DE1055328B

DE1055328B - Verfahren zum Vorbehandeln von Metallrohlingen

Info

Publication number: DE1055328B
Application number: DEU2763A
Authority: DE
Inventors: Andrew Francis Kritscher
Original assignee: United States Steel Corp
Current assignee: United States Steel Corp
Priority date: 1953-05-20
Filing date: 1954-05-08
Publication date: 1959-04-16

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vorbehandeln von Metallrohlingen, die einem Vorgang des Schmiedens, Fressens od. dgl. unterworfen werden sollen.

Es ist bei derartigen Vorbchandlungsverfahren bekannt, die Oberfläche des Rohlings mit einem nassen Ton- und Glasurmassebrei zu bekleiden, wobei ein Flußmittel zugesetzt wird, welches die Neigung der Oberflächenbekleidung zum Abblättern verringert. Der Brei wird durch Erhitzen des Rohlings getrocknet, und danach wird die entstehende Oberffächcnbekleidung des Rohlings im Ofen geschmolzen, worauf der Rohling, während sich auf seiner Oberfläche die zum Fließen gebrachte Oberflächenbekleidung befindet, der Bearbeitung unterworfen wird.

Die Erfindung sieht vor, daß das Flußmittel der getrockneten Oberflächenbekleidung zugesetzt wird, wenn der Rohling sich seiner Bearbeitungstemperatur nähert.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist der Rohling durch die Glasurmasse, die bei der Ofentemperatur und dementsprechend auch bei der Schmiedetemperatur nicht verdampft, gegen Abblättern durch Oxydation geschützt. Obwohl die Glasurmasse an sich nicht verdampft, würde es sich doch ergeben, daß der Überzug des Rohlings abblätterbar und abreibfähig wird, wenn nach Verlassen des Ofens der Rohling durch Luftzutritt abgekühlt wird. Solche abblätterbaren Schichten würden sich ungünstig beim Schmieden oder Pressen auswirken, weil sie übermäßige Reibung und Abnutzung der Preßwerkzeuge bedingen würden.

Die Beigabe des Flußmittels beseitigt die Neigung der Glasurmasse zum Abblättern und gibt ihr Abriebfestigkeit.

Während die anfängliche Bekleidung des Rohlings mit Glasurmassc infolge ihres guten Anhaftens bei hohen Temperaturen einen vorzüglichen Schutz gegen Oxydation gibt, beseitigt das Beifügen der Flußmasse unmittelbar vor dem Preß- bzw. Schmiedevorgang, daß sich beim Verlassen de? Ofens Abblätrerbarkeit einstellen kann.

Würde indessen die Flußrnasse vor dem Erhitzen im Ofen der Glasurmasse beigefügt, so würde sie die schützenden Funktionen der Glasurmasse im Ofen be einträchtigen, und es würde sich darüber hinaus noch die Gefahr ergeben, daß nach dem Erhitzen nicht hinreichend Flußmasse, die das unerwünschte Abblättern verhindert, vorhanden ist.

Bei einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird ein Ansatzstück aus gewöhnlichem Kohlenstoffstahl an das eine Ende des Rohlmges angeschweißt, wobei der Stahlrohling entweder aus Kohlenstoffstahl oder aus rostfreiem Stahl bestehen kann. Der Rohling Verfahren zum Vorbehandeln
von Metallrohlingen

Anmelder:

United States Steel Corporation,
Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,
München 22, Widenmayerstr. 4

