[发明专利]生产含有蠕虫状石墨的铸铁的方法及铸铁件

说明书

技术领域

本发明涉及生产铸铁的方法及通过所述方法生产的铸件。

背景技术

铸件和含有蠕虫状石墨的铸铁是已知的现有技术，并用于（除其他之外）生产燃机，例如用于曲柄箱。含有蠕虫状石墨的铸铁，在德文中缩写为“GJV”，在英文中缩写为“CGI”（compacted graphite iron，蠕墨铸铁），并标准化于ISO16112中。所述标准指定铸铁结构的石墨相包括最大量为20%的球状石墨，而其余的石墨应具有蠕虫形状。

为从铸铁熔体中获得蠕虫状石墨，向熔体中添加额外的元素，尤其是镁（Mg）。其他的选择是用镧（La）和铈（Ce）。问题是，典型地，向熔体中提供氧与硫（即使在前面大量脱硫之后），它们与加入的镁反应，因此，引起石墨的蠕虫状或球状构型的未反应的镁的量降低了。

传统地，为了确定所需镁的量，要相对精确地测量熔体中的硫含量。但是，不是经常考虑氧，因此，会发生加料错误。考虑氧的改进的方法在普通温度下，通过振动枪（Vibrationslanze）测定氧活性，使得可以考虑镁被氧结合的作用。因此，所测得的氧含量针对的是一个具体的普通温度，例如1420℃。于是，使用了一个事实，即当向熔体中加入镁时，氧活性下降，而游离镁的含量得以进一步提升。这样，镁的剂量能够通过氧活性推出，具体来说针对1420℃。

但是，已经体现出来的是由此提高的镁的剂量不总是足够可靠地生产CGI。一个原因是将额外的合金加入了熔体，例如，用于抑制碳化铁（Fe₃C）生成的孕育体。

根据现有技术的氧活性测定的特征为平衡但是，此式不能捕捉到生成结构时足够精确的条件。

另外，为提供标准ISO 16112对CGI强制规定的石墨构型，使用样本熔体及它们冷却曲线通常不是很可靠。尤其，简单的冷却曲线（在含一个腔室和一个热敏元件的坩埚中对样本熔体的简单热分析）关于形成的石墨形态的指示十分少。在这方面，进一步改进了分析方法（在含一个腔室和两个热敏元件的坩埚中对样本熔体的热分析），但是，没有充分地考虑熔体批次对单个选定的孕育剂（在坩埚中没有孕育剂）的反应性质，这导致在此方法中孕育剂的剂量有很大的不确定性。

因为孕育剂对很多熔体批次的作用的长期差异，通过测量氧活性或通过热分析不可能保持根据ISO 16112的球状石墨部分的限制。但是，这对CGI结构形成和安全生产特别重要。孕育剂的不同化学组合物通过核的形成影响石墨形成。因此，已知的是，例如大部分情况下将Mn与S一起（作为MnS）提供作为石墨层状构型的核，而在蠕虫状及球状构型中，发现大部分情况下MgS为核。但是，尽管氧活性相同，也有可能提供不同数目的核和成核速率。因此，从已知氧活性不能够直接得出孕育剂在较长的生产期间内对不同熔体进料的效力的结论。

对很多熔体进料而言，核量（Keimhaushalt）的变化越来越重要，并导致在铸造组件时孕育剂添加量的不准确。这些不同反过来使无孕育剂的测试坩埚中获得的冷却曲线不再可行。特征曲线各点一致，使得根据已知的现有技术，回归曲线不再能预测组件中的结构形成。但是，测量窗口必须维持适合加工。

从U.S.5,758,706中得知了一种确定用于生成铸铁的孕育剂的用量的方法，其中，在特定的时间间隔下周期性地从熔体中取样，并从冷却曲线中确定碳当量。当通过预先确定的值或其他值从已知值推导出碳当量和/或样本的结构性质时，则或者相应地修改熔体的碳当量，或者向熔体中加入结构改性剂或孕育剂。U.S.5,758,706的方法很复杂，这也导致结果的不同。

发明内容

因此，本发明的一个目标是提高从熔体形成CGI的可靠性；具体来说本发明的一个目标是提供一种相应地改进的生产方法。

所述目标通过权利要求1所述方法得以实现。