DE1003453B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung verfestigter Faeden aus geschmolzenem Metall als Mittel zur Herstellung von Metallschmelzen bestimmter Zusammensetzung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

kl. 40b 1

INTERNAT. KL. C 22 C

PATENTAMT

W11169VI/40b ANMELDETAG: 5.MAI1953

B EKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 28. FEBRUAR 1957

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung verfestigter Fäden aus geschmolzenen Metallen, die eine verbesserte und schnelle Bestimmung der Zusammensetzung einer geschmolzenen Metallmasse gestatten, so daß sich besser als bisher Metallschmelzen bestimmter Zusammensetzung herstellen lassen.

Bei der Herstellung von Werkzeug-, Gesenk-, austenitischen und anderen legierten Stählen und Legierungen vergeht immer eine beträchtliche Zeit zwischen der Probenahme und der Anlieferung der Probe zur Analyse im Laboratorium, da zunächst nach der üblichen Praxis ein kleiner Gußblock gegossen werden muß, der geglüht und langsam abgekühlt wird und von dem Bohrspäne zur Untersuchung entnommen werden. Auch besteht die Möglichkeit, daß der Gußblock ungleichmäßige Zusammensetzung infolge örtlicher Auskristallisation bestimmter Verbindungen hat.

Gemäß der Erfindung wird die Zeit zwischen Probenahme und Anlieferung im Laboratorium verkürzt, wobei gleichzeitig eine Probe erhalten wird, die gleiche Zusammensetzung hat wie das geschmolzene Metall, aus dem sie entnommen wurde, und die sofort analysiert werden kann.

Gemäß der Erfindung läßt sich geschmolzenes Metall bestimmter Zusammensetzung dadurch herstellen, daß aus der geschmolzenen Masse eine Probe entnommen, die geschmolzene Metallprobe auf die Oberfläche eines sich schnell drehenden Tellers aus gut wärmeleitendem Material gebracht wird, die verfestigten Metallfäden von dem Teller entfernt werden und die weitere Behandlung der Metallmasse entsprechend dem Ergebnis der Analyse der Metallfäden erfolgt.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Herstellung fester Proben des geschmolzenen Metalls, bestehend aus einem abgedeckten Gießtiegel, in dem ein sich drehender Teller aus gut wärmeleitendem Material mit glatter Oberfläche angeordnet ist, einer Öffnung im Tiegeldeckel, durch die das geschmolzene Metall auf den Teller fließt, Antriebsmitteln, um den Teller in Umdrehung zu versetzen, und Mitteln zur Entfernung der verfestigten Metallfäden aus dem abgedeckten Tiegel.

Gemäß einer Ausbildungsform der Vorrichtung sind Mittel zur Zufuhr eines inerten Gases zum Tiegel vorgesehen.

Es hat sich gezeigt, daß geschmolzenes Metall leicht in eine für die Analyse geeignete Form übergeführt werden kann, wenn eine Probe des geschmolzenen Metalls auf die glatte Oberfläche eines sich drehenden Tellers aus Kupfer oder anderem gut wärmeleitenden Material gegossen wird. Dabei erstarrt das Metall zu dünnen Fäden oder Streifen, deren Dicke von der Umdrehungsgeschwindigkeit des Tellers abhängt. Derartige Fäden oder Streifen lassen sich leicht auf einer analytischen Waage abwiegen und in Säure lösen. Da sie eine große Verfahren und Vorrichtung

zur Herstellung verfestigter Fäden

aus geschmolzenem Metall als Mittel

zur Herstellung von Metallschmelzen

bestimmter Zusammensetzung

Anmelder:

Christine Mary Westberg

und Sidney Herb. Claxton,

Rotherham, Yorkshire (Großbritannien)

Vertreter: Dr.-Ing. A. von Kreisler

und Dr.-Ing. K. Schönwald, Patentanwälte,

Köln I₁ Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 6. Mai 1952

Sigurd Westberg Ϊ, Rotherham, Yorkshire

(Großbritannien),
ist als Erfinder genannt worden

Oberfläche haben, lösen sie sich sehr schnell in den üblichen Mineralsäuren und unterscheiden sich in dieser Hinsicht sehr vorteilhaft von den üblicherweise verwendeten Bohrspänen.

Versuche haben gezeigt, daß kein anderes Verfahren zum Abkühlen des geschmolzenen Metalls in gleich schneller Weise die gleichen zuverlässigen Ergebnisse liefert. Andere Schnellrnethoden zum Abkühlen, wie das Abschrecken in einem flüssigen Medium, sind gänzlich ungeeignet, da die große Gefahr einer chemischen Änderung der Oberfläche besteht und auch die erzielbare Oberfläche nicht groß genug ist.

