pl. FeSi ötvözetet) olvasztották meg, s ebbe az olvadékba 60 nyomták bele a szilárd magnéziumot, vagy az olvadékot a szilárd magnéziumra (amit előzőleg formákba helyeztek) rácsapolták. Mivel azonban az olvadék hőmérséklete a magnézium forráspontja felett van, ezért ezen eljárásoknál 20-40% mag- 65 nézium veszteség lép fel és ebből az előállított ötvözet magnéziumtartalma ennek megfelelő határok között ingadozik, nem lehet pontos összetételű ötvözetet előállítani. A magnézium veszteség az eljárások gazdaságosságát is rontja, s jelentős balesetveszélyt is hord magában. A találmány célja olyan eljárás létrehozása, amely a felsorolt hátrányokat teljes mértékben kiküszöböli. A találmány lényegét az a felismerés képezi, hogy a Si-ot és magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan oldódó fémet szilárd alakban adagolva a magnéziumot — és oldó fémet tartalmazó ötvözet olvadékába létre lehet hozni a magnéziumot - oldófémet — szilíciumot és magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan oldódó fémet tartalmazó ötvözetet 1—5% magnézium veszteséggel abban az esetben, ha a magnéziumot és oldófémet tartalmazó ötvözet olvadáspontja alacsonyabb a magnézium forráspontjánál és a szilíciumot és/vagy magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan oldódó fémet oldja, tehát sem a Si, sem a magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan oldódó fém az olvadékból a magnéziumot nem teszi szabaddá. Kísérleteink azt mutatták, hogy oldófémként igen eredményesen lehet használni Mischmetallt (Ce = 50-55%. Nd= 15-17%, Pr = 4,5-5,5%. Sm = 0,l%, Eu = 0,l%, La = a maradék) és/vagy rezet, és/vagy nikkelt, és/vagy kalciumot és/vagy báriumot attól függően, hogy a kész ötvözetet milyen célra kívánjuk felhasználni. A felhasználási cél határozza meg azt is, hogy milyen magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan oldódó fémet alkalmazunk. Ezeket az alábbi példákon keresztül világítjuk meg részletesen. 1. példa Gömbgrafitos öntöttvas előállítására használt 8-12% Mg, 4-6% Cu, 4-6% Ni, 3-3,6% Ca. 0,4-0,6 mischmetallt és 0,008-0,012% Be tartalmú vas-szilícium-ötvözet eljárásunkkal történő készítése során igen eredményesen használtunk oldófémként mischmetallt és rezet, nikkelt és kalciumot. Alumínium itt nem jöhetett szóba, mert az alumínium a gömbösítést zavarja. Az adagolandó komponensek: fém magnézium, mischmetall, réz katóda, nikkel katóda, CuBeSi ötvözet, fémszilícium, CaSi ötvözet, FeSi ötvözet. A magnéziumban nem, vagy csak korlátoltan oldódó fémek közül csak a vas jöhetett szóba, (amelynek egy részét Si-hoz és Ca-hoz kötötten FeSi és FeSiCa formájában adagoltuk) mivel a felsoroltak közül a többi szintén nem kívánatos a gömbösítés során. így alakult ki a 160 236 lajstromszámú szabadalommal védett, a gömbgrafitos öntöttvas előállítására alkalmas ötvözet, melynek előállítása az új eljárással történik 98-99%-os magnézium beviteli hatásfokkal. 2