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 20. Mai 1953

Andrew Francis Kritscher, Pittsburgh, Pa. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

wird mittels des Ansatzes an die Tragvorrichtung einer Kör der anordnung angehängt- Dann wird der Rohling mit einem flüssigen Glasurbrei, im wesentlichen bestehend aus Glasurmasse und Ton, in Wasser gelöst, bekleidet, wobei die Glasurniasse im wesentlichen aus Metalloxyden, Silikaten und Boraten besteht, die bei der Scbmiedctcmperatur nicht verdampfen oder sich z-ersetzen. Der Rohling, der an seinem Ansatz frei aufgehängt wird, kann mit der Giasurmasse einfach besprüht oder Übergossen werden und der Überzug geg-en Berührung vor dem Erhitzungsvorgang geschützt werden. Der Rohling wird dann durch einen kontinuierlichen Tunnelofen, der ihn schnell auf Preß- bzw. Schmiedetemperatur erhitzt, geleitet. Wärmestrahlende Flächen vermeiden, daß eine Flamme direkt den mit Schutzschicht überzogenen Rohling trifft.

Während des Erhitzungsvorganges schmilzt der Überzug und schützt den Rohling gegen Oxydation.

Tn geringem Maße tritt trotzdem Oxydation durch atmosphärischen Sauerstoff, der durch die Überzugsschicht hindurchdringt, oder durch chemische Reaktion mit den Oxyden der Glasurmasse ein.

Wenn der Rohling auf die gewünschte Temperatur erhitzt worden ist und das Ende des Ofens erreicht hat, wird das Ansatzstück abgeschnitten und der Rohling mit einem Flußmittel, beispielsweise Borax, Kalk oder Bariunichlorid, behandelt. Das Flußmittel kann aufgestäubt oder aufgeblasen werden. Zweckmäßig

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wird es in eine Decke oder ein Kissen von Glasfiber eingebracht und letztere um den erhitzten Rohling herumgewickelt. Die resultierende geschmolzene Überzugsschicht auf dem Rohling ist eine Verbindung \oh Siliziumoxyden und Metalloxyden. Die Wirkung des Flußmittels besteht darin, die Viskosität der Schicht zu verringern und sämtliche abblätterbar cn Rückstände auf dem Rohling in flüssige Form über- zuführen. Durch die Überführung der Überzugsschicht in flüssige Form wird jegliche Narbenbildung durch ig Rückstände auf dem Rohling vermieden. Dies erleichtert die Verformung der Rohlinge durch die Presse. Der zusammengesetzte Film, der an dem bearbeiteten Gut nach dem Pressen und Abkühlen zurückbleibt, kann leicht weggebeizt werden.

Zur näheren ,Erläuterung der Erfindung dient die nachfolgende Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnungen. Es zeigt

Fig. ) die schematische Seitenansicht eines Rohlings mit angeschweißtem Ansatz,

Fig. 2 die teilweise geschnittene Seitenansicht eines Ofens mit hindurchwanderndem Rohling,

Fig. 3 die teilweise Querschnittsdarstellung eines Ofens,

Fig. 4 die Längsschnittdarstellung eines Tanks mit as geschmolzenem Salz,

Fig. 5 schematisch das Abschneiden des Ansatzes,

Fig. 6 eine Schnittzeichnung ähnlich Fig. 3 mit dem oberen Ende des Rohlings, dem Aufhängehaken und einem den Ansatz umgebenden Schutzschirm,

Fig. 7 eine Anzahl Kurven, welche den Einfluß verschiedenfarbiger Überzüge auf die Erhitzungsgeschwindigkeit der Rohlinge darstellen.

Ein Stahlknüppel bzw. Rohling 10 weist einen Ansatz 11 aus gering kohlenstoffhaltigem Stahl auf, der an das eine Ende senkrecht angeschweißt ist, wie in Fig. 1 dargestellt. Der Rohling 10 kann jede beliebige Form und Länge besitzen, ist jedoch im allgemeinen von länglicher Gestalt und hat ein Gewicht, das von einem einzigen Ansatz 11 getragen werden kann; es können aber auch mehrere Ansatzstücke vorgesehen sein. Der Ansatz 11 weist zweckmäßig einen pilzartigeu Kopf auf. Das Anschweißen des Ansatzes kann unter Anwendung irgendeiner üblichen Schweißvorrichtung 12 erfolgen.

