DE1131414B

DE1131414B - Verfahren zum Herstellen kompakter Presskoerper aus Blechschrott

Info

Publication number: DE1131414B
Application number: DEC18814A
Authority: DE
Inventors: Edward Frank Oswandel
Original assignee: CONTINENTAL TITANIUM METALS CO
Current assignee: CONTINENTAL TITANIUM METALS CO
Priority date: 1959-04-16
Filing date: 1959-04-16
Publication date: 1962-06-14

Description

Verfahren zum Herstellen kompakter Preßkörper aus Blechschrott Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Preßkörpern aus Titanmetall, Titanlegierungen, Zirkonmetall oder Zirkonlegierungen und bezweckt in erster Linie, eine Möglichkeit zu schaffen für die Wiederverwendung von Blechschrott aus diesen Metallen.
Bekanntlich werden die genannten Metalle zur Zeit nicht im Schmelzfiuß erzeugt, sondern entweder durch thermische Zersetzung ihrer Halogenide oder durch Umsetzung der Halogenide mit Alkali oder Erdalkalimetallen. Hierbei fallen die Metalle in Form von Metallschwamm oder Metallpulver an, welches nun erst in einem weiteren Arbeitsschritt in den schmelzflüssigen Zustand übergeführt wird. Um dies zu ermöglichen, wird aus dem Metallschwamm oder dem Metallpulver zunächst ein Preßkörper erzeugt, der dann als selbstverzehrende Elektrode in Vakuum-Elektrolichtbogenöfen verwendet wird. Die Größe dieser Elektrode richtet sich nach der Größe des Ofens, und es werden häufig mehrere Preßkörper aneinandergesetzt, die dann durch Schweißen miteinander vereinigt werden. Die auf diese Weise erzeugten Elektroden haben eine Festigkeit, die für praktische Zwecke völlig ausreicht.
In dem Maße, in dem die technische Verwendung von Titanmetall oder Titanlegierungen bzw. Zirkonmetall und Zirkonlegierungen anwächst, macht sich das Bedürfnis bemerkbar, auch Abfälle und Schrott aus diesen Metallen wieder zu verwenden. Leider ist es jedoch nicht möglich, Blechschrott aus den genannten Werkstoffen bei der Herstellung der selbstverzehrenden Elektroden unmittelbar mit zu verwenden. Dies rührt daher, daß die Blechstücke eine verhältnismäßig glatte Oberfläche aufweisen und daß sie infolgedessen im fertiggepreßten Elektrodenpaket Stellen mit stark herabgesetzter Festigkeit erzeugen würden.
Es wurde nun gefunden, daß Blechschrott in erheblichen Mengen mit in den Preßkörper eingepreßt werden kann, wenn dieser zuvor in kleine Schnitzel übergeführt wird, die beispielsweise die Form von Kreissegmenten oder ähnlichen Gebilden haben. Solche Schnitzel können dann mit frischem Metall in Form von Pulver, Schwamm oder in Form eines Granulates vermischt und in einer üblichen und bekannten Presse zu den genannten Preßkörpern verarbeitet werden.
Es ist zwar bereits vorgeschlagen worden, für die Herstellung von Preßkörpern aus Titanschwamm und Abfalltitan Drehspäne zu verwenden, die mit einer gewissen Menge Titanschwamm vermischt und sodann zum Preßkörper weiterverarbeitet werden sollen. Überraschenderweise hat sich aber herausgestellt, daß bei der Verwendung von kreissegmentartigen Metallschnitzeln wesentlich mehr Abfalltitan in den Preßkörper eingearbeitet werden kann als bei Verwendung derartiger Drehspäne. Der Grund hierfür ist darin zu suchen, daß der Anfang und das Ende solcher Drehspäne, auch wenn sie in kleinere Bruchstücke zerbrochen sind, in verschiedenen räumlichen Ebenen liegen. Dies kommt daher, daß die Drehspäne einen schraubenförmigen Verlauf nehmen. Werden solche Späne mit Titanschwamm gemischt und anschließend gepreßt, so zeigt das Preßpaket eine bedeutende Elastizität, die sich dahingehend bemerkbar macht, daß das Paket federt. Dies bedeutet, daß das Preßpaket sein Volumen wieder vergrößert, wenn der Preßdruck nachläßt. Hierbei tritt aber eine gewisse Auflockerung ein und damit ein Abfall der Festigkeit.
Diese unerwünschte Erscheinung tritt nicht ein, wenn die erfindungsgemäß ausgestalteten Schnitzel verwendet werden. Technisch bedeutet dies, daß etwa 20 % mehr Abfallprodukte bei der Herstellung der Preßpakete verwendet werden können als bei Heranziehung von Drehspänen. Hierdurch wird Schwamm eingespart und das Verfahren der Elektrodenherstellung an sich verbilligt.
Wie schon erwähnt, hat sich für die Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und insbesondere für die Menge der Schrottschnitzel, die zusammen mit frischem Metall verpreßt werden können, der durchschnittliche Grad der Kräuselung als wichtig erwiesen. Schnitzel der gewünschten Art können beispielsweise durch Zerschneiden von Blech mittels einer scherenähnlichen Vorrichtung hergestellt werden, deren unteres Schneidblatt feststeht und eine gerade Schneidfiäche aufweist, während das obere Schneidblatt, welches um einen Drehpunkt klappbar ist, eine gezahnte Schneidfläche aufweist. Es hat sich gezeigt, daß der Grad der Kräuselung von der Breite der Schnitzel abhängig ist. Dieser Effekt rührt vermutlich daher, daß schmalere Streifen besser verformbar sind und eine geringere Rückfederung besitzen als breitere Streifen.
Die folgende Zusammenstellung (Tafel 1) zeigt den durchschnittlichen Grad der Kräuselung in Abhängigkeit von der Breite des. Schnittes. Die aufgeführten Werte sind an Blechen erhalten worden, welche eine Stärke von 0,5 bis 0,8 mm aufweisen.

