Chris DeRosaMarket Manager Metallurgical Products

Washington Mills Hennepin

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Ductile Iron Slag Management inDuctile Iron Slag Management in Coreless Furnaces

Slag Generation and Handling Optionsg g p

Di i   f A l i l T i   d R lDiscussion of Analytical Testing and Results

Tips on Minimizing Slag Generation

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Slag GenerationInfluential Factors

Ch   t i l•Charge materials

•Alloy addition

•Preheat

•Fines removal

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Charge Materials

Steel / Plate / Shred

•Sizing and flowability

•Surface area to weight gratio

•Coated  or galvanized steel

•Be aware of micro icontaminants

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Charge MaterialsRemelt / Shop Scrap

Blasted vs unblasted

FlowabilityFlowability

Filters

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Charge Materials

Pig IronGreat surface area : weightG eat su ace a ea : e g tUse magnetic handling

Alloy AdditionUse high qualitUse high qualityProper sizingEarly but not first

Pre Heat / Fines Ensure fines removalAvoid excessive preheatp

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Slag Removal•Raking

•Twirl•Twirl

•Scoop

•Clam Shell

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Slag Removal•Paddles

•Rakes•Rakes

•Spoons

•Refractory coatings

•Clam shells

•Slag coagulant•Slag coagulant

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Slag Testing and SamplingAnalysis with XRD/XRFSmall Sample Size for AnalysisGathering Sample Critical

Gather 10‐20 lbsC h l   h kCrush large chunksPull out contaminantsSubmit 3 5 lbsSubmit 3‐5 lbs

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Slag Testing and SamplingDon’t use slag coagulantUse proper toolsCollect sample at the same time during melt cycleCollect sample at the same temperatures

Establish baselineSample frequency

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Slag Testing and SamplingIdeas to Consider

Establish melt slag baselineTake samples from Take samples from holdersTake samples from ladlesConsider primary vsConsider primary vssecondary slags

Track charge conditionTrack charge changesMonitor alloy changesNote any defect trends

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Slag AnalysisTypical Analysis Tramp Elements

Gray Ductile Gray/Ductile

SiO2 65% 55%

Al2O3 10% 15%

MgO 2% 10%

P2O5 <0.5%

K2O <0.5%

TiO2 <1 0%MgO 2% 10%

CaO 5% 5%

MnO 5% 5%

TiO2 <1.0%

V2O5 <0.2%

Na2O <0.2%

FeO 10% 10% Cr2O3 <0.2%

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Slag AnalysisP2O5 B2O3 SiO2 TiO2 Al2O3 ZrO2 FeO PbO CuO Na2O MgO MnO CaO

ACIDIC BASIC

V R i  i  V Ratio is Sum of Basic Components

Sum of Acid & Neutral Components

V Ratio > 1, Slag is BasicV Ratio = 1, Slag is NeutralV Ratio < 1, Slag is Acidic

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

g

Monitoring Slag ChemistrySlag Chemistry Control

Most coreless operations have SiO2 refractory systemsSiO2 refractories require acidic slagImportance of SiO2 in charge

Sources of SiO2Sand on remeltSiC additionDirtAlloy lossyRefractory wear

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Monitoring Slag ChemistrySources of SiO2

Example Foundry “A”Weigh remelt 292.96 lbsBlast remeltRe weigh remelt 291.92g 9 9Weight of sand on remelt 1.04lbs% of sand on remelt 0.355%

They found that there will be 7.1lbs of SiO2 per ton of remelt

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Monitoring Slag ChemistrySources of SiO2

Example Foundry “A”Adds 6000lbs remelt in a 12000lb charge6000lbs x 0.355%=21 lbs sand/chargeSlag weight is 79.74 lbs/12000lb chargeg g 79 74 gSiO2 addition from remelt will be 26.7% of slag weight

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Monitoring Slag ChemistrySources of SiO2

SiO2 from SiC50 lbs SiC addition7% SiO2 in SiC3.5 lbs SiO2 from SiC3 5SiO2 addition from SiC will be 4.4% of slag weight

SiO2 from Remelt (21 lbs) 26 7%SiO2 from Remelt (21 lbs) 26.7%SiO2 from SiC (3.5 lbs) 4.4%Total SiO2 intentionally added (24.5 lbs) 31.1%y

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Monitoring Slag ChemistryAnalyzed SiO2 53.8%Added SiO2 31.1%Diff %

Slag AnalysisMgO 9.81

Al2O3 20.29Difference 22.7%

Slag weight 79 74 lbs

3 9

SiO2 53.8

S 0.05

K2O 0 24Slag weight 79.74 lbsMissing 18 lbs of SiO2

K2O 0.24

CaO 3.58

TiO2 0.34

Alloy LossRefractory

V2O5 0.06

Cr2O3 0.22

MnO 5.57

Dirt FeO 5.05

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC

Minimizing Slag GenerationEvaluate charge materials thoroughlyP    l i  & 

Fines removal systemIron level in the furnace

Proper  selection & addition of alloysUse of SiC

Lid use & conditionSlag coagulant

Use of SiCAvoid excessive preheat

Right tools for the job

Ductile Iron Society Annual Meeting May 11‐13, 2010 Surrey BC