Xachdem der Ansatz an den Rohling angeschweißt islvwird letzterer an einen Traghaken 13 gehängt, der sich an einem (nicht dargestellten) Förderband befindet. Die Fordervorrichtung, von welcher der Haken herabhängt, bewegt sich oberhalb des Ofens 14, der mit Strahlerplatten ausgerüstet ibt und an seinem Oberteil einen Dängsschlitz besitzt, durch welchen der Stiel des Hakens hindurchgeht.

Bevor der Rohling in den Ofen gebracht wird, wird er mit einem Überzug, bestehend aus Glassand und Ton, in Wasser aufgeschwemmt, überzogen, und zwar durch Besprühen odei durch Eintauchen, wodurch eine vollständige Bekleidung mit einer gleichmäßigen Schicht erzielt wird, die auf der Rohlingsoberfläche trocknet. Der Überzug soll eine homogene, nicht aufbrechende Umschließung des Rohlings sicherstellen. Diese Schicht verhindert beim Schmelzen den Zutritt von freiem oder sich in der Ofenatmosphäre bildendem Sauerstoff und löst Zunder, der sich unterhalb der geschmolzenen Schutzschicht bildet. Die Schicht braucht nicht vollkommen dicht in kaltem Zustand an dem Rohling anzuhaften, im Gegensatz zu den üblichen Porzellan-Email-Überzügen. Die nachfolgende Tabelle gibt eine Zusammensetzung einer Überzugsschicht:

4 Tabelle I Massenimsammensetzung	Anteil (gewjchts- mäßig)	Beispiel {gewiehcs- mäßig)
Material	70 bis 100 Obis 30 Obis 30 Obis 8 Obis 10 Obis 1 Obis 0,2 40 l))"s 70	70 30 7

Cr₂ O₃	65
Pyrophyllit (HAI (SiO₃J₂) iüindeton

Natriumpyrophosphat Wasser

Die Zusammensetzung der keramischen Alassc ergibt sich aus der nachfolgenden Tabelle:

Tabelle II
Keramische Masse

Verbindung

5 bis 40	2,0
10 bis 50	30,5
3 bis 15	7,5
0 bis 30
4 bis 10	4,0
0 bis 40	0,5
0 bis 20
Obis 5	0,8
0 bis 20	1,7
Obis 4	1,0
0 bis 40	0,5
Obis 5	0,5
30 bis 70	30,0
0 bis 40	7,5
Obis 10	3,5
2 bis 20	10

Beispiel

Al₂O₃
BaO .
B₂O₃ .

CaO Co₃O₅
CuO .
K₂O .
MgO
Na₂O
NiO .

SiO₂ .
TiO ·
ZnO .
ZrO₂ .

Die keramische Masse wird geschmolzen, und die Masse wird gemahlen, entsprechend der bekannten Glasurpraxis.

Zweckmäßiger weise ist der Überzug von solcher Art, daß er Oxyde absorbiert, die sich während der Erhitzung auf dem Rohling bilden.

Während der Rohling durch den Ofen wandert, wird er schnell durch Oberfiächensrrahler 15, die in den Seitenwänden des Ofens angeordnet sind, oder durch strahlende Streifen erhitzt. Es ist vorzuziehen, eine kontinuierliche Reihe von Rohlingen in nahem Abstand voneinander durch den Ofen wandern zu lassen.

Das Maß der Erhitzung der Brenner, die Durchführgeschwindigkeit der Rohlinge und die Lange der öfen werden so abgepaßt, daß die Rohlinge schnell auf eine Schmiedetemperatur von etwa 1065 bis 1260° C erhitzt werden, wenn sie das Ende des Ofens erreichen. Die gesamte Erhitzungszeit sollte nicht mehr als ungefähr 3 Minuten pro cm Durchmesser des Rohlings betragen, und zwar zweckmäßigerweise weniger, nämlich 1,5 bis 2,5 Minuten pro cm Durchmesser.

