DE1178222B - Verfahren zur Herstellung von hoch-pyrophoren stranggepressten Zuendsteinen aus Cer-Mischmetall-Eisen-Legierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von hochpyrophoren stranggepreßten Zündsteinen aus Cer-Mischmetall-Eisen-Legierungen Zündsteine aus pyrophoren Cer-Mischmetall-Eisen-Legierungen mit bekannten geringen Gehalten eines oder mehrerer der Elemente Magnesium, Kupfer, Zink, Cadmium, Zinn, Nickel und Aluminium können durch Strangpressen von Gußblöcken bei Temperaturen von etwa 450 bis 500° C hergestellt werden. Diese gepreßten Zündsteine haben aber eine ungenügende Zündwilligkeit. Es wurde nun gefunden, daß Preßsteine mit hoher Pyrophorität anfallen, wenn sie aus langsam erstarrten Gußblöcken hergestellt werden. Für die Pyrophorität der Preßstränge ist daher die Erstarrungsdauer der Gußblöcke von großer Bedeutung, das ist die Zeitspanne, innerhalb welcher das in die Form gegossene Metall vollständig oder wenigstens größtenteils fest geworden ist. Da Cer-Mischmetall-Eisen-Legierungen mit den eingangs erwähnten Zusätzen bei etwa 630° C zumindest zum größten Teil in festem Zustand vorliegen, ist als Erstarrungsdauer diejenige Zeit anzusehen, innerhalb welcher das Metall von der Gießtemperatur auf etwa 630° C abkühlt. Das Verfahren gemäß vorliegender Erfindung besteht darin, daß die Zeitspanne, während der die Gußblöcke von der Gießtemperatur bis auf 630° C abkühlen, mindestens 4 Minuten beträgt und daß die gesamte Erstarrungsdauer in diesem Temperaturbereich nicht länger als 2 Stunden, vorzugsweise nicht länger als 1 Stunde beträgt, worauf die Gußblöcke in beliebiger Weise abgekühlt werden.
• Wie gefunden wurde, ist nämlich bei Gußblöcken von etwa 30 mm Durchmesser eine Erstarrungsdauer von mindestens 4 Minuten erforderlich, um gut pyrophore Preßstränge zu erhalten. Bei Blöcken größeren Durchmessers ist die Mindesterstarrungsdauer etwas höher anzusetzen. Es schadet nicht und ist im Gegenteil meistens vorteilhaft, die Erstarrungsdauer über 4 Minuten hinaus zu erhöhen, da die Pyrophorität der Stränge dann häufig noch weiter ansteigt. Eine allzu lange Erstarrungsdauer kann jedoch auch nachteilig sein. So können dabei die Gußblöcke durch Oxydation beschädigt und die Gußformen verzogen werden; jedenfalls sinkt dann die Leistungsfähigkeit der Gußanlage. Wird eine schon lange Erstarrungsdauer noch weiter ausgedehnt, so steigt die Pyrophorität meistens nur mehr wenig oder überhaupt nicht mehr weiter an. Es ist in den meisten Fällen vorteilhaft, die Erstarrungsdauer zwischen 4 und 60 Minuten zu halten.
• Es ist schon bekannt, daß die Pyrophorität von Cer-Mischmetall-Eisen-Legierungen durch schnelles Abkühlen und insbesondere durch Abschrecken der Legierung beträchtlich herabgesetzt wird. Daher ist es allgemein üblich, die Gußlegierung langsam abzukühlen. Auch die zum Strangpressen bestimmten Gußblöcke wurden und werden üblicherweise langsam abgekühlt. Trotzdem ist die Pyrophorität der daraus erzeugten Preßstränge ungenügend. Das kommt daher, daß für die Pyrophorität nicht, wie bisher angenommen wurde, die Abkühldauer, sondern die Erstarrungsdauer wesentlich ist.
• Man kann die Auskühlzeit A der Gußblöcke in zwei Abschnitte teilen, nämlich in die Erstarrungsdauer E, während der das Metall bis auf etwa 630° C abkühlt, und in den restlichen, zum Auskühlen auf tiefere Temperaturen, insbesondere Raumtemperatur erforderlichen Zeitraum R. Für die Ausbildung der Pyrophorität der Gußblöcke und der daraus erzeugten Preßstränge ist nur die Erstarrungsdauer E wichtig,.während der zweite Abschnitt R auf die Pyrophorität praktisch ohne Einfluß ist. Bei der bisher üblichen Arbeitsweise ist nun selbst bei langer Gesamtabkühlung A die Erstarrungsdauer _E sehr kurz, R aber meistens lang. Werden beispielsweise nach einer bekannten Vorschrift 30 mm starke Gußblöcke durch Eingießen einer 1150" C heißen Cer-Eisen-Schmelze in eine auf 650'=' C vorgewärmte Stahlform hergestellt, so kühlt die Schmelze innerhalb etwa 30 Minuten auf etwa 1003 C, aber schon innerhalb 2 Minuten bis auf 630° C ab. Bei diesem Beispiel dauert also E 2 Minuten und A 30 Minuten. Infolge der zu kurzen Erstarrungsdauer ist die Pyrophorität der aus diesen Gußblöcken verpreßten Stränge zu niedrig. Wie gefunden wurde, schadet es nichts, R zu kürzen, wenn nur E_ genügend groß gewählt wird. Es ist auf diese Weise sogar möglich, trotz einer längeren Erstarrungsdauer E eine kürzere Gesamtdauer A der Abkühlung zu erzielen.
• Um stranggepreßte Zündsteine von leicht anregbarer Pyrophorität zu erhalten, wurde schon vorgeschlagen, die Gußblöckchen vor dem Verpressen einer Langzeittemperung zwischen 500 und 800° C, vorzugsweise 600 bis 700° C, zu unterwerfen. Hier handelt es sich um eine lange dauernde Wärmebehandlung des festen Metalls, das die Erstarrungsdauer nicht zu beeinflussen vermag. Demgegenüber wird beim vorliegenden Verfahren die Erstarrungsdauer verlängert, während die Gesamtdauer der Abkühlung nicht ausgedehnt zu werden braucht, sondern gegebenenfalls im Vergleich zur üblichen Arbeitsweise sogar vorteilhaft gekürzt werden kann.
• Um eine längere Erstarrungsdauer zu erreichen, kann das flüssige Metall in hoch vorgewärmte und zweckmäßig wärmeisolierte schwere Metallkokillen von großem Wärmeinhalt abgegossen werden. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsweise wird das Metall in Formen von sehr geringer Wanddicke eingegossen, die beispielsweise aus zu Rohren gebogenen Stahlblechen von etwa 0,5 mm Dicke bestehen; hier ist die Wärmekapazität der Formen so klein, daß sie der Metallschmelze nur wenig Wärme zu entziehen vermögen. Auch diese dünnen Formen werden zweckmäßig sowohl vorgewärmt als auch wärmeisoliert. Erforderlichenfalls können sowohl die schweren als auch die leichten Formen zusätzlich, z. B. elektrisch, geheizt werden. Wenn die Gußblöcke innerhalb der vorgesehenen Zeit auf 630° C abgekühlt sind, können sie in beliebiger Weise auf jede gewünschte tiefere Temperatur gebracht werden, ohne daß dadurch die Pyrophorität der Preßsteine merklich beeinflußt wird.
• Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele erläutert. Beispiel 1 Eine Schmelze, bestehend aus 201/o Fe, 311/o Mg und 0,3 % Cu, Rest Mischmetall, wurde bei 1150° C in eine elektrisch beheizte Stahlkokille zu zylindrischen Stangen von 30 mm Durchmesser vergossen. Der Heizstrom der Kokille wurde so geregelt, daß die Schmelze innerhalb einer vorbestimmten Dauer E_ bis auf 630° C abkühlte. Die Dauer _E bezeichnet jene Zeit in Minuten, während der das Metall von etwa 1150 auf 630° C abkühlt. Danach wurde die Kokille dem Ofen entnommen und auskühlen gelassen. Die Gußblöcke wurden bei etwa 480° C in einer Strangpresse zu Strängen von 2,6 mm Durchmesser verarbeitet. Stückchen dieser Stränge wurden in einem handelsüblichen Feuerzeug auf ihre Zündwilligkeit untersucht. In Abhängigkeit von der Erstarrungsdauer wurden folgende Pyrophoritätswerte gefunden:

  E Pyrophorität

  (Minuten)

  ("-o)

  2 72

  4 74

  16 80

  60 94

  Beispiel 2 Die Legierung 77",'t) Mischmetall, 19,5% Fe, 2% Mg, 1% Zn, 0,5 % Sn wurde in gleicher Weise wie im Beispiel 1 behandelt. Hierbei wurde gefunden:

  E Pyrophorität
  (Minuten)
  (";")
  2 35
  8 72
  30 84
  60 95
  120 75

  Beispiel 3 Eine Legierung, bestehend aus 72,201o Mischmetall, 25 % Fe, 2,5 % Mg, 0,4 % Cu, ergab:

  EPyrophorität
  (Minuten)
  ("/")
  2 75
  4 88
  8 94
  30 98
  60 80

  Beispiel 4 Eine Legierung, bestehend aus 20 % Fe, 2,0 % Mg, 1% Ni, Rest Mischmetall, ergab:

  E Pyrophorität
  (Minuten)
  ("/o)
  I
  2 74
  4 76
  16 88
  60 93

Claims (1)

1. Patentanspruch: Verfahren zur Herstellung von hochpyrophoren Zündsteinen aus Cer-Mischmetall-Eisen-Legierungen mit geringen Gehalten eines oder mehrerer der Elemente Magnesium, Kupfer, Zink, Cadmium, Zinn, Nickel und Aluminium durch Strangpressen von Gußblöcken, d a d u r c h g e -kennzeichnet, daß die Zeitspanne, während der die Gußblöcke von der Gießtemperatur bis auf 630- C abkühlen, mindestens 4 Minuten beträgt und daß die gesamte Erstarrungsdauer in diesem Temperaturbereich nicht länger als 2 Stunden, vorzugsweise nicht länger als 1 Stunde beträgt, worauf die Gußblöcke in beliebiger Weise abgekühlt werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1063 509.