DE1069886B - Verwendung eines Carbides der hochschmelzenden Metalle der 4 bis 6. Gruppe des Periodischen Systems zur Herstellung nicht abbrennender Elekiroden - Google Patents

Description

DEUTSCHES

COIB -31/30

U4699VI/40b

ANMELDETAG: 3. A U G U S T 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 26. NOVEMBER 1959

Hitzebeständige Metalle, wie Titan, Tantal, Niob, Vanadium, Zirkonium, Molybdän, Wolfram usw., fallen bei den bekannten Verfahren zu ihrer Herstellung in Form von Dendriten, Pulver oder Schwamm an, die zur Erzeugung von Blechen, Barren, Stangen ader anderen Formteilen in warm oder kalt verformbare Blöcke übergeführt werden müssen. Normale Schmelzverfahren können zur Herstellung von Blöcken aus diesen Metallen, die nicht nur außerordentlich hohe Schmelzpunkte, sondern auch eine große Affinität zu Sauerstoff und Stickstoff haben, nicht angewandt werden.

Bisher wurden Schmelzblöcke aus diesen Metallen nach zwei verschiedenen Verfahren hergestellt. Entweder wurde z. B. das schwammförmige Metall zu einer abbrennenden Elektrode gepreßt, die an den einen Pol einer Stromquelle angeschlossen wurde, während ein Tiegel in einem Ofen den anderen Pol des Systems bildete, dann wurde ein Lichtbogen erzeugt, und die Elektrode schmolz laufend ab; oder das Metall wurde in einem wassergekühlten Tiegel durch die Hitze des Lichtbogens einer hitzebeständigen, nicht abbrennenden Elektrode, beispielsweise aus Wolfram oder Kohle, geschmolzen. Bei dem zuletzt genannten Verfahren wird je Zeiteinheit nur eine geringe Menge des Metalls geschmolzen und der Metallblock allmählich unter Zufuhr weiteren Rohmaterials in den Lichtbogen und das Schmelzbad gebildet. Die starke Verunreinigung der Schmelze des hitzebeständigen Metalls durch das Elektrodenmaterial beeinträchtigt die Dehnbarkeit und Härte des Endprodukts erheblich. Aus diesem Grunde wurde das Verfahren des Lichtbogenschmel/ens mit nicht abbrennenden Elektroden durch da» Schmelzverfahren mit abbrennenden Elektroden abgelöst.

Die Erfindung betrifft die Verwendung eines Carbides der hochschmelzenden Metalle der IV. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems, das außer dem als Carbid gebundenen Kohlenstoff noch 6 bis 9°/o freien Kohlenstoff enthält, zur Herstellung nicht abbrennender Elektroden für die Erzeugung von Schmelzblöoken aus dem Metall des verwendeten Carbides im Lichtbogenschmelzofen.

In der Zeichnung ist ein senkrechter Schnitt durch eine Lichtbogenschmelzvorrichtung dargestellt, die mit einer Elektrode gemäß der Erfindung ausgestattet ist.

Die nicht abbrennende Elektrode 10 besteht aus dem Carbid eines hitzebeständigen Metalls mit etwa 6 bis 9°/o freiem Kohlenstoff, der gleichmäßig darin verteilt ist, um die Beständigkeit gegen plötzlichen Temperaturwechsel zu gewährleisten.

Der Vorteil der Elektroden gemäß der Erfindung wird an Hand von Schmelzversuchen im Lichtbogenofen veranschaulicht, wobei nicht abbrennende Elek-Verwendung eines Carbides
der hochschmelzenden Metalle

der IV. bis VI. Gruppe

des Periodischen Systems zur Herstellung nicht abbrennender Elektroden

Anmelder:

Union Carbide Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter:
Dr.-Ing. A. v. Kreisler, Dr.-Ing. K. Schönwald,

Dipl.-Chem. Dr. phil. H. Siebeneicher

und Dr.-Ing. Th. Meyer, Patentanwälte,

Köln 1, Deichmannhaus

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 9. August 1956

Howard Randall Spendelow jun., Chappaqua, N. Y.,

Robert Louis Folkman, Eggertsville, N. Y.,
und Charles Robert Allenbach, Williamsville, N. Y.

(V. St. A.),
sind als Erfinder genannt worden

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troden aus Titancarbid zur Herstellung von massivem Titanmetall aus dem Schwamm gebraucht wurden. Zum Schmelzen von Zirkonium werden Elektroden

aus Zirkoniumcarbid verwendet. In gleicher Weise fallen auch Elektroden aus Tantal-. Niob-, Vanadium-, Molybdän- und Wolframcarbid in den Rahmen der Erfindung.

