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Verfahren zur Herstellung von schnittfestem Eisen.
Vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von sehnittfestem Eisen, wie Pressmuttern-, Automaten-, Schrauben eisen od. dgl. Schnittfestes Eisen, insbesondere Pressmuttern- eisen, ist ein Spezialeisen von besonderen physikalischen Eigenschaften und besonderer Zusammensetzung. Es ist ein sogenanntes Grobkorn-oder Kaltbrucheisen mit einem Phosphorgehalt von 0-2 bis 0-5%, das als Ausgangsstoff für die Herstellung von Schraubenmuttern dient ; neben guter Bearbeitbarkeit in der Wärme (Walzen, Pressen) muss vor allem die Bearbeitbarkeit mit Schneidwerkzeugen (Drehen, Gewindeschneiden) vorhanden sein.
Das Material darf einerseits weder ausbröckeln noch schmieren, anderseits dürfen die verwendeten Werkzeuge nicht übermässig abgenutzt werden. Ähnliches trifft für Automateneisen zu, dem man zweckmässig einen Kupfer-oder Schwefelzusatz zur Erhöhung der Schnittfähigkeit gibt. Wegen seiner eigentümlichen Zusammensetzung wird das Pressmutterneisen nur von wenigen grossen gemischten Hüttenwerken hergestellt, u. zw. fast ausschliesslich im Thomaskonverter nach dem basischen Windfrischverfahren und unter Verwendung von Thomasroheisen. In einzelnen Fällen ist Pressmutterneisen auch schon im basischen Siemens-Martin-Ofen hergestellt worden.
Das nachstehend über das Herstellungsverfahren im'Thomaskonverter Gesagte gilt in gleicher Weise für die Herstellung des Erzeugnisses im basischen Siemens-Martin-Ofen, da in beiden Fällen dieselben Schwierigkeiten auftreten.
Man verwendet bisher für die Herstellung von Pressmutterneisen ausschliesslich Thomasroheisen
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roheisen wird dem Konverter flüssig, unter Einschaltung eines Roheisenmischers zwecks Entschwefelung, zugeführt und mit entsprechendem Kalkzusatz zur Schlackenbildung bis zur Entkohlung verblasen.
Hierauf folgt die Nachblaseperiode zur Verbrennung des Phosphors, der als Phosphorsäure in die Schlacke geht. Die Nachblaseperiode dauert so lange, bis man glaubt, den richtigen Phosphorgehalt getroffen zu haben, dann wird der Frischprozess unterbrochen.
Je nach der Stärke, dem Verwendungszweck und der Qualität der Muttern bzw. des gerade zu bearbeitenden schnittfesten Eisens kann der Phosphorgehalt im Eisen etwa 0-30-0'50% betragen.
Das Abfangen der Chargen im richtigen Zeitpunkt ist manchmal sehr schwierig, u. zw. aus dem Grunde, weil der Chargengang nicht immer gleichmässig und regelrecht verläuft, sondern abhängt von der Temperatur und der Qualität des Roheisens selbst, von der Temperatur im Konverter, der Windmenge und der Windpressung u. dgl. mehr. Man ist bei der heutigen Herstellungsweise des Pressmutterneisens bzw. des schnittfesten Eisens von ausserordentlich vielen Umständen und Zufälligkeiten abhängig. Glaubt man den richtigen Phosphorgehalt getroffen zu haben, wird der Konverter umgelegt, Vorschöpfprobe genommen und die Probe unter dem Hammer tellerförmig ausgeschmiedet, dann gebrochen und der Bruch nach dem Korn auf den gewünschten Phosphorgehalt beurteilt.
Um den richtigen Phosphorgehalt zu treffen, ist es oft nötig, dass der Konverter mehrmals bei ein-und derselben Charge umgelegt werden muss, was sehr zeitraubend ist und wobei man oft trotzdem nicht den richtigen Phosphorgehalt trifft.
