LAMET® FeSiMg VORLEGIERUNG - Elkem

LAMET ® FeSiMg
VORLEGIERUNG
FÜR INMOLD-VERFAHREN
ISO 9001 ISO 14001

LAMET ® FeSiMg VORLEGIERUNG
FÜR INMOLD-VERFAHREN
• Ausgezeichnete Wanddickenunabhängigkeit
• Hohe Graphitkugelzahl
• Geringe Lunkerneigung
• Hohe Magnesiumausbeute
• Kostengünstig
Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung, der Handelsname
für die Elkem-Produktpalette lanthanhaltiger
Vorlegierungen, ist eine Ferrolegierung
auf Basis von 50% Si mit einem
spezi fi zierten Gehalt an Mg, La, Ca und Al.
Sie wird nach streng kontrollierten und
engen Spezifikationen hergestellt, um eine
reproduzierbare Ausbeute der aktiven Elemente
zu gewährleisten. Hierdurch kann zur
Herstellung von hochwertigem Gusseisen
mit Kugelgraphit die spezifische Zugabemenge
von Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung
minimiert werden.
Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung wurde speziell
für das Inmold-Verfahren zur Herstellung
von Gusseisen mit Kugelgraphit entwickelt.
Es ist eine kostengünstige und reproduzierbare
Alternative zur Behandlung von Gusseisen
mit Kugelgraphit, und führt zu guten
Kugelgraphitgefügen. Verglichen mit den
herkömmlichen Vorlegierungen weist mit
Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung behandeltes
Eisen eine geringere Lunkerneigung auf.
Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung wird im Elkem
Schmelzwerk Bjølvefossen in Norwegen
und im Elkem Schmelzwerk Chicoutimi in
Kanada hergestellt, die auf die Produktion
von FeSiMg-Legierungen spezialisiert sind.
Beide Elkem Schmelzwerke besitzen die
Zulassung nach ISO 9001 und ISO 14001.
Dieser Nachdruck auf die Qualität stellt
sicher, dass Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung
eine gleichförmige chemische Zusammensetzung
und Korngröße besitzt und damit
gleichbleibende Leistungseigenschaften
bietet.
Die Anwendung spezieller Produktionsverfahren
gewährleistet, dass das Produkt
einen sehr niedrigen Gehalt an Restoxiden
und Begleitelementen aufweist, die für die
Herstellung von Gusseisen mit Kugelgraphit
von Nachteil sind. Das Produktionsverfahren
beinhaltet auch eine rasche Abkühltechnik,
die zu einem Minimum an Seigerungen
während der Erstarrung führt. Dadurch ist
das Produkt homogen mit einem niedrigen
Feinkorngehalt und gleichmäßig verteilten
aktiven Elementen.
Die Standardkörnung für die Lamet ® FeSiMg-
Vorlegierung liegt im Bereich von 1 – 4 mm
mit maximal 10 % Über oder Unterkorn.
Eine häufig verwendete Spezifikation für
Inmold-Verfahren ist Lamet ® 5504 FeSiMg-
Vorlegierung, die entsprechend der untenstehenden
Spezifikationen hergestellt wird:
Chemische Spezifikation
Silizium 44 – 48%
Magnesium 5,0 – 6,0%
Lanthan* 0,25 – 0,40%
Kalzium 0,4 – 0,6%
Aluminium 0,8 – 1,2%
Eisen
Rest
* Hinweis: Der in Lamet ® vorliegende Gehalt
an Seltenerdmetallen besteht aus reinem
Lanthan.
Das Inmold-Verfahren
Das Prinzip der Zugabe von Ferrosiliziummagnesium
in eine Reaktions kammer im
Inneren des Formhohlraums ist bereits seit
vielen Jahren bekannt.