Graphisch ist in Fig. 7 das Erhitzen der Rohlinge gemäß der Erfindung dargestellt. Die Erhitzungskurve ist steil und glatt. Das Maß der Erhitzung ist wesentlich größer als das bisher gebräuchliche Erhitzungsmaß. Ein wesentlicher Vorteil der schnellen Erhit-

Claims

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zung ist, daß auch ohne Schutzumkleidung sich nur bei ungefähr 565° C schmelzen, zeigen sich als geeine dünne Schicht Zunder auf den Rohlingen bildet. eignet.

Fig. 7 zeigt weiterhin den Einfluß der Farbe des Am Ende der Erhitzung wird der glasähnliche Überzuges, indem zu ersehen ist, daß gefärbter, also Film, der zuvor gummiartig und zähflüssig war, nicht weißer Überzug die Geschwindigkeit der Er- 5 wegen des übermäßigen Anteiles von Eisenoxyd fest, hitzung vergrößert. Ein hellgefärbter oder weißer das in der Schicht absorbiert worden ist. Das Fluß-Überzug verringert infolge seiner Reflexion das Maß mittel und die Glasfasern bedingen einen niedrigeren der Erhitzung erheblich. Die Verwendung eines Schmelzpunkt beim Verschmelzen mit der festen schwarzen Überzuges bietet in dieser Beziehung den Mischung; der Schmelzpunkt der Mischung ist desgrößten Vorteil. Die Farbe des Überzuges läßt sich io wegen niedriger, weil die Komponentenkonzentration durch den relativen Anteil von Kohle und Oxyden des restlichen Überzuges höher geworden ist. Jede von Kobalt, Kupfer, Chrom und iVickel in dem Ge- beliebige Sorte Glas äußert sich darin, die Überzugsmisch beeinflussen. schicht stärker flüssig zu machen. Das aus Glasfasern

In Fig. 7 Kurve A, B und C ist die zunehmende Er- gebildete Kissen nimmt, wenn es schmilzt, etwas des hitzung von Rohlingen, die mit schwarzer, grüner und 15 gelösten Zunders auf, wobei die Konzentration desweißer Masse bekleidet sind, gezeigt. Wenn unsym- selben in dem sich durch die ursprüngliche Schutzmetrische Teile erhitzt werden sollen, kann es schicht unter dem Einfluß des Erhitzungsvorganges wünschenswert sein, die dünneren Teile mit hellfar- bildenden Überzug verringert.

biger Mass-e und die dickeren Teile mit dunkelgefärbter Nach dem Schmiedevorgang oder dem Pressen

Masse zu bekleiden. Eine solche Maßnahme ist geeig- 20 eines Rohlings kann das erzeugte Gut in Luft oder

net, die Geschwindigkeit auszugleichen, mit der die Wasser gekühlt bzw. abgeschreckt werden. Dieses

Temperatur der dünnen und starken Teile zunimmt. schnelle Abkühlen bewirkt, daß ein Teil des glasähn-

Um den Verlust an Tragfähigkeit der Ansatzbolzen liehen Films, der zurückgeblieben ist, abblättert und 11 zu vermindern, die während des Durchwanderns die in ihm gelöste Schlacke ablöst. Die Reste des durch den Ofen erhitzt werden, kann ein zylindrischer 35 Überzuges, die sich noch an dem Herstellungsgut be-Schirm 16 benutzt werden, der den Ansatzbolzen 11 finden, können im Wege eines leichten Beizvorganges umgibt und auf dem Rohling, wie in Fig. 6 gezeigt, entfernt werden, was eine Oberfläche von guter Ausaufsitzt, bildung hinterläßt.