Zur Einarbeitung des freien Kohlenstoffs in das

Carbid, aus dem die Elektroden gemäß der Erfindung herzustellen sind, können bekannte Verfahren angewandt werden. Der normale Kohlenstoffgehalt von Titancarbid beträgt etwa 19,8°/o. Durch Verwendung eines Kohlenstoffüberschusses bei der Herstellung von

TiC kann als Endprodukt ein Titancarbid mit einem Überschuß an freiem Kohlenstoff von einigen Prozent erhalten werden. Dieses Titancarbid mit hohem Kohlenstoffgehalt kann mit dem Carbid mit normalem Kohlenstoffgehalt zu den Elektroden gemäß der Erfin-

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Claims (2)

dung warm gepreßt werden. Nach einem anderen Verfahren wird einem Carbid mit dem stöchiometrischen Kohlenstoffgehalt der erforderliche freie Kohlenstoff vorzugsweise in Form von Graphitflocken zugesetzt. Es wird eine Anzahl von Elektroden mit einem Durchmesser von 10 mm und einer Länge von 38 bis 50 mm und einem Gehalt an freiem Kohlenstoff von 6 bis 9°/o hergestellt. Der Gehalt der Elektroden an freiem Kohlenstoff wird eingestellt, indem reines Titancarbidpulver mit Titancarbidpulvern mit hohem Kohlenstoffgehalt in entsprechenden Verhältnissen gemischt wird. Die Pulver werden dann in geeigneten Formen zu kleinen runden, bleistiftähnlichen Elektroden mit den obengenannten Abmessungen warm gepreßt. Eine auf diese Weise hergestellte Elektrode 10 gemäß der Erfindung wird mit einem Fassungsring 14 aus Kupfer in einem wassergekühlten Elektradenhalter 12 befestigt und in den wassergekühlten Kupertiegel 16 eines Lichtbogenschmelzofens, in dem eine inerte Atmosphäre aufrechterhalten wird, eingeführt. Die Elektroden brennen im Betrieb kaum ab; es läßt sich mit ihnen ein ausgezeichneter Lichtbogen bilden, und sie zeigen keine Anzeichen von Zerfall oder irgendwelchen Schaden. Die Kohlenstoffanalysen des in den Schmelzversuchen verwendeten Titanschwammes und des erhaltenen massiven Titans zeigten die in der Tabelle angegebenen Werte. Metall Schwamm Titan, gebildet mit einer Elektrode mit 7°/o freiem Kohlenstoff Titan, gebildet mit einer Elektrode mit 9°/o freiem Kohlenstoff % Kohlenstoff 0,045 0,043 0,068 Außer Schmelzblöcken aus den Metallen können auch Legierungen der Metalle hergestellt werden, wenn die Elektroden genügend freien Kohlenstoff enthalten, so daß die normale Neigung der Carbide, durch plötzlichen Temperaturwechsel zu zerfallen, ausgeschaltet wird. Die Elektroden gemäß der Erfindung weisen gegenüber bekannten nicht abbrennenden Elektroden einen technischen Vorteil hinsichtlich der Verwertung von ίο \bfallmetall auf. Bei Schmelzverfahren mit abbrennenden Elektroden muß das Abfallmaterial nicht nur sortiert und gereinigt werden, bevor es in den Lichtbogenofen eingesetzt werden kann, sondern einige Formen und Größen lassen sich überhaupt nicht zu Elektroden pressen. Ferner sind die Abfallstücke zum Teil so groß, daß sie auf geeignete Größe zerkleinert werden müssen, bevor sie zu Elektroden geformt werden können. Neben den mit der Zerkleinerung verbundenen Kosten besteht die Gefahr, daß von den Zerkleinerungsvorrichtungen Verunreinigungen in das Endprodukt gelangen. Durch Verwendung der Elektroden gemäß der Erfindung entfällt die Notwendigkeit der Herstellung von abbrennenden Elektroden aus reaktionsfähigem Metallschwamm. Der bei der Herstellung von Maschinenteilen anfallende Metallabfall kann in vollem Umfang zur Herstellung weiterer Schmelzblöcke verwertet werden. 1' \ti;\ r Kcc.n ι 35 Bei Verwendung der Elektrode mit 7°/o freiem Kohlenstoff wird vom Metall kein Kohlenstoff aufgenommen, bei Verwendung der Elektrode mit 9% freiem Kohlenstoff ist die Kohlenstoffaufnahme nur unbedeutend.

1. A^rerwenidung eines Carbides der hochschmelzenden Metalle der IV. bis VI. Gruppe des Periodischen Systems, das außer dem als Carbid gebundenen Kohlenstoff noch 6 bis 9% freien Kohlenstoff enthält, zur Herstellung nicht abbrennender Elektroden für die Erzeugung von Schmelzblöcken aus dem Metall des verwendeten Carbides im Lichtbogenschmelzofen.

2. Verwendung mehrerer Carbide der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung zur Herstellung von nicht abbrennenden Elektroden für die Erzeugung von Schmelzblöcken aus Legierungen der Metalle der verwendeten Carbide im Lichtbogenschmelzofen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 909 650/443 11.59