Die Vorteile dieses Verfahrens sind vor
Allem:
• Geringere Anzahl von Produktionsschritten
• Kein Abstehen des behandelten Eisens
• Verringerte Schlackenprobleme in Warmhalteöfen
• Kein Mg-Abklingeffekt
• Vermeidung von Unterkühlung und
Karbidbildung durch späte Behand lung
• Minimale Auswirkungen auf die Umwelt
Andererseits weist diese Methode auch
einige Nachteile auf, wie z.B.:
• Weniger Platz auf der Modellplatte
• Geringeres Gussausbringen
• Mögliche Bildung von Dross in der Form
• Späte Behandlung kann verstärkte Kontrollen
der fertigen Gussstücke erfordern
Lamet ® ist ein eingetragenes Warenzeichen von Elkem AS. .

Anwendung von Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung für Inmold-Verfahren
Herkömmliche Vorlegierungen können mehrere
Nachteile haben, wenn sie als Mittel zur
Graphitkugelbildung in der Gießform verwendet
werden. Die verstärkte Schwindungsporosität
und die Erzeugung von Einschlussfehlern
sind bekannte Probleme.
Die Verwendung der Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung
mit ihrem sehr niedrigen Gehalt an
Elementen, die die Schlacken bildung fördern,
erweist sich als wirk same Methode zur Herstellung
sauberer Gussstücke aus Gusseisen
mit Kugelgraphit. Mit reinem Lanthan
anstelle des herkömmlichen Cer-Mischmetalls*
begünstig die Lamet ® FeSiMg-
Vor le gie rung eine geringere Lunkerneigung,
wie in den Fallbeispielen dargestellt ist.
Die Verwendung der Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung
wird am besten anhand von Fallstudien
aus der weltweiten Kundendatenbank
von Elkem veranschaulicht.
Fallstudie 1:
Eine Gießerei hatte Probleme mit massi vem
Lunker in einem „Hot-Spot“ in einem ihrer Gussstücke.
Es wurden Teile unter sucht, wovon
eines bei Verwendung von FeSiMg auf Basis
von normalem Mischmetall hergestellt wurde
und das andere mit Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung.
Schliffbilder der untersuchten Probestücke
sind in Abbildung 1 zu sehen.
In diesem Fall hat sich gezeigt, dass Lamet ®
FeSiMg-Vorlegierung eine be deu tend höhere
Graphitkugelzahl ergab als das FeSiMg auf
Basis von Misch metall. Mit Lamet ® FeSiMg-
Vor legie rung wurden rund 280 Graphitkugeln/mm
2 erreicht, mit der herkömlichen
Legierung nur rund 170 Graphitkugeln/mm 2 .
Demzufolge ergab Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung
eine Steigerung von 65% und die Nodula
ri tät war um 5% höher. Während die auf
Misch metall basierende Legierung massiven
Lunker in einem “Hot-Spot” verursachte,
konnten diese Schwindungsporositäten mit
Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung voll stän dig
beseitigt verhindert werden. Die bi mo dale
Verteilung der Graphitkugelgröße mit kleinen
und spät entstandenen Gra phitkugeln ist
wahr schein lich die Ursache für die effektive
Lunkerkontrolle bei Einsatz der Lamet ®
FeSiMg-Vorlegierung.
Fallstudie 2:
Die Gießerei stellte unter Verwendung der
Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung im Inmold-Verfahren
eine erhebliche Ver ringe rung der
Schwindungsporosität im Vergleich zu ihrer
üblicherweise eingesetzten FeSiMg-Legierung
fest. Die Untersuchungsergebnisse der
mit Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung und mit
normalem FeSiMg hergestellten Guss teile
sind in Abbildung 2 gezeigt.
Die Untersuchung ergab die folgenden
Schlussfolgerungen:
Die Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung ergab eine
rund 20 % höhere Graphitkugelzahl als die
üblicherweise verwendete FeSiMg-Vorlegierung
auf Basis von Misch metall. Bei Verwendung
der Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung wurden
durchschnittlich 337 Graphitkugeln pro
mm 2 ermittelt, gegenüber 279 Graphitkugeln
pro mm 2 bei der üblicherweise verwendeten
Legierung. Am ausgeprägtesten war dieser
Effekt in dickeren Wandstärkebereichen, bei
denen die Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung zur
Bildung von 30 % mehr Graphitkugeln führte
als die üblicherweise verwendete Legierung.