Tafel I

Breite des Schnittes Durchschnittlicher Grad

der Kräuselung

7 mm 1450

4 mm 200°

3 mm 250°

2 rum 320°

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, wenn Schnitzel verwendet werden, welche einen durchschnittlichen Grad der Kräuselung von etwa 250° aufweisen. Solche Schnitzel werden also erreicht, wenn die Schnittbreite etwa 3 mm beträgt. Unter Zugrundelegung derartiger Schnitzel ist es möglich, den Schrottanteil im Blechpaket, also den Prozentsatz der Schnitzel, bis auf etwa 60 % des Gewichtes des gesamten Preßkörpers zu steigern, ohne daß die Festigkeit des Körpers unter den für die praktische Anwendung unbedingt erforderlichen Wert sinkt. Die Preßstücke, die bei der Herstellung der Körper angewandt werden, betragen bis zu etwa 2000 kg/cm2; es ist allerdings auch möglich, mit wesentlich geringeren Drücken, beispielsweise 1000 kg/cm2, auszukommen.

Je größer der Anteil des mitverpreßten Reintitans in Form von Schwamm, Pulver, Granulat od. dgl. ist, um so größer wird naturgemäß auch die Biegefestigkeit der Preßkörper. Für praktische Zwecke genügt es vollauf, wenn ein 5 cm langer Preßkörper eine Biegefestigkeit von etwa 7 kg/cm2 aufweist. Ein derartiger Preßkörper kann unter Verwendung der erfindungsgemäß hergestellten Schnitzel 50 bis 60 % Schrottanteil enthalten. Tafel II zeigt die Abhängigkeit der Biegefestigkeit eines derartigen 5-cm-Preßkörpers in Abhängigkeit von Gewichtsprozentanteil Späne. Die Versuche sind an Preßkörpern ausgeführt worden, die unter Anwendung von 1000 kg/cm2 Preßdruck erzeugt wurden.

Tafel II

Gewichtsprozent Späne, Biegefestigkeit

Rest Titanschwamm

0 22,9 kg/cm2

10 20,6 kg/cm2

20 17,7 kg/cm2

30 16,4 kg/cm2

40 7,95 kg/cm2

50 7,10 kg/cm2

Um die günstigen Eigenschaften der Späne nach der vorliegenden Erfindung zu zeigen, ist zum Vergleich der Werte aus Tafel II in Tafel III eine Meßreihe dargestellt, welche unter Verwendung von Drehspänen aus Titanschrott hergestellt wurden. Es ist ersichtlich, daß bereits unter Zusatz von 30 % Drehspänen zu einem 5-cm-Preßkörper eine Biegefestigkeit erreicht wird, welche unter derjenigen liegt, die unter Verwendung von 50 "/o. der erfindungsgemäßen Späne erhalten wird.

Tafel IH

Gewichtsprozent

Preßdruck Drehspäne, Rest Biegefestigkeit

Titanschwamm

1000 kg/cm2 0 22,9 kg/cm2

1000 kg/cm2 10 13,5 kg/cm2

1000 kg/cm2 20 11,0 kg/cm2

1000 kg/cm2 30 7,03 k9/cm2

Selbstverständlich ist es nicht erforderlich, lediglich die durch Zerschnitzeln von Schrottblech hergestellten Späne in die Preßkörper einzupressen. Kleine unbedeutende Gehalte von anderen Schrottspänen, wie beispielsweise Drehspäne, sind ohne weiteres mit zu verarbeiten. Es muß jedoch dafür gesorgt werden, daß dieser Gehalt an Fremdspänen nicht zu groß wird. Er soll etwa einen Anteil von 1011/o des Gesamtgewichtes der Preßkörper nicht übersteigen. Weiter ist es auch möglich, Schnitzel unterschiedlich zusammengesetzter Titan- oder Zirkonlegierungen zu verwenden, so wie der Schrott gerade anfällt. Ist der Anteil beispielsweise an Titanmetall in einer Titanlegierung zu gering, so kann dies bei der Herstellung der Preßkörper berücksichtigt und die gewünschte Zusammensetzung eingestellt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Herstellen von Preßkörpern, vorzugsweise in Form von selbstverzehrenden Elektroden aus zerkleinertem Blechschrott in Mischung mit frischem Metallschwamm, -pulver oder -granulat aus Titanmetall, Titanlegierungen, Zirkonmetall, Zirkonlegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechschrott zu kreisbogenförmigen Schnitzeln zerteilt, vorzugsweise zerschnitten, die Schnitzel mit wenigstens 40 °/o frischem Metallschwamm, Metallpulver oder Metallgranulat aus Titan, Titanlegierungen, Zirkon oder Zirkonlegierungen vermischt und die Mischung zu einem festen Körper zusammengepreßt wird.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da.ß die Breite der Schnitzel etwa 3 mm und der Biegewinkel der Schnitzel nicht kleiner als etwa 250° gemacht wird.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung aus Schrottschnitzel und frischem Metall mit reinem Preßdruck von etwa 1000 bis 2000 kg/cm2 zusammengepreßt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 115 069; USA.-Patentschrift Nr. 2 837 773.