Dadurch ergeben sich Fehlchargen und Schrott.
Um eine einigermassen gleichmässige Qualität von Pressmutterneisen zu erblasen und um den Phosphorgehalt in möglichst engen Grenzen zu halten, hat man auch die Chargen als Flusseisenchargen fertiggeblasen und zum Schluss Ferrophosphor zugesetzt. Auch hiebei ergaben sich erhebliche Schwierigkeiten.
Besonders schwierig ist die Herstellung des Pressmutterneisens aus grossen Konvertern. Bei Fehlchargen sind die Ausfallmengen und infolgedessen der Schrottentfall sehr hoch, so dass in diesem Falle die wirtschaftliche Herstellung von Pressmutterneisen überhaupt in Frage gestellt ist. Gute Pressmuttern- chargen können nur bei einwandfreiem Roheisen und bei gutem Chargengang hergestellt werden. Auch die Herstellung des als Einsatzmaterial dienenden Thomasroheisens ist teuer wegen seines hohen Phosphorgehaltes ; letzterer ist aber für die Durchführbarkeit des Verfahrens unbedingt notwendig.
Um allen diesen Übelständen und Schwierigkeiten aus dem Wege zu gehen, wird erfindungsgemäss ein Verfahren zur Herstellung von schnittfestem Eisen vorgeschlagen, bei dem in Öfen mit sauer zugestelltem Futter ein siliziumreicher Einsatz, dessen Phosphorgehalt durch Chargierung eingestellt wird, unter entsprechenden Zuschlägen von Desoxydationsmitteln gefrischt wird. Das Verfahren kann dabei nach den verschiedensten Richtungen gehandhabt werden. So kann ein in einem Kupolofen vorgeschmolzener
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fahren unter entsprechenden Zuschlägen von Desoxydationsmitteln verblasen werden.
Das siliziumreiche phosphorhaltige Vorerzeugnis wird zweckmässig durch Vorschmelzung eines Einsatzes von Schrott, Hämatitroheisen oder Siliziumeisen unter Zusatz von Thomasroheisen oder sonstigen phosphorhaltigen
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Zuschlägen, wie z. B. Ferrophosphaten, Apatit, Vivianit, im Kupolofen erzeugt, wobei der Phosphorgehalt der phosphorreichen Zuschläge entsprechend dem des Enderzeugnisses eingestellt wird. Es kann aber auch ein siliziumreicher phosphorhaltiger Einsatz im sauer zugestellten Siemens-Martin-Ofen unter entsprechenden Zuschlägen von Desoxydationsmitteln gefrischt werden.
In diesem Fall besteht der siliziumreiche phosphorhaltige Einsatz zweckmässig wieder aus Schrott, Hämatitroheisen oder Siliziumeisen unter Zusatz von Thomasroheisen oder sonstigen phosphorhaltigen Zuschlägen, wie z. B. Ferrophosphaten, Apatit, Vivianit, wobei der Phosphorgehalt der phosphorreichen Zuschläge entsprechend dem des Enderzeugnisses eingestellt wird. Schliesslich kann dem Einsatz Phosphor, Kupfer, Schwefel oder Schwefelkies in einem Verhältnis zugesetzt werden, das dem des Enderzeugnisses mit etwa 0'15% Schwefel, 0. 2% Kupfer und 0-2-0'5% Phosphor entspricht. Der Zusatz von Kupfer, Schwefel oder Schwefelkies kann dabei unmittelbar mit dem Vorerzeugnis im Kupolofen niedergeschmolzen werden.
Es können aber auch die phosphorreichen Zusätze oder die Zuschläge von Kupfer, Schwefel oder Schwefelkies einzeln oder wahlweise zu mehreren oder allen in der Roheisen-oder Stahlpfanne oder unmittelbar im Siemens-Martin-Ofen dem Einsatz zugesetzt werden. Das auf diese Weise hergestellte schnittfeste Eisen mit Kupfer-und Sehwefelzusatz eignet sich ganz besonders zur Verwendung als Automateneisen, weil Kupfer-und Schwefelgehalt die Gefahr des Sehmierens völlig beseitigen.
Der wesentliche Fortschritt des vorliegenden Verfahrens besteht nun in folgendem. Da ein in Betracht zu ziehender Abgang an Phosphor in Öfen mit sauer zugestelltem Futter, also in der Kleinbessemerbirne oder im Siemens-Martin-Ofen mit sauer zugestelltem Futter, nicht eintritt, kann der Zusatz von phosphorhaltigem Roheisen genau bemessen werden. Der Frischprozess lässt sich in einfachster Weise durchführen, indem die Charge wie bei der Flusseisenherstellung auf den üblichen Kohlenstoffgehalt gefrischt wird. Ein Überblasen der Charge, wie beim Thomasverfahren, ist bei dem vorliegenden Herstellungsverfahren für schnittfestes Eisen nicht möglich. Das Eisen bekommt zudem eine viel gleichmässigere Beschaffenheit und Zusammensetzung und kann bei dem geringeren Chargengewicht mit weit geringeren Schwierigkeiten in kleinen Blöcken vergossen werden.
Bekanntlich ist gerade für die Gefügebildung beim Walzen das Vergiessen in kleine Blöcke besonders vorteilhaft. Weil von der Gefügebildung wiederum das einwandfreie Pressen der Muttern abhängt, ist somit durch dieses Verfahren die Erzeugung eines Eisens gesichert, das alle Vorbedingungen, die an Pressmutterneisen, Schraubeneisen und an Automateneisen gestellt werden müssen, erfüllt. Fehlchargen und Schrott werden auf ein ganz geringes Mindestmass herabgedrückt, so dass sich die Wirtschaftlichkeit der gesamten Anlage hebt.
Die Kosten einer Anlage zur Ausführung des Verfahrens sind im Verhältnis zu den bisherigen ausserordentlich niedrig. Wegen des Prozesses sind auch kleinere Werke, insbesondere die reinen Walzwerke mit Kleinbessemer-oder Siemens-Martin-Ofen, in der Lage, schnittfestes Eisen herzustellen. Da bei dem vorliegenden Verfahren in der Hauptsache (etwa 75%) Schrott verarbeitet wird, so stellen sich auch die Herstellungskosten für das Erzeugnis entsprechend billig. Es wird nur soviel an teuerem Thomasroheisen oder sonstigen phosphorreiehen Zuschlägen zugesetzt, als für das Erzeugnis erforderlich ist.
Ebenso werden auch nur soviel wärmeerzeugende Zuschläge (Silizium, Ferrosilizium, Hämatitroh- eisen usw. ) zugegeben, als für den Verbrennungsprozess erforderlich sind. Der Arbeitsprozess ist erheblich einfacher und übersichtlicher. Die Wahrnehmung des richtigen Augenblickes zum Abfangen der Charge, wie beim Thomasprozess, um den richtigen Phosphorgehalt zu erlangen, kommt bei diesem Verfahren nicht in Frage. Der Frischprozess wird nur bis zur Entkohlung getrieben und die Charge ist nach Zugeben der Desoxydationsmittel fertig. Es fällt somit auch das Nachblasen weg, weil kein Phosphor entfernt zu werden braucht und bei der sauren Ausmauerung des Konverters bzw. des Herdes eine Verringerung des Phosphorgehaltes nicht erfolgt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von schnittfestem Eisen, wie Pressmuttern-, Automaten-, Schraubeneisen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, dass in Öfen mit sauer zugestelltem Futter ein siliziumreicher Einsatz, dessen Phosphorgehalt durch Chargierung eingestellt wird, unter entsprechenden Zuschlägen von Desoxydationsmitteln gefrischt wird.