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Die Erfindung betrifft einen Zugabestoff für Legierungen zur Verwendung bei der Stahlerzeugung, der sich in flüssigem Stahl rasch löst und eine hohe Wolframausnutzung gewährleistet.
Bisher wurden als Wolframzusätze meist Ferrowolfram-Legierungen mit 78 bis 82% Wolfram eingesetzt ; dieses Material wurde dem Stahlbad meist in Form von Partikeln mit Grössen von etwa 7mm zugesetzt. In die-
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Aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 302, 616 ist ein Zugabestoff bekannt, worin das Wolfram in teilweise reduzierter Form vorliegt und der Wolframoxyd enthält.
Es ist Ziel der Erfindung, einen Wolfram-Zugabestoff zu schaffen, der sich in flüssigem Stahl rasch löst, zu keiner starken Temperatursenkung des Stahlbades führt, in das er eingesetzt wird, und eine hohe Ausnutzung des Wolframs gewährleistet.
Ein erfindungsgemässer Zugabestoff ist dadurch charakterisiert, dass er aus einer gepressten Mischung aus elementarem Wolframpulver und elementarem Eisenpulver mit einem Gehalt von etwa 50 bis 85% Wolfram und etwa 15 bis 50% Eisen besteht und eine Dichte zwischen 50 und 75% der theoretischen Dichte dieser Mischung
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des Eisenpulvers zwischen etwa 0, 075 und 0, 3 mm und die ursprüngliche Teilchengrösse des Wolframpulvers zwi- schen 10 und 50 but liegt.
Bei der Herstellung des erfindungsgemässen Zugabestoffes wird Eisenpulver, dessen grösster Teil eine Teilchengrösse zwischen 297 und 74 lui hat, mit Wolframpulver gemischt, dessen grösster Teil eine Teilchengrösse zwischen 100 und 10 fi aufweist.
Um ein Produkt mit der gewünschten, im folgenden beschriebenen Struktur zu erzielen, ist die Einhaltung der angegebenen Partikelgrössen für das Eisen- und Wolframpulver wichtig.
Zur Erzielung geeigneter Festigkeit und Dichte des Zugabestoffes vor dessen Gebrauch sind auch die Mengen an Eisen und Wolfram wichtig. Die bevorzugten Anteilbereiche sind 15 bis 35% für das Eisen und 85 bis 65% für das Wolfram.
Nach dem Ansetzen einer geeignet zusammengesetzten Mischung aus Eisen- und Wolframpulver wird die Mischung nach pulvermetallurgischen Verfahren zu geeigneten Formen verpresst, die eine Dichte zwischen 50 und 75% der maximalen theoretischen Dichte der Mischung haben. Beispielsweise kann man die Mischung in gewöhnlichen Pressformen aus Stahl zu Pellets pressen. Auf eine Mischung, die 20% Eisen (Partikelgrösse hauptsächlich 297 p, auch einige feinere Partikel vorhanden) und 80% W (Partikelgrösse 10 bis 50 p) enthält, kann man einen Druck von 2, 8 X 106 kp/m2 einwirken lassen, um Pellets mit 9, 5 mm Durchmesser von schwammartiger Struktur und geeigneter Dichte zu formen.
Der auf diese Weise geformte Gegenstand hat eine Struktur sowie Dichte- und Festigkeitswerte, die seinen Nutzeffekt als Zugabestoff beträchtlich erhöhen.
So ist z. B. die gepresste Eisen/Wolfram-Mischung porös und besteht aus einer Eisenmatrix, in welcher die Wolframpartikel in im wesentlichen ihrer ursprünglichen Grösse und Form eingebettet sind, wobei das weiche Eisenpulver die harten Teilchen des Wolframpulvers umflossen hat. Bei der Zugabe zu flüssigem Stahl werden die feinen Wolframpartikel freigegeben und lösen sich rasch, wobei die bei Wolframpulver üblicherweise auftretenden Verluste vermieden werden. Ferner ist die Dichte der erfindungsgemässen gepressten Eisen/Wolfram- Mischung gerade so hoch, dass die Mischung nicht rasch sinkt, sondern in einem Bad aus flüssigem Stahl mit einer günstigen und für die Wirkung des Stoffes geeigneten Geschwindigkeit niedersinkt.
Gegenüber der eingangs genannten USA-Patentschrift sind bei der Erfindung die jeweiligen Teilchengrössen der eingesetzten Eisen- und Wolframpulver derart gewählt, dass die härteren Wolframteilchen kleiner sind als die weicheren Eisenteilchen, und als Ergebnis werden die Wolframteilchen nicht durch die Kompression deformiert oder agglomeriert, sondern werden vielmehr von einer Eisenmatrix umschlossen.
Nach Zugabe zu einer Metallschmelze schmilzt die Eisenmatrix, und die Wolframteilchen werden allmählich unter Beibehaltung ihrer geringen Grösse und grossen Oberfläche freigesetzt und wirksam verteilt.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die in der beschriebenen Weise gepressten Gegenstände während oder nach dem Pressen gesintert, um ihre Festigkeit beim Hantieren zu erhöhen.
Sintertemperatur und Sinterzeit werden so gewählt, dass sich die Dichte des gepressten Gegenstandes nicht über den genannten Bereich hinaus erhöht.
Beispielsweise liefert 15 min langes Sintern von aus 20% Eisen (Fe-Partikel 297 bis 74 p) und 80% Wolfram (W-Partikel 10 bis 50 fi) bestehenden Pellets bei 14000C einen Zugabestoff von gewünschter Struktur, ausgezeichneter Festigkeit für das Hantieren und einwandfreier Dichte.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung noch weiter veranschaulichen.
Beispiel 1 : Es wurde aus Wolframpulver und Eisenpulver eine Mischung von 50 g angesetzt. Das Wolfram, welches 80% der Mischung ausmacht, hatte Partikelgrössen von 10 bis 50/l und das Eisen, 205to der Mi- ; chung, von 297 bis 74 p.
Durch Pressen mit 2, 8 x 106 kp/m2 in Pressformen wurden Pellets (6, 4 X 9,8 mm Durchmesser) hergestellt.
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Nach dem Pressen wurden die Pellets in einem Wolframschiffchen bei 14000C 15 min lang gesintert. Die so erzeugten Gegenstände hatten eine Dichte von 8,63 g/cm3.
Beispiel 2 : Es wurde dasselbe Verfahren wie bei Beispiel 1 angewendet, nur bestand die Mischung aus 50% W und 50% Fe. Die erzeugten Gegenstände hatten eine Dichte von 6,9 g/cm3.
Beispiel 3 : Es wurde aus Wolframpulver und Eisenpulver eine Mischung von 113 kg angesetzt. Das Wolfram, 80% der Mischung, hatte eine Partikelgrösse von 10 bis 50 p, das Eisen, 20% der Mischung, eine solche von 297 bis 74 je.
Die Mischung wurde dreimal zwischen Walzen von 41 cm Durchmesser bei einem Druck von 3, 8 bis 4,7 X 106 g/cm2 Walzenfläche durchgeführt, um etwa 3,5 mm starke Tafeln mit einer Dichte von 10 g/cm3 herzustellen. Die Tafeln wurden dann etwa 4 h lang in einem Globar-Ofen bei 13500C gesintert. Die Dichte des gesinterten Materials betrug etwa 10 gI cm3.
Beispiel 4 : Es wurde bei einer Mischung aus je 50% der Metallpulver das Verfahren von Beispiel 3 angewendet, nur wurden hier vier Walzstiche durchgeführt.
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Stählen AISI 1020 bei 16000C eingesetzt.
Ähnlich grosses, normales Ferrowolfram (79, 18% W) und Ferrowolfram mit 30, 43% W wurden zum Vergleich in derselben Weise geprüft. Die Ergebnisse sind in der Tabelle zusammengefasst.
Tabelle
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<tb>
<tb> Zugabestoff <SEP> Lösungszeit, <SEP> Temp.-Abfall <SEP> % <SEP> W <SEP>
<tb> sec <SEP> oc <SEP> Ausnutzung
<tb> Normales <SEP> (79,18% <SEP> W) <SEP> Ferrowolfram <SEP> 38 <SEP> 14 <SEP> 94
<tb> tiges <SEP> Ferrowolfram <SEP> 60 <SEP> 29 <SEP> 93
<tb> 80% <SEP> W, <SEP> 20% <SEP> Fe <SEP> (Beispiel <SEP> 3) <SEP> 21 <SEP> 7 <SEP> 87
<tb> 50% <SEP> W, <SEP> 50% <SEP> Fe <SEP> (Beispiel <SEP> 4) <SEP> 30 <SEP> 14 <SEP> 82
<tb>
Wie man aus der Tabelle ersieht, ergibt der erfindungsgemässe Stoff in bezug auf vergleichbare Wolframzusätze wesentlich verbesserte Lösungszeiten und einen weniger starken Temperaturabfall des Stahlbades.