Die unter Verwendung der Lamet ® Fe SiMg-
Vorlegierung erzeugten Proben zeigen einen
eindeutig dualen Graphitkugelbestand mit
einigen großen und etlichen kleinen Graphitkugeln.
Diesen Effekt weisen die unter Verwendung
der üblichen Legierung hergestellten
Proben nicht auf. Bei der Lamet ® FeSiMg-
Vor legierung wurde eine erheblich geringere
Lunkerneigung festgestellt als bei der üblicherweise
verwendeten Vorlegierung.
Fallstudie 3:
Eine Gießerei, die Kurbelwellen herstellt,
konnte bei der Verwendung der Lamet ®
FeSiMg Vorlegierung eine erheblich bessere
Oberflächenbeschaffenheit der Kurbelwellenlager
feststellen als bei Verwendung ihrer
üblichen FeSiMg-Vorlegierung. Die bessere
Ober flächen beschaffenheit wurde auf die
kleinere Größe der Graphitkugeln zurückgeführt,
die eine geringere Graphitausscheidung
während der Bearbeitung zur Folge
haben.
Abbildung 1: Gefüge von Probestücken, die mit Mischmetall FeSiMg
(links) und Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung (rechts) hergestellt wurden.
Bei Verweung von Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung (unten) wird die
Lunkerneigung vollständig verhindert).
Abbildung 2: Gefüge und Untersuchungsergebnisse von Probestücken,
die mit Mischmetall FeSiMg (links) und Lamet ® FeSiMg-
Vorlegierung (rechts) hergestellt wurden. Die Lunkerneigung ist
in Gussstücken, die mit Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung hergestellt
wurden (unten) sehr viel geringer.
*Mischmetall enthält etwa 65% Ce, 35% La, geringe Mengen Nd, Pr und andere.

Zusammenfassung der Fallstudien
Bei Gussstücken, die unter Verwendung
der Lamet ® FeSiMg-Vorlegierung hergestellt
wurden, wurde eine erheblich höhere
Graphitkugelanzahl festgestellt als bei
Gussstücken, die unter Ver wen dung von
FeSiMg auf Basis von Mischmetall hergestellt
wurden. Am ausgeprägtesten ist dieser
Unterschied bei dickerer Wandstärke.
In Verbindung mit der Lamet ® FeSiMg-
Vorlegierung wurde in den meisten Fällen
eine bessere Nodularität festgestellt. Wie
auch bei der Graphitkugelanzahl wird der
Unterschied mit zunehmender Wandstärke
deutlicher.
Eine bei allen Fallstudien nachgewiesene
Eigenschaft ist die Bildung einer bimodalen
oder ungleichmäßigen Größenaufteilung
der Graphitkugeln, d.h. eine hohe Anzahl
sehr kleiner Graphitkugeln und nur wenige
große Graphitkugeln. Es wurde festgestellt,
dass sich die kleinen Graphitkugeln dieser
bimodalen Aufteilung häufig aus einer
zweiten, später stattfindenden Ausscheidung
im letzten Abschnitt der Erstarrung
bilden. Aus dieser späten Ausscheidung
und der späten Zunahme der Graphitkugelzahl
ergibt sich eine Graphitexpansion, die
im letzten Abschnitt der Erstarrung wirksam
dem Lunker entgegenwirkt. Als letzten
Abschnitt der Erstarrung bezeichnet man
den Abschnitt, wenn die Speiser ihre Arbeit
eingestellt haben und die Graphitexpansion
am stärksten benötigt wird, um dem Lunker
entgegenzuwirken.
Die höhere Graphitkugelzahl ergab in einigen
Fällen eine Verbesserung der Oberflächenbeschaffenheit
bei der Bearbeitung von
Gussstücken.
Elkem AS
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