Der Rohling kann gedreht werden, während er den Falls erwünscht, können die erhitzten Rohlinge vor

Ofen durchläuft, indem beispielsweise der Haken, an 30 dem Preßvorgang in einen länglichen Tank 19 ge-

dem er hängt, gedreht wird, damit er in gleichmäßi- taucht werden, in dem sich ein Bad von geschmolzenem

gerer Weise erhitzt wird. Salz befindet, wie beispielsweise Bariumchlorid, das

Wie zuvor festgestellt, haben die Rohlinge, wenn auf eine Temperatur erhitzt ist, die ungefähr der ge-

MC das Ausgangsende des Ofens erreichen, eine wünschten Endtemperatur der Rohlinge entspricht.

Schmiedetemperatur von etwa 1066 bis 1260° C er- 35

reicht. Die Breimasscumkleidung ist dann geschmol- Patentansprüche:
zen und hat einen klebrigen, gummiähnlichen Zustand. 1. Verfahren zum Vorbehandeln von Metallroh-Wenn die Oberfläche des Überzuges durch die Luft fingen zum Schmieden, Pressen od. dgl., bei dem schnell abgekühlt wird, wird der Überzug in hohem die Oberfläche des Rohlings mit einem nassen Maße abblätterbar und muß einer weiteren Behänd- 40 Ton- und Glasurmassebrei unter Zusatz eines ' lung unterzogen werden. Dies wird durch Zusatz von Flußmittels, welches die Neigung der Oberflächen-Kalk, Bariumchlorid, Borax oder einer Mischung bekleidung zum Abblättern verringert, bekleidet derselben oder von pulverisiertem Glas erreicht. Dieses wird, der Brei durch Erhitzen des Rohlings geFlußmittel kann dem Rohling durch Aufstäuben oder trocknet und danach die entstandene Oberflächen-Aufblasen zugeführt werden. Zweckmäßigerweise wird 45 bekleidung des Rohlings im Ofen geschmolzen der Ansatzbolzen 11 mittels einer Bolzenzange 21 ab- wird, worauf der Rohling, während sich auf seiner geschnitten, worauf die Rohlinge auf eine schiefe Oberfläche die zum Fließen gebrachte Oberflächen-' Ebene fallen gelassen werden, wo sie heruntcrrollcn bekleidung befindet, der Bearbeitung unterworfen und dabei über einen zuvor aufgebrachten länglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Flußmittel Belag in Form eines Glaskissens oder Silikatgeflech- 50 der getrockneten Oberflächenbekleidung zugesetzt tes, die mit dem Flußmittel imprägniert sind, rollen. wird, wenn der Rohling sich seiner Bearbeitungs-Das genannte Kissen klebt an der Schutzschicht fest temperatur nähert.

und wickelt sich um den Rohling herum. Das Fluß- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gckcnnmittel und die Glasfasern werden durch die Hitze des zeichnet, daß das Flußmittel zugesetzt wird, indem Rohlings sofort geschmolzen, wodurch sich zwei Er- 55 es in ein Glasfaserkissen eingelagert wird, das um scheinungen ergeben: Erstens absorbieren das ge- den erhitzten Rohling gelegt wird,
schmolzene Glas und das Schmelzmittel die Oxyde, 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenndie mit der geschmolzenen breiförmigen Keramik- zeichnet, daß der bekleidete Rohling nach Herausmasse auf der Rohlingsoberfläche gemischt sind, bzw. nehmen aus dem Trockenofen in ein Bad gelösen dieselben und reduzieren dadurch die Viskosität. 60 schmolzenen Flußmittels getaucht wird.

Zweitens wandelt das Flußmittel die geschmolzene

breiige Masse in eine solche von nicht abblätterbarem In Betracht gezogene Druckschriften:

Charakter um. Man erhält auf diese Weise einen er- Deutsche Patentschriften Nr. 887 186, 262 282;

hitzten Rohling, der geschmiedet oder gepreßt werden österreichische Patentschrift Nr. 89 649;

kann, weil er von einem siüziumhaltigen, nicht ab- 65 französische Patentschrift Nr. 966 773;

blätterbaren Film bedeckt wird. Glasfasern, welche USA.-Patentschrift Nr. 2 588 625.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen