Verfahren zur Herstellung von Metallgegenständen. Vorliegende Erfindung betrifft ein- Ver fahren zur Herstellung von Metallgegenstän den, wie Stäben, Profilkörpern, Blechen, Rohren, Stangen, Drähten und dergleichen.
Im herkömmlichen Verfahren zur Her stellung von Metallgegeniständen wird Erz zu Metall reduziert, gewöhnlich bis zu einem gewissen Grad raffiniert und dann zu den gewünschten Gegenständen vergossen und eventuell weiterverformt, häufig unter Ein schaltung von Zwischenphasen. Bei der Her stellung von Stahlprodukten wird das Eisen erz zuerst im Hochofen zu Roheisen redu ziert und im flüssigen Zustand weiterbeför dert oder zu Blöcken vergossen und mit oder ohne Zusatz von Schrott wieder geschmolzen.
Das geschmolzene Eisen wird dann in einer Bessemerbirne geblasen und zu Blöcken ver gossen. Das Eisen kann auch im Siemens- Martin-Ofen unter Zusatz von Schrott weiter raffiniert werden. In den meisten Fällen wird der Siemens-Martin-Ofen zur Konver tierung von Roheisen in Stahl verwendet. Auf jeden Fall wird das Metall mehrmals ge gossen und dann mit oder ohne Zwischen erhitzung zu Vorblöcken und Knüppeln ge formt, bevor es gewalzt oder sonstwie in fertige Form gebracht wird.
Schweissstahl wird im Puddelofen erzeugt oder durch Mi schung von geblasenem Eisen mit Schlacke, indem man das Material in eine Kugel formt, ohne es in geschmolzenen Zustand zu brin gen, Hierauf wird die Kugel gepresst, um überschüssige Schlacke zu entfernen. Dann wird sie mit Zwischenerhitzung zu Walzvor- blöcken verformt, Diese notwendigen Phasen sind. mühsam, teuer und zeitraubend und erhöhen die Gestehungskosten der Fertigpro dukte.
Wenn es gelänge, eine oder mehrere von ihnen auszuschalten, ohne die Qualität des Fertigproduktes zu beeinträchtigen, so könnten die Kosten des letzteren reduziert, werden.
Dies ist mit dem Verfahren gemäss vor liegender Erfindung möglich. Dieses ist da durch gekennzeichnet, dass man mindestens eine Metallverbindung in einer Reduktions zone ohne Schmelzen reduziert, das reduzierte Material, das noch mindestens einen Teil der von der Reduktionsstufe herrührenden Wärme -aufweist, zu einem Formkörper kom primiert, und dass man das reduzierte' Mate rial während und zwischen den genannten Stufen unter nichtoxydierenden Bedingun gen hält, wobei man das Verfahren in konti nuierlicher Weise durchführt.
In einer besonderen Ausführungsart der Erfindung wird gemäss einem bekannten Ver fahren Eisenschwamm erzeugt und vorzugs weise in feinverteilter Form vom Reduk tionsofen aus in Gegenwart von reduzieren den Gasen oder einer andern nichtoxydieren den Atmosphäre, eventuell nach Beimischung von modifizierenden Elementen oder Verbin dungen, der Kompressionsstelle zugeführt.
Während das Material mindestens einen Teil seiner Wärme aus dem Reduktionsprozess bei behält, wird es mit oder ohne Zwischenerhit zung zu einer Presse gefördert, wo die heissen Partikeln unter einem Druck in kohäsiven Kontakt gebracht werden, der genügt, um einen dichten, ein Ganzes bildenden Knüppel solcher Testigkeit zu bilden,
dass bei der darauffolgenden Verformung ein Auseinan- derfallen verhindert wird, und dessen Di mensionen den Anforderungen der folgenden Verarbeitungsstufen entsprechen.
Dieser kom- primierte Knüppel kann direkt einer Heizzone zugeführt werden, wo er auf Schweisstempera tur erwärmt wird, um, wenn möglich immer noch -unter nichtoxydierenden Bedingungen, eine perfekte Verschweissung der sich be rührenden Partikel herbeizuführen. Der so erwärmte Knüppel kann alsdann einem Walz werk, einer .Presse, einem Hammer, einer Ziehform,
einer Strangpresse oder einer andern Metall verformenden Vorrichtung zur Verformung in ein Fertigprodukt oder Halb fabrikat genügend homogener innerer Struk tur zugeführt werden.
Zur Herstellung von Röhren wird das fein verteilte Metall nach der Reduktionsbehand lung und während es noch angenähert die Temperatur der Reduktionsphase hat, in eine Presse mit einem Kolben, mit konischer Ver längerung gebracht, um das Material zu einem hohlen Körper zu pressen, welcher dann auf den Schweisspunkt des Metallei erhitzt wird, um die Partikeln zusammenzuschweissen. Der so erwärmte Hohlkörper wird weiter in ge nauere Dimensionen gepresst,
um nachher zwecks. Erzeugung nahtloser Rohre durch eine Ringmatrize gestossen zu werden,. Das ge- presste Metall kann auch gelocht werden, um in einem Röhrenwalzwerk über einen-Dorn gewalzt zu werden, oder es wird auf eine der üblichen Arten gezogen oder strang- gepresst.
Erze und Oxyde von Nichteisenmetallen in fein verteilter Form. können zur Herstel lung von Fertigprodukten auf dieselbe Weise behandelt werden, wobei natürlich die ver wendeten- Temperaturen und Drücke den physikalischen Eigenschaften der gewählten Metalle zu entsprechen haben.
Mit -dem Verfahren. gemäss der Erfindung können Metallgegenstände hoher Reinheit und hoher Zugfestigkeit auf wirtschaftlichere Weise hergestellt -,verden als mit den bisher gebräuchlichen zeitraubenden -Verfahren, kann man doch im Falle von Eisen und Stahl Kokereien, Hochöfen, Siemens-Martin-Öfen. Puddelöfen, Bessemerbirnen und viele Hilfs- ausrüstungen vermeiden,
wobei erst noch die erzeugten 1VIetallgegenstände (inbegriffen solche aus Legierungen) ausserordentliche physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen.
Beiliegende Zeichnung zeigt eine bei spielsweis-e Ausführungsform einer Anlage zur Ausübung des Verfahrens,.
Fig.l ist eine schematische Darstellung derselben, teilweise im Schnitt, und Fig. 2 zeigt eine Detailvariante der An lage im Schnitt.
Die zu verarbeitende Metallverbindung ist vorzugsweise ein Erz, aus welchem Eisen schwamm Zn pulveriger oder granulierter Form erzeugt wird, obgleich je nach den Anforderungen das- Produkt der Reduktions phase ein fein verteiltes Nichteisenmetall oder eine Mischung sein kann. Das haupt sächliche Rohmaterial für Eisenschwamm ist reiches Eisenerz, besonders Magnetit, wel- eher gebrochen,.
pulverieaert und magnetisch konzentriert wird. Das Erz kann auch kon zentrierter Eisensand sein. Das aus der ma gnetischen Konzentration sich ergebende Pul ver wird dann mit beigemisohter Holzkohle oder anderem fein verteiltem Kohlenstoff reduziert, oder es kann durch reduzierende Gase oder durch Kohlenstoff, der bei der Krackung von Naturgas oder 01 erhalten wird,
oder durch eine Kombination von redu zierenden Gasen und festem Kohlenstoff auf bekanntem Wege reduziert werden.
Bei der in Fig. 1 dargestellten' Anlage wird der Eisenschwamm aus einem Reduk tionsofen 1 in feinverteilter Form erhalten, nachdem in einem Zyklon 2 die metallische Komponente von der Asche und anderem nichtmetallischem Material getrennt wurde. Hierbei behält das Material viel von seiner Wärme zurück. Zur Vermeidung der Oxy dation wird das reduzierte Erz in Gegenwart der reduzierenden oder verbrauchten oder teilweise verbrauchten eine nichtoxydierende Atmosphäre bildenden Gase durch eine Lei tung 3 vom Ofen zum Zyklon 2 geführt.
Vom Trichter 4 des Zyklons 2 fallen die reduzierten Erzpartikeln infolge ihres Eigen gewichtes durch die Leitung 5 und den offe nen Schieber 6 in die Messkammer 7, welche durch den zwischen dem Schieber 6 und dem normalerweise geschlossenen Schieber 8 liegenden Leitungsteil gebildet ist. Wenn die Messkammer 7 gefüllt ist, wird zuerst der Schieber 6 geschlossen und dann der Schie ber 8 zwecks Ablassens, der gemessenen Menge geöffnet. Das Volumen dieser gemessenen Menge hängt vom Grad der Kompression im darauffolgenden Kompressionsvorgang ab.
Dem gemessenen, reduzierten Erz können, wenn gewünscht, gewisse modifizierende Mittel, wie z. B. Soda, Flussspat oder andere Flussmittel beigegeben werden.
Es könnten auch Elemente, wie Kohlenstoff, Silizium, Schwefel, Mangan, Nickel oder Chrom in Form von reduziertem Erz, oder Legierungs metalle oder metallische Stoffe, wie Ferro- mangan, Siliziumeisen, Ferrotitan oder an dere Legierungen von verschiedenen chemi schen Zusammensetzungen, oder Mischungen aus einzelnen oder mehreren der obgenannten Materialien beigegeben werden, um die phy sikalischen oder chemischen oder beide Eigenschaften des. fertigen Produktes zu modifizieren.
Zur Beigabe dieser modifizierenden Mit tel wird das reduzierte Erz aus der Messkam- mer 7 in den mechanischen Mischer 9 ent leert, dessen Rührwerk von einem elektri schen Motor l0@angetrieben wird. Die modi fizierenden Mittel @ werden dem Mischer 9 aus einem Trichter 11 durch einen Schieber 12 zugeführt, welcher den Zutritt von Luft verhindert.
Die Mischung ist eine innige, so dass die Mittel im ganzen reduzierten Erz verteilt werden. Die Menge der modifizieren den Mittel ist gewöhnlich verhältnismässig gering, kann aber, wenn nötig, auch gross sein. Im letzteren Falle wird die Messkam- mer 7 entsprechend angepasst, um das, rich tige Verhältnis zwischen Chargenvolumen und demjenigen des komprimierten Knüppels zu erhalten. Die Messkammer 7 kann auch nach dem Mischer 9 vorgesehen werden.
Sind keine modifizierenden Mittel beizu fügen, so wird der Mischer 9 nicht gebraucht.
Vom Mischer 9 gelangt das Material in einen Ofen 13, worin es auf eine Temperatur gebracht wird, welche die Kohäsion der Par tikeln begünstigt, welche aber unter dem Schmelzpunkt des Materials oder der Mi schung liegt, um ein Festhaften des Mate rials an den Wandungen auszuschliessen. Für Eisenschwamm z. B. kann die Temperatur, auf welche das Material im Ofen 13 erwärmt wird, ungefähr 816 C betragen, obschon die Temperatur im Ofen höher sein kann, um den Wärmeverlust zwischen ihm und der Verdichtungsstelle zu kompensieren.
Das erhitzte Material wird nun durch den Schieber 14 in den Zylinder 15 einer Uydrau- lischen Presse entleert, deren Kolben 16 durch einen hydraulischen Antrieb 17 be tätigt wird. Dasi Ende des Zylinders 15 ist, normalerweise, durch einen schweren Schie ber 18 geschlossen, zwischen welchem und dem Kolben 16 das feinverteilte, in den Zylinder 15 eingeführte Material zu einem dichten Knüppel B komprimiert wird,
in welchem die fein verteilten Partikeln in ko- häsivem Kontakt miteinander sind und zwi schen denen keine Hohlräume sichtbar sind.
Der so hergestellte Knüppel ist vorzugs weise verhältnismässig gross im Vergleich zum Knüppel, der in gebräuchlichen Walz werken und Hammer- oder Schmiedepressen gewonnen wird. Der zur Kompression des fein verteilten Materials angewandte Druck wird zweckmässigerweise so gross sein, dass der Kniippel widerstandsfähig genug ist, d. h.
.eine so kompakte Struktur hat, dass er einer Bearbeitung durch Walzen, Schmieden, Ziehen usw.standhalten kann, ohne ?mein- anderzufallen. Für einen Knüppel aus Eisen schwamm von ungefähr 15,24 auf 15,24 cm im -Querschnitt und 121,92 bis 182,88 cm Länge, der aus Partikeln besteht, die durch ein Sieb mit 100 Maschen auf 2,54 cm Länge hindurchgehen, beträgt z.
B. der Kompres- sions,druck zur Erreichung- der gewünschten Kompaktheit und Dichte 315 bis 630 kg/cm@. Der Druck variiert jedoch mit der Grösse der Partikeln, der Temperatur derselben, der Grösse des fertigen Knüppels usw. Die an :gegebenen Zahlenwerte für Temperatur und Druck sind daher nur Beispielswerte.
Nach der Kompression des Materials wird der Kolben 16 etwas zurückgezogen, um den Schieber 18 vom Druck zu entlasten, so dass letzterer zwecks Öffnung des Zylinders 15 durch einen nicht dargestellten Mechanismus nach unten bewegt werden kann. Der Kolben 16 wird dann erneut nach vorn, bewegt, und der Knüppel B wird dabei vom Zylinder 15 direkt in den Ofen 19 auf einen eich langsam bewegenden -Stahlbandförderer 20 gebracht.
Während der Knüppel B sich nun langsam durch den Ofen 19 bewegt, wird er auf Schweisstemperatur erhitzt, d. h. auf die jenige Temperatur, die zur Konsolidierung der Konstruktur- innerhalb - des ganzen Knüppels notwendig .ist und welche für reines Schwammeisen im betrachteten Bei spiel ungefähr 816 C beträgt.
Bei dieser Temperatur erweichen sich die sich berüh renden Partikeln und schweissen zusammen, aber der Knüppel schmilzt nicht. Es ist klar, dass die Ofentemperatur immer etwas höher sein muss als diejenige des zu erhitzenden Knüppels. Nach der gewünschten Erhitzung im Ofen 19 wird der Knüppel B durch den Bandförderer 20 direkt dem Walzwerk 21- zugeführt, wo er bearbeitet wird, um die Partikeln in eine zusammengeschweisste,
Masse homogener Struktur zu bringen. Die physi kalischen und chemischen Eigenschaften kön nen durch die bei 11 zugegebenen Mittel noch modifiziert werden. Das Walzwerk 21 ist von üblicher Bauart, und die Fertigwalzen des- selben.- geben. dem Knüppel die gewünschte Form, wie z. B. Stabform, Profilform, Blech form usw.
Sollen aus diesem Knüppel Stan gen öder Drähte hergestellt werden, so wird er vom Rohwalzwerk 21 zu den üblichen, nicht dargestellten Ziehbänken oder Strang pressen gebracht. Anstatt den Knüppel im Walzwerk 21 zu behandeln, könnte er mit einem Hammer, einer Presse oder dergleichen je nach Bedürfnis geschmiedet oder gestaucht werden.
Der ganze Prozess ist kontinuierlich, ohne- Zeitverlust, indem jede Verfahrensstufe un mittelbar auf die vorangehende folgt so dass grosse Arbeitsgeschwindigkeiten erreicht wer den und die im Material von der vorangehen den Stufe zurückbleibende Wärme in der folgenden ausgenützt werden kann,- wodurch Wiedererwärmung und eine andere als die im Verfahren erwünschte Kornstrukturände- rung auf ein Minimum beschränkt werden können.
Das Verfahren wird vorzugsweise nicht nur bis und mit Zylinder 15 in nicht oxydierender Atmosphäre durchgeführt, son dern auch während der Erwärmungsstufe im Ofen 19,. Durch dichtes, Abschliessen von Ofen 19 und Walzwerk 21 und Zufuhr einer nichtoxydierenden Atmosphäre zu diesen Teilen der Anlage kann die Oxydation des Metalles während des ganzen Verfahrens ver hindert werden, wodurch die ursprüngliche Reinheit desselben erhalten bleibt.
Anstatt das fein verteilte Material im Ofen 13 zu erwärmen, könnte man den Zylinder 15 heizen, oder es könnten beide Wärmequellen in Anwendung kommen. Auch andere Erhitzungsarten zur Erleichterung des Pressens des Materials könnten angewen det werden, wie z. B. elektrische Hochfre- quenzströme in einer die Leitung 7 oder den Zylinder 15 oder beide umgebenden Spule.
Für -grosse Knüppel kann eine zusätzliche Kompression des Materials erwünscht sein. Dazu kann beispielsweise als zweite Kom pressionsstufe eine weitere Presse entspre chend derjenigen mit Zylinder 15 und Kol ben 16, oder eine zusätzliche Presse, welche das Material vQn@vei oder mehr Seiten her komprimiert (in beiden Fällen unter Bei behaltung des kontinuierlichen Vorschubs) vorgesehen sein.
Fig. 2 zeigt einen Teil einer Anlage zur Herstellung hohler Körper wie Röhren. Der Kolben 16' hat einen zylindrischen Teil 22 und eine konische Verlängerung 23. Das fein verteilte Material wird unter Druck von einem Kopfstück 25 aus durch mehrere Öff nungen 24 in den Zylinder 15' eingeblasen, wobei der Druck von einem nichtoxydieren den Gas geliefert wird. Das Material stösst auf die Verlängerung 23 auf und wird dank der konischen Form derselben gleichmässig im Zylinder 15' verteilt, bis der Raum zwi schen dem Kolben 16' und dem Schieber 18' dicht angefüllt ist.
Dann wird der Kolben 16' durch die hydraulische Antriebsvorrich tung 17 vorwärtsbewegt und presst das Mate rial zu einem Hohlkörper C, der wegen des sowohl seitlich als auch axial von der ko nischen Verlängerung 23 ausgeübten Druckes gleichmässig dicht ist. Der zylindrische Kol benteil 22 schliesst die Öffnungen 24 während der Kompression ab.
Nach der Druckperiode wird der Kolben 16' ein wenig zurückgezogen, wodurch die Verbindung zwischen der konischen Verlän gerung 23 und dem Hohlkörper C unter brochen wird, indem letzterer wegen der zwi schen ihm und dem Zylinder 15' auftreten den Reibung sich nicht bewegt. Da gleich zeitig der Schieber 18' vom Druck entlastet wird, kann er geöffnet werden, so dass der Kolben 16' den Hohlkörper C vom Zylinder 15' auf den Bandförderer 20' stossen kann. Wenn dann der Kolben 16' zurückgezogen wird, dann lässt er den Hohlkörper C auf dem Bandförderer 20' liegen, da zwischen den beiden Körpern praktisch keine Haftung mehr besteht.
Der Schieber 18' wird wieder geschlossen, und der ganze Prozess wird wie derholt, während der Hohlkörper C, wie weiter oben beschrieben, im Ofen 19 auf Schweiss temperatur erwärmt wird. Der so erwärmte Körper wird auf einer üblichen Stossbank geformt oder gelocht und über einem Dorn gewalzt, oder auf andere Weise in ein naht- loses Rohr oder dergleichen verarbeitet, und zwar mit oder ohne wiederholte Druckanwen dung und Wiedererwärmung.
Anstatt das reduzierte Material der Re duktionszone in feinverteilter Form zu ent nehmen, kann dies auch in Klumpenform geschehen. Dieses klumpenförmige Material kann man dann vor der Kompression und vor der Trennung der metallischen Komponente vom nichtmetallischen Teil mahlen.
Process for the production of metal objects. The present invention relates to a process for the production of metal objects such as bars, profile bodies, sheets, tubes, rods, wires and the like.
In the conventional process for the manufacture of metal objects, ore is reduced to metal, usually refined to a certain extent and then cast into the desired objects and possibly further deformed, often with an intervening phase. In the manufacture of steel products, the iron ore is first reduced to pig iron in the blast furnace and then transported in the liquid state or cast into blocks and melted again with or without the addition of scrap.
The molten iron is then blown into a Bessemer pear and cast into blocks. The iron can also be refined further in the Siemens-Martin furnace with the addition of scrap. In most cases, the Siemens-Martin furnace is used to convert pig iron into steel. In any case, the metal is poured several times and then shaped into blooms and billets, with or without intermediate heating, before it is rolled or otherwise finished.
Welding steel is produced in a puddle furnace or by mixing blown iron with slag by shaping the material into a ball without bringing it into a molten state. The ball is then pressed to remove excess slag. Then it is deformed into rolling billets with intermediate heating. These are necessary phases. laborious, expensive and time-consuming and increase the production costs of the finished products.
If one or more of them could be eliminated without affecting the quality of the finished product, the cost of the latter could be reduced.
This is possible with the method according to the present invention. This is characterized in that at least one metal compound is reduced in a reduction zone without melting, the reduced material, which still has at least part of the heat resulting from the reduction stage, is compressed into a shaped body, and the reduced material is compressed rial holds conditions during and between the stages mentioned under non-oxidizing conditions, the process being carried out in a continuous manner.
In a special embodiment of the invention, according to a known method, sponge iron is produced and preferably in finely divided form from the reduction furnace in the presence of reducing gases or another non-oxidizing atmosphere, possibly after adding modifying elements or compounds, to the compression point .
While the material retains at least part of its heat from the reduction process, it is conveyed, with or without intermediate heating, to a press, where the hot particles are brought into cohesive contact under a pressure that is sufficient to form a dense billet that forms a whole to form such testiness,
that the subsequent deformation prevents it from falling apart and that its dimensions meet the requirements of the following processing stages.
This compressed billet can be fed directly to a heating zone, where it is heated to welding temperature in order, if possible still under non-oxidizing conditions, to bring about perfect welding of the touching particles. The billet thus heated can then be used in a rolling mill, a press, a hammer, a
an extruder or some other metal deforming device for deformation into a finished product or semi-finished product with a sufficiently homogeneous inner structure.
To produce tubes, the finely divided metal is after the reduction treatment and while it is still approximately the temperature of the reduction phase, brought into a press with a piston with a conical extension to press the material into a hollow body, which is then opened the welding point of the metal is heated to weld the particles together. The hollow body heated in this way is pressed further into more precise dimensions,
around after in order to. Creation of seamless tubes to be pushed through a ring die. The pressed metal can also be punched to be rolled over a mandrel in a tube rolling mill, or drawn or extruded in any of the usual ways.
Ores and oxides of non-ferrous metals in finely divided form. can be treated in the same way for the manufacture of finished products, the temperatures and pressures used of course having to correspond to the physical properties of the metals selected.
With the procedure. According to the invention, metal objects of high purity and high tensile strength can be produced in a more economical way than with the time-consuming processes that have been used up to now, since in the case of iron and steel coking plants, blast furnaces, Siemens-Martin furnaces can be used. Avoid puddling ovens, Bessemer pears and a lot of auxiliary equipment,
First of all, the produced metal objects (including those made of alloys) have extraordinary physical and chemical properties.
The accompanying drawing shows an example embodiment of a system for performing the method.
Fig.l is a schematic representation of the same, partially in section, and Fig. 2 shows a detailed variant of the location in section.
The metal compound to be processed is preferably an ore, from which iron sponge Zn is produced in powder or granular form, although depending on the requirements the product of the reduction phase can be a finely divided non-ferrous metal or a mixture. The main raw material for sponge iron is rich iron ore, especially magnetite, which is rather broken.
pulverieaert and magnetically concentrated. The ore can also be concentrated iron sand. The powder resulting from the magnetic concentration is then reduced with added charcoal or other finely divided carbon, or it can be reduced by reducing gases or by carbon obtained from cracking natural gas or oil.
or by a combination of reducing gases and solid carbon in a known way.
In the 'system shown in Fig. 1, the sponge iron from a Reduk tion furnace 1 is obtained in finely divided form after the metallic component has been separated from the ash and other non-metallic material in a cyclone 2. The material retains a lot of its warmth. To avoid oxidation, the reduced ore is passed through a line 3 from the furnace to the cyclone 2 in the presence of the reducing or used or partially used gases forming a non-oxidizing atmosphere.
From the funnel 4 of the cyclone 2, the reduced ore particles fall due to their own weight through the line 5 and the offe NEN slide 6 into the measuring chamber 7, which is formed by the line part lying between the slide 6 and the normally closed slide 8. When the measuring chamber 7 is filled, the slide 6 is first closed and then the slide 8 is opened for the purpose of draining the measured amount. The volume of this measured amount depends on the degree of compression in the subsequent compression process.
If desired, certain modifying agents, such as e.g. B. soda, fluorspar or other flux can be added.
It could also contain elements such as carbon, silicon, sulfur, manganese, nickel or chromium in the form of reduced ore, or alloy metals or metallic substances such as ferro-manganese, silicon iron, ferro-titanium or other alloys of different chemical compositions, or mixtures from one or more of the above materials are added in order to modify the physical or chemical or both properties of the finished product.
To add these modifying agents, the reduced ore is emptied from the measuring chamber 7 into the mechanical mixer 9, the agitator of which is driven by an electric motor 10 @. The modifying agents @ are fed to the mixer 9 from a funnel 11 through a slide 12, which prevents the entry of air.
The mixture is intimate, so that the agents are distributed throughout the reduced ore. The amount of modifying agent is usually relatively small, but can, if necessary, also be large. In the latter case, the measuring chamber 7 is adjusted accordingly in order to obtain the correct ratio between the batch volume and that of the compressed billet. The measuring chamber 7 can also be provided after the mixer 9.
If no modifying agents are to be added, the mixer 9 is not needed.
From the mixer 9, the material enters an oven 13, in which it is brought to a temperature which favors the cohesion of the particles, but which is below the melting point of the material or the mixture in order to prevent the material from sticking to the walls . For sponge iron z. For example, the temperature to which the material is heated in furnace 13 may be approximately 816 ° C, although the temperature in the furnace may be higher to compensate for the loss of heat between it and the compression point.
The heated material is then emptied through the slide 14 into the cylinder 15 of a hydraulic press, the piston 16 of which is actuated by a hydraulic drive 17. The end of the cylinder 15 is normally closed by a heavy slide 18, between which and the piston 16 the finely divided material introduced into the cylinder 15 is compressed into a dense billet B,
in which the finely divided particles are in cohesive contact with one another and between which no cavities are visible.
The billet produced in this way is preferably relatively large in comparison to the billet that is obtained in conventional rolling mills and hammer or forging presses. The pressure applied to compress the finely divided material will expediently be so great that the knuckle is strong enough, i. H.
.has such a compact structure that it can withstand machining by rolling, forging, drawing, etc. without falling apart. For a billet of iron floated approximately 6 "by 6" in cross-section and from 121.92 to 182.88 cm in length, made up of particles that pass through a 100-mesh screen by 2.54 cm in length, is z.
B. the compression, pressure to achieve the desired compactness and density 315 to 630 kg / cm @. However, the pressure varies with the size of the particles, the temperature of the same, the size of the finished billet, etc. The numerical values given for temperature and pressure are therefore only exemplary values.
After the compression of the material, the piston 16 is pulled back somewhat in order to relieve the pressure on the slide 18, so that the latter can be moved downwards by a mechanism not shown in order to open the cylinder 15. The piston 16 is then moved forward again, and the billet B is brought from the cylinder 15 directly into the furnace 19 on a slowly moving steel belt conveyor 20.
While the billet B is now slowly moving through the furnace 19, it is heated to welding temperature, i. H. to the temperature that is necessary to consolidate the structure within the whole billet and which for pure sponge iron in the example under consideration is approximately 816 ° C.
At this temperature the touching particles soften and weld together, but the billet does not melt. It is clear that the oven temperature must always be slightly higher than that of the billet to be heated. After the desired heating in the furnace 19, the billet B is fed by the belt conveyor 20 directly to the rolling mill 21- where it is processed to convert the particles into a welded,
Bring mass of homogeneous structure. The physical and chemical properties can be modified by the agents added at 11. The rolling mill 21 is of the usual type, and the finishing rolls are the same. the billet the desired shape, such as B. rod shape, profile shape, sheet metal shape, etc.
If rods or wires are to be produced from this billet, it is brought from the raw rolling mill 21 to the usual, not shown, draw benches or extrusion presses. Instead of treating the billet in the rolling mill 21, it could be forged or upset with a hammer, press or the like, as required.
The whole process is continuous, with no loss of time, as each process stage follows the previous one so that high working speeds can be achieved and the heat remaining in the material from the previous stage can be used in the following one - whereby reheating and another than the grain structure change desired in the process can be limited to a minimum.
The process is preferably carried out not only up to and including cylinder 15 in a non-oxidizing atmosphere, but also during the heating stage in the furnace 19. By sealing off the furnace 19 and rolling mill 21 and supplying a non-oxidizing atmosphere to these parts of the system, the oxidation of the metal can be prevented during the entire process, whereby the original purity of the same is retained.
Instead of heating the finely divided material in the furnace 13, one could heat the cylinder 15, or both heat sources could be used. Other types of heating to facilitate the pressing of the material could be used, such as. B. high-frequency electrical currents in a coil surrounding the line 7 or the cylinder 15 or both.
For -size billets, additional compression of the material may be desirable. For this purpose, for example, an additional press corresponding to the one with cylinder 15 and piston 16, or an additional press that compresses the material from four or more sides (in both cases while maintaining the continuous feed) can be provided as the second compression stage .
Fig. 2 shows part of a plant for manufacturing hollow bodies such as tubes. The piston 16 'has a cylindrical portion 22 and a conical extension 23. The finely divided material is injected under pressure from a head piece 25 through several openings 24 into the cylinder 15', the pressure being supplied by a non-oxidizing gas. The material hits the extension 23 and, thanks to the conical shape of the same, is evenly distributed in the cylinder 15 'until the space between the piston 16' and the slide 18 'is tightly filled.
Then the piston 16 'is moved forward by the hydraulic drive device 17 and presses the mate rial to a hollow body C, which is evenly sealed because of the pressure exerted both laterally and axially by the conical extension 23. The cylindrical piston part 22 closes the openings 24 during the compression.
After the pressure period, the piston 16 'is withdrawn a little, whereby the connection between the conical extension 23 and the hollow body C is interrupted by the latter because of the friction between it and the cylinder 15' does not occur. Since at the same time the pressure is released from the slide 18 ′, it can be opened so that the piston 16 ′ can push the hollow body C from the cylinder 15 ′ onto the belt conveyor 20 ′. When the piston 16 'is then withdrawn, it lets the hollow body C lie on the belt conveyor 20', since there is practically no longer any adhesion between the two bodies.
The slide 18 'is closed again, and the whole process is repeated again, while the hollow body C, as described above, is heated in the furnace 19 to welding temperature. The body heated in this way is shaped or punched on a conventional push bench and rolled over a mandrel, or processed in some other way into a seamless tube or the like, with or without repeated application of pressure and reheating.
Instead of taking the reduced material from the reduction zone in finely divided form, this can also be done in lump form. This lumpy material can then be ground before compression and before separation of the metallic component from the non-metallic part.