DE1232355B - Verfahren zur Herstellung gewalzter Stahlprodukte - Google Patents
Verfahren zur Herstellung gewalzter StahlprodukteInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C22c
Deutsche KL: 40 b-33/02
Nummer: 1232 355
Aktenzeichen: T 20710 VI a/40 b
Amneldetag: 5. September 1961
Auslegetag: 12. Januar 1967
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung
gewalzter Stahlprodukte, vorzugsweise Feinblech, mit niedrigem Oxydgehalt aus oxydhaltigem Eisenpulver,
vorzugsweise relativ oxydreichem Eisenschwammpulver, wobei dem oxydhaltigen Eisenpulver entweder
während seiner Herstellung oder später ein Kohlenstoffgehalt vermittelt wird.
Die meisten Sorten von Eisenschwamm zeichnen sich durch Zusammendrückbarkeit aus, so daß es
möglich ist, in einem Walzwerk oder einer Presse einen anfänglich porösen Eisenschwamm zu einem