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Desoxydationsverfahren zur Umwandlung von Roheisen in ein giessbares, Eisen mit den Eigenschaften eines Gusseisens zweiter
Schmelzung
Das direkte Vergiessen von Roheisen aus Schmelzen von Schachtöfen, Drehrohröfen und andern Schmelzaggregaten, die flüssiges Roheisen durch Schmelzen und Reduzieren von Eisenträgern, wie z. B. Erzen, eisenhaltigen Schlacken und Rückständen, erzeugen, ist bisher auf Schwierigkeiten gestossen. Die chemische Zusammensetzung der gebräuchlichen Roheisensorten ist nicht ohne weiteres geeignet, einen brauchbaren Guss zu ergeben. Erst durch ein Umschmelzen und ein Hinzugattieren anderer Metallträger wird z. B. in einem Kupolofen ein Gusseisen erschmolzen, das den Anforderungen an einen guten Handelsguss entspricht.
Ein Vergiessen von handelsüblichem Roheisen ohne eine Zwischenbehandlung in vorberei- tete Formen lässt sich zwar ermöglichen, jedoch wird ein auf diese Weise hergestellter Gussteil ausser einer grösseren Sprödigkeit auch eine äusserlich unsaubere Oberfläche aufweisen. Deshalb verfügen Giessereibetriebe entweder über Kupolöfen, Flammherdöfen, Puddelöfen oder Elektroöfen als Schmelzaggregate, um das handelsübliche Roheisen unter Zusatz anderer geeigneter Metallträger, wie z. B. Stahlschrott, Gussschrott, Legierungsmittel u. a., für einen Guss in vorbereitete Formen verwendungsfähig zu machen, beispielsweise zur Einhaltung eines bestimmten Kohlenstoffgehaltes.
Gemäss der Erfindung wird nun die Aufgabe gelöst, aus Roheisen. wie es aus dem Verhüttungsofen anfällt, einen guten Guss herzustellen. Die Lösung besteht darin, dass man das zur Desoxydation von Eisen und Metallschmelzen an sich bekannte Verfahren in einer modifizierten Form anwendet. Das Roheisen, wie es aus dem Verhüttungsofen durch Abstechen anfällt, wird in einer Pfanne od. dgl. zwecks möglichster Entmischung der Schlackenanteile kurze Zeit abstehen gelassen. Hierauf führt man mit Hilfe eines
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zusätzliche Legierungsbestandteile zur Anwendung gelangen können.
Zweckmässig wird das Roheisen in eine Giesspfanne abgestochen, und es wird von oben ein Desoxydierungsmittel eingeführt, welches sich in der Eisenschmelze auflöst. Um nun zu verhindern, dass das Desoxydationsmittelnur an der Badoberfläche gelöst wird und sich nicht dem ganzen Eisenbad mitteilt oder durch Verbrennen und Verschlacken an der Badoberfläche unwirksam wird, werden die Legierungsbestandteile durch Umhüllung mittels eines Eisen- oder Stahlrohres oder mittels eines andern schwer schmelzbaren Metallmantel von mehr oder weniger grosser Wandstärke geschützt, Hiebei wird die Wandstärke je nach der Temperatur der Roheisenschmelze gewählt, d. h. die Wandstärke ist umso grösser, je höher die Temperatur der Schmelze ist.
Die Desoxydationsmittel können nun in genauer Dosierung in das Eisenbad bis zum Pfannenboden eingeführt und durch langsames Aufschmelzen des Schutzrohres dem Bad mitgeteilt werden.
Vor Einführung der Desoxydationsmittel lässt man vorteilhaft das Eisenbad sich beruhigen, damit die Schlackenanteile in möglichst grosser Menge nach oben schwimmen und sich zu einei Schlackendecke
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vereinigen. Auf diese Weise verhindert man, dass die Desoxydationsmittel nicht etwa mit dem Eisenbad, sondern mit den Schlacken reagieren. Als Desoxydationsmittel verwendet man zweckmässig Legierungen, wie z. B. Kalzium-Silizium, Kalzium-Aluminium-Silizium, Magnesium-Silizium oder auch Aluminium allein. Die Wirkung dieser Mittel kann man noch dadurch verbessern, dass man Cer, Titan oder ähnliche Metalle zulegiert, die eine hohe Affinität zum Sauerstoff und/oder zum Kohlenstoff des Eisens aufweisen.
Zweckmässig muss man also eine genügend hohe Temperatur des Bades, d. h. zwischen etwa 1350 und 1400 C verwenden.
Die Einwirkung der Desoxydationsmittel auf das Bad lässt sich noch dadurch verbessern, dass man dieses nach dem Einbringen des Schutzrohres mittels Stangen, z. B. mittels vorgewärmter Eisenstangen, gut durchrührt.
Die Schutzrohre oder Umhüllungen, welche die Legierungsbestandteile enthalten, können durch ge- eignete Greifwerkzeug in jeder beliebigen oder erforderlichen Badhöhe eingeführt werden. Auch an die Schutzhülle angeschweisste Rohrenden können durch Ablassen mittels Drahtseilen, die über Rollen beispielsweise am Katzfahrwerk einer Giesskatze angebracht sind, in die gewünschte Stellung und Badhöhe der Roheisenpfanne gefahren werden. Die dann eingetauchten und abgeschmolzenen Schutzrohre mit dem Legierungsmittel können nach erfolgterBehandlung desEisenbades ohne Schwierigkeit herausgefahrenwerden und gegebenenfalls noch weitere Verwendung finden, beispielsweise durch Anschweissen eines neuen Schutzrohres, welches mit frischen Desoxydationsmittelngefüllt ist.
Das Eisenbad kann nach der oben beschriebenenBehandlung sofort zuMaschinen-oder Formguss vergossen werden. Der Guss ist ebenso gut, als hätte man das Roheisen in der herkömmlichen Weise nochmals im Kupolofen umgeschmolzen.
Wenn man ein Roheisen verwendet, welches mindestens etwa 3, 6 % C, höchstens 1, 2 % Si und höch- stens etwa 1 % Mn enthält, gewinnt man ein Gusseisen, welches sich durch grosse Dehnung und grosse Zähigkeit auszeichnet.
Ausführungsbeispiel :
Ein Roheisen, welches 4, 4 % C, 0, 07 % Si und 0,02 % Mn enthält, welches grau erstarrt, wird mit einer Legierung von Kalzium-Silizium-Aluminium behandelt. Hiebei ist das Desoxydationsmittel so berechnet, dass auf eine Tonne Roheisen 1 kg Silizium entfällt. Die vorgenannte Legierung enthält ihrerseits
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gab sich ein sehr gutes Roheisen, welches ohne weiteres zu Formguss vergossen werden konnte.
Ein Roheisen, welches ungefähr 3, 8 % C, daneben 0, 35 % Si und 0, 33 % Mn enthielt, wurde mit einer Kalzium-Silizium-Legierung versetzt, wobei diese 35 % Ca und 65 % Si enthielt. Die Menge betrug 1 kg Silizium auf eine Tonne Roheisen. Das Eisen war weiss erstarrt. Dieser Versuch ergab überraschend ein Roheisen mit ungewöhnlich hoher Zähigkeit und Dehung. Der Kohlenstoff hatte sich in dem Eisen gleichmässig und punktförmig zusammengeballt verteilt. Die Graphitbildung war also bei diesem Eisen su, darses die erwähnten hohen meehanischenFestigkeiien aufwies. Für die Erzeugung eines solchen Gusseisens muss man also mit andern Worten ein Roheisen verwenden, welches einen sehr hohen Gehalt an Kohle aufweist, anderseits aber an Silizium und Mangan arm ist.
Auch hier konnte man nach der Behandlung des Roheisens dieses sofort aus der Pfanne zu Formguss vergiessen.
Bei beiden Ausführungsbeispielen hatte das Eisenbad eine Temperatur von ungefähr 13700 C.