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Verfahren zur Verminderung des maximal erforderlichen Pressdruckes zur Strangpressverformung von Gussblöcken pyrophorer
Legierungen aus Mischmetall-Eisen
Werden Mischmetall-Eisen-Legierungenbeil0O -1200 C geschmolzen und in auf etwa 600 - 7000C vorerhitzte gusseiserne Kokillen vergossen, dann erhält man Gussbolzen als Vormaterial für die Herstellung von Zündsteinen durch Strangpressen. Dieses wird bei Temperaturen von etwa 400 - 5000C der Strangpressverformung unterworfen, um daraus Zündsteinstränge zu erhalten, die dann in die handelsüblichen Längen unterteilt werden. Je nach dem Eisengehalt der Legierungen und je nach der verarbeiteten Misch- metallqualität treten bei der Strangpressverformung verschiedenartige maximale Pressdrucke auf.
Der maximale Pressdruck ergibt sich beim Verpressen jedes Gussblocks aus einem Metall oder einer Metallegierung dadurch, dass der Pressdruck während des Pressvorganges nicht konstant bleibt, sondern von 0 bis zu einem Höchstwert ansteigt und dann auf geringere Werte abfällt. Dieser Höchstwert ist ein Mass für den Einfluss, den z. B. ein spezieller Legierungszusatz auf den Pressprozess, etwa im Sinne einer Erniedrigung des Pressdruckes ausübt. Im vorliegenden Fall nimmt der Pressdruck bei steigendem Eisengehalt beträchtlich zu. Aber auch durch den unterschiedlichen Verunreinigungsgrad der verarbeiteten Mischmetallsorte, der von der chemischen Zusammensetzung des verarbeiteten Erzes abhängig ist, wird der Pressdruck wesentlich beeinflusst. Er steigt umso höher an, je grösser der Verunreinigungsgrad des Mischmetalles ist.
Eingehende Versuche haben ergeben, dass es möglich ist, durch Zumischen und Zulegieren von bestimmten Metallen zu Mischmetall-Eisen-Legierungen, u. zw. von Aluminium und bzw. oder Titan, den maximalen Druck bei der Strangpressverformung ganz wesentlich zu senken. Die verbessernde Wirkung dieser Metallzusätze beruht auf zwei allgemeinen Voraussetzungen. Damit der Pressdruck bei der Strangpressverformung unter sonst gleichen äusseren Pressbedingungen erniedrigt wird, ist es notwendig, dass die innere Reibung in dem zu verpressenden Metall vermindert wird. Das kann dadurch geschehen, dass störende Verunreinigungen oxydischen Art, möglicherweise auch Nitride, Hydride, Karbide oder ähnliche Verunreinigungen, die entweder im Mischmetall selbst enthalten sind oder durch die sonst üblichen Legierungszusätze, z. B.
Eisen, in den gegossenen Pressbolzen eingebracht werden, entfernt werden. Dar- über hinaus kann auch durch eine reine Legierungswirkung eine Senkung der inneren Reibung erzielt und dadurch der Pressdruck vermindert werden.
Erfindungsgemäss werden also pyrophoren Mischmetall-Eisen-Legierungen, u. zw. solchen mit einem Eisengehalt von 4,5 bis 4e zur Verminderung des Pressdruckes bei der Strangpressverformung die Metalle Aluminium und bzw. oder Titan in Mengen von mehr als 0,3 bis 110, vorzugsweise von 0,6 bis 110, zugesetzt bzw. zulegiert. Die zur Verpressung gelangenden Gussblöcke von Mischmetall-Eisen-Legierungen müssen ausreichend pyrophor sein, d. h. sie dürfen, wie die nachfolgenden Ausführungsbeispiele zeigen, übliche Zusätze wie Zinn und/oder Magnesium selbstverständlich nur in einer die Pyrophorität praktisch nicht beeinflussenden Menge enthalten.
Besonders ausgeprägt ist sowohl die reinigende und gleichzeitig auflegierende Wirkung von Titan, aber auch Aluminium allein oder in Mischung mit Titan ergibt den gleichen oder ähnlichen Effekt. Die Aufgabe der zugesetzten Metalle besteht ausser in der Pressdruckverminderung vornehmlich in der Reinigung des Metallbades von unerwünschten Bestandteilen. Die Wirksamkeit des Zusatzes im Falle der Reinigung beruht auf seiner-Affinität zu der jeweils zu entfernenden Komponente, die nahezu gleich bzw. grösser sein muss als die des Grund metalles zu diesem zu entfernenden, in die Schlacke überzuführenden
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Stoff.
Darüber hinaus wird aber auch durch eine reine Legierungseinwirkung des batxsffenden Metallzusatzes die innere Reibung bei der Strangpressverformung erniedrigt und dadurch der maximal erforderliche Pressdruck vermindert. Die verbessernde Wirkung des Titans und bzw. oder des Aluminiums beruht, wie einwandfreie Reihenversuche ergeben haben, auf beiden Möglichkeiten. Der Mechanismus dieses überra- schenden Effektes ist im einzelnen noch nicht ganz erforscht.
Die Verwendung von Titan in Zündmetallen der Basis Mischmetall-Eisen mit Eisengehalten von 25 bis
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Titan oder Zirkon oder deren Mischung zu pyrophoren Mischmetall-Eisen-Legierungen hat aber hier allein den Zweck, die Korngrösse der pyrophoren Kristallart soweit zu verfeinern, dass der Strangpressprozess auch bei höheren Eisengehalten von 25 bis 40% ermöglicht wird, ohne dass die Pyrophorität der Legierung darunter leidet.
Diese Kornverfeinerung hat aber nichts zu tun mit dem erfindungsgemässen, pressdruckmindernden Effekt der genannten Elemente bei pyrophoren Mischmetall-Eisen-Legierungen mit einem Eisengehalt von 4, 5 bis 40% und einem Zusatz von Titan in Mengen von 0, 3 bis 1%,
Weiterhin ist es bekannt, pyrophore Massen in der Weise herzustellen, dass klainstückige, anoxydierte seltene Erdmetalle mit andern Metallen, z. B. Titan, zusammengepresst und dann gesintert werden.
Hier dient der Zusatz dazu, um die Härte und das spezifische Gewicht der Sinterlegierung zu ändern. Die Verwendung von Titan oder Aluminium einzeln oder kombiniert, als Zusatz zu pyrophoren MischmetallEisen-Legierungen zum Zwecke der Erniedrigung des Pressdruckes bei der Strangpressverformung ist aus diesen Literaturstellen weder bekannt noch zu entnehmen.
Beispiel l : Ein aus Bastnaesit gewonnenes Mischmetall wird mit 20,2% Eisen, 0,5% Magnesium, 1% Zinn legiert. Der Gehalt an Mischmetall beträgt 78, 4%. Die Harte dieser Mischmetall-Leigierung beträgt im Gusszustand 89 kg/mmZ. Bei der Strangpressverformung wird bei 4800C Gin Pressdruck von 23,0 t
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Härte der Legierung im Gusszustand auf 104 kg/mm2. der Pressdruck bei der Secangpressverformung fällt aber um 40% auf 15 t.
Beispiel 4: Zu 70,6% eines aus Bastnaesit gewonnenen Mischmetalles werden 28% Eisen, 0, fP/o Magnesium, 0, 9% Zinn zulegiert. Die Härte der Legierung im Gusszustand beträgt 108 kg/mm2, der Press-
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0, 12% Aluminium und 0,7% Titan zulegiert, dann steigt die Härte der Legierung im Gusszustand auf 120 kg/mm2. der Pressdruck bei der Strangpressverformung fällt aber um 451a auf 21 t.
Die erfindungsgemässe Zugabe von Titan und bzw. oder Aluminium zu den magnesium-und zinnhal-
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tung für die Herstellung von Zündmetallsträngen für die verschiedensten Anwendungsgebiete. Durch die Herabsetzung des Pressdruckes bei der Strangpressverformung in der Wärme wird nicht nur die praktische Verarbeitung dieser Legierungsart erleichtert, sondern auch die Haltbarkeit der hiezu notwendigen Presswerkzeuge erheblich gesteigert.
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Process for reducing the maximum required pressure for extrusion molding of cast blocks pyrophoric
Mischmetal-iron alloys
If mixed metal-iron alloys between 0O-1200 C are melted and cast in cast-iron molds preheated to around 600 - 7000 C, then cast bolts are obtained as a starting material for the production of flint stones by extrusion. This is subjected to extrusion molding at temperatures of around 400-5000C in order to obtain flint strands from it, which are then divided into the commercially available lengths. Depending on the iron content of the alloys and the processed mixed metal quality, different types of maximum pressures occur during extrusion molding.
The maximum pressing pressure results when pressing each cast block made of a metal or a metal alloy in that the pressing pressure does not remain constant during the pressing process, but increases from 0 to a maximum value and then drops to lower values. This maximum value is a measure of the influence that z. B. exerts a special alloy additive on the pressing process, for example in the sense of lowering the pressing pressure. In the present case, the pressing pressure increases considerably with increasing iron content. The pressing pressure is also significantly influenced by the different degrees of contamination of the mixed metal types processed, which depend on the chemical composition of the ore processed. The greater the degree of contamination of the misch metal, the higher it increases.
In-depth tests have shown that it is possible to mix and alloy certain metals to form mischmetal-iron alloys, etc. between aluminum and / or titanium, the maximum pressure during extrusion deformation can be reduced very significantly. The improving effect of these metal additives is based on two general requirements. So that the pressing pressure is reduced during extrusion molding under otherwise identical external pressing conditions, it is necessary that the internal friction in the metal to be pressed is reduced. This can be done by the fact that disruptive impurities of an oxidic nature, possibly also nitrides, hydrides, carbides or similar impurities that are either contained in the misch metal itself or by the otherwise usual alloy additives, e.g. B.
Iron into which cast extrusion bolts are inserted must be removed. In addition, a pure alloying effect can also reduce the internal friction and thereby reduce the pressing pressure.
According to the invention, pyrophoric mixed metal-iron alloys, u. Between those with an iron content of 4.5 to 4e to reduce the pressure during extrusion molding, the metals aluminum and / or titanium are added or alloyed in amounts of more than 0.3 to 110, preferably from 0.6 to 110 . The ingots of misch metal-iron alloys that are to be pressed must be sufficiently pyrophoric, i.e. H. As the following working examples show, they may of course only contain conventional additives such as tin and / or magnesium in amounts which have practically no effect on pyrophoricity.
The cleaning and at the same time alloying effect of titanium is particularly pronounced, but aluminum alone or in a mixture with titanium also produces the same or a similar effect. In addition to reducing the pressure, the task of the added metals is primarily to remove unwanted constituents from the metal bath. The effectiveness of the additive in the case of cleaning is based on its affinity for the component to be removed, which must be almost the same or greater than that of the base metal to be removed and transferred to the slag
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Material.
In addition, the internal friction during extrusion deformation is also reduced by a pure alloying effect of the batxsffenden metal additive, and thus the maximum required pressing pressure is reduced. The improving effect of the titanium and / or the aluminum is based, as perfect series tests have shown, on both possibilities. The mechanism of this surprising effect has not yet been fully explored in detail.
The use of titanium in ignition metals based on mischmetal-iron with iron contents of 25 to
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However, titanium or zirconium or their mixture to form pyrophoric mixed metal-iron alloys has the sole purpose of refining the grain size of the pyrophoric type of crystal to such an extent that the extrusion process is also possible with higher iron contents of 25 to 40% without affecting the pyrophoricity of the alloy suffer from.
This grain refinement has nothing to do with the inventive, pressure-reducing effect of the elements mentioned in pyrophoric mixed metal-iron alloys with an iron content of 4.5 to 40% and an addition of titanium in amounts of 0.3 to 1%,
Furthermore, it is known to produce pyrophoric masses in such a way that klainstückige, anoxidized rare earth metals with other metals, eg. B. titanium, pressed together and then sintered.
Here the addition is used to change the hardness and the specific weight of the sintered alloy. The use of titanium or aluminum, individually or in combination, as an additive to pyrophoric mixed metal-iron alloys for the purpose of lowering the pressing pressure during extrusion molding is neither known nor to be inferred from these references.
Example 1: A misch metal obtained from bastnaesite is alloyed with 20.2% iron, 0.5% magnesium, 1% tin. The misch metal content is 78.4%. The hardness of this mischmetal alloy in the as-cast state is 89 kg / mmZ. During extrusion molding, a pressure of 23.0 t is achieved at 4800C Gin
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Hardness of the alloy in the as-cast state to 104 kg / mm2. the pressing pressure during the Secangpressdeformung falls by 40% to 15 t.
Example 4: To 70.6% of a misch metal obtained from bastnaesite, 28% iron, 0. fP / o magnesium, 0.9% tin are alloyed. The hardness of the alloy in the as-cast state is 108 kg / mm2, the pressing
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If 0.12% aluminum and 0.7% titanium are added, the hardness of the alloy increases to 120 kg / mm2 in the as-cast state. the compression pressure during extrusion molding drops by 451a to 21 t.
The inventive addition of titanium and / or aluminum to the magnesium and tin-containing
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device for the production of ignition metal strands for a wide variety of applications. The lowering of the pressing pressure during hot extrusion molding not only facilitates the practical processing of this type of alloy, but also considerably increases the durability of the pressing tools required for this.