Die Geschwindigkeit, mit der das flüssige Metall in feste Streifen oder Fäden übergeführt wird, bedeutet einen sehr großen Zeitgewinn für die Gewinnung von Analysenproben, so daß die Herstellung von Metallen und Legierungen bestimmter Zusammensetzung schneller als bisher durchgeführt werden kann. Die hohe Verfestigungsgeschwindigkeit verhindert auch örtliche Kristallisationen, so daß die verfestigte Probe wirklich typisch für die Zusammensetzung des geschmolzenen Metalls ist, aus dem sie entnommen wurde.

«09 837/388

Damit der Teller mit jeder gewünschten Geschwindigkeit rotieren kann, wird ein Elektromotor zum Antrieb vorgesehen. Der Teller ist vorzugsweise leicht auswechselbar. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Tellers sollte wenigstens 1500 U/min betragen.

Nachstehend wird die Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beschrieben, die eine bevorzugte Ausführungsform darstell.

Fig. 1 ist ein senkrechter Querschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung und zeigt die allgemeine Anordnung der Teile;

Fig. 2 ist ein senkrechter Teilschnitt und veranschaulicht die Lagerung des Tellers auf der Antriebsachse, und

Fig. 3 ist ein waagerechter Schnitt entlang Linie 3-3' der Fig. 2.

Mit Bezug auf Fig. 1 bedeutet 1 ein Flußeisengehäuse, in dem der Motor 2 mit den Muttern 3 befestigt ist. Die Welle 11 des Motors geht durch eine Öffnung 7 oben am Gehäuse 1. Fest auf dem Gehäuse 1 ist ein Gießtiegel 8 von rundem Querschnitt befestigt, der in der Mitte des Bodens mit einer Öifnung versehen ist, durch die die Motorwelle 11 geht. Das obere Ende der Welle ist mit einer Nut 13 versehen.

Eine Nabe 4 sitzt in Gleitpassung auf dem oberen Ende der Welle 11. In der Nabe sitzt die Madenschraube 12, deren inneres Ende 12« in der Nut 13 gleitet. Derart rotiert die Nabe 4 mit der Welle 11. Ein Teller 6 aus gut wärmeleitendem Material, beispielsweise Kupfer, mit polierter Oberfläche ist an der Nabe 4 mit Schrauben 5 befestigt.

Ein lose aufsitzender Deckel 9 hat eine Öffnung 10, durch die geschmolzenes Metall auf die polierte Oberfläche des Tellers 6 gegossen wird. In die Öffnung 10 kann gegebenenfalls ein Trichter eingesetzt werden.

Durch Handgriffe 14 an der Außenseite des Gehäuses kann die Vorrichtung leicht an jeden gewünschten Ort befördert werden.

Sollen Proben von geschmolzenem Metall angefertigt werden, so wird die Vorrichtung gemäß Fig. 1 aufgestellt, daß der Teller in einer waagerechten Ebene liegt, der Motor angelassen und auf die gewünschte Umdrehungsgeschwindigkeit eingeregelt. Dann wird eine Probe des geschmolzenen Metalls aus dem Schmelzofen entnommen und langsam durch das Loch 10 auf die polierte Oberfläche des sich drehenden Tellers 6 gegossen. Das geschmolzene Metall wird zu feinen Fäden und Bändchen versponnen, die sich im Tiegel 8 ansammeln. Da der Teller aus einem gut wärmeleitenden Material besteht, wird dem geschmolzenen Metall sehr schnell Wärme entzogen, so daß die Temperatur schnell unter den Erstarrungspunkt fällt.

Sobald dieser Arbeitsgang beendet ist, wird der Motor abgeschaltet und der Tiegel 8 zusammen mit der Nabe 4 und dem Teller 6 leicht vom Gehäuse 1 abgehoben und ins Laboratorium zur Untersuchung gegeben. Soll eine Reihenanalyse in schneller Aufeinanderfolge durchgeführt werden, so wird die Vorrichtung mit einem anderen Tiegel und Teller und einer neuen Nabe wieder zusammengebaut, und sofort kann wieder eine neue Analysenprobe angefertigt werden.

ao Im Laboratorium wird die Probe aus dem Tiegel entfernt und in üblicher Weise chemisch untersucht. Der Tiegel wird gereinigt ebenso wie gegebenenfalls die Nabe und der Teller. Danach kann die Vorrichtung wieder verwendet werden. Eine sorgfältige Reinigung des Tiegels ist erforderlich, um die letzten Metallspuren vor Beginn der nächsten Analyse zu entfernen.

Der Deckel braucht nicht lose aufgesetzt zu sein, sondern kann auch angelenkt sein. Der Tiegel kann gegebenenfalls mit einer Gaszuleitung ausgerüstet sein. Doch ist sie meist entbehrlich, da die Temperatur der Probe so schnell abfällt, daß keine merkliche Oxydation des geschmolzenen Metalls eintreten kann. Gegebenenfalls können jedoch Stickstoff, Wasserstoff oder andere inerte Gase dem Tiegelinneren zugeführt werden.

Die Öffnungen im Gehäuse 1 für die Stromzuleitungen zum Motor sind nicht dargestellt.

In der folgenden Tabelle sind zum Vergleich chemische Analysen von typischen Eisen- und Stahllegierungen von in üblicher Weise erhaltenen Drehspänen und von gesponnenen Fäden gemäß der Erfindung angegeben.

Chemische Analysen von Bohrspänen und Gespinsten gemäß der Erfindung

Probe

C	Si	S	P	Mn	Ni	Cr	W
0,04 0,03
0,08 0,08 0,08
0,08 0,09
0,13 0,14
0,28 0,26
1,22 1,18	0,03 0,04	0,029 0,028	0,053 0,049	13,40 13,28	0,33 0,34	0,13 0,13

Va

AJ 634(1)
Bohrspäne
Gespinste .

AJ 630(1) ..
Bohrspäne
Gespinste .

A J 627(1)
Bohrspäne
Gespinste .

JO 451 (1)
Bohrspäne
Gespinste .

AJ 634 (2)
Bohrspäne
Gespinste .

X 447

Bohrspäne
Gespinste .

Probe

C	Si	S	P	Mn	Ni	Cr	W
0,37 0,33	0,17 0,16					1,50 1,55	1,84 1,90
1,22 1,20				13,94 13,92
1,86 1,88						10,04 10,03
1,26 1,14				13,64 13,64
1,10 1,12				13,4 13,26
0,65 0,63				14,5 14,4
0,15 0,13						16,47 16,15
0,63 0,61

Va

JO 270

Bohrspäne Gespinste .

AJ 627 (2) Bohrspäne Gespinste .

JO 447
Bohrspäne Gespinste .

JO 448 (2) Bohrspäne Gespinste .

JO 452
Bohrspäne Gespinste .

JO 455
Bohrspäne Gespinste .

AJ 631
Bohrspäne Gespinste .

Bohrspäne Gespinste .

Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß die Ergebnisse in den Fehlergrenzen übereinstimmen.

Obwohl sich die Zahlenangaben der Tabelle nur auf Eisen- und Stahllegierungen beziehen, die schon in jeder Hinsicht sorgfältig untersucht wurden, hat sich doch schon gezeigt, daß die Erfindung viel weiterer Anwendung fähig ist und auf Stoffe angewendet werden kann, die sowohl höher als auch tiefer als die in der Tabelle untersuchten Legierungen schmelzen.

Der Teller braucht nicht, wie beschrieben, aus Kupfer zu bestehen, sondern kann auch aus anderen Stoffen hergestellt werden, beispielsweise Silber, Gold, Molybdän, Wolfram, Zink, Rhodium. Die Auswahl des Tellerwerkstoffes wird teilweise von der Art des geschmolzenen Metalls und der erforderlichen Menge der Probe abhängen. Im allgemeinen werden Kupfer und Silber als Tellerwerkstoffe bevorzugt.

Claims (3)

Patentansprüche·.

1. Verfahren zur Herstellung verfestigter Fäden aus geschmolzenem Metall als Mittel zur Herstellung von Metallschmelzen bestimmter Zusammensetzung, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Metallschmelze 0,03
0,03

eine Probe gezogen, in geschmolzenem Zustand auf einen glatten, schnell rotierenden Teller aus gut wärmeleitendem Material, insbesondere aus Kupfer oder Silber, gegossen wird, die von diesem Teller abgeschleuderten, verfestigten Metallfaden gesammelt und analysiert werden und die weitere Behandlung der Metallschmelze entsprechend der Analyse der Metallfaden erfolgt.

2. Vorrichtung zur Herstellung verfestigter Fäden aus geschmolzenem Metall, bestehend aus einem Tiegel mit vorzugsweise kreisförmigem Querschnitt, einem mit einer öffnung versehenen Deckel auf dem Tiegel, dessen Öffnung sich über einem Teil der Oberfläche einer drehbar im Tiegel angeordneten glatten, gut wärmeleitenden Scheibe befindet, und Mitteln, um die Scheibe in Umdrehung zu versetzen, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (6) leicht abnehmbar auf dem Stumpf der Antriebswelle befestigt ist und Deckel und Tiegel so zueinander angeordnet sind, daß das Tiegelinnere leicht zugänglich ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Zufuhr eines inerten Gases zum Tiegel vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I «09 837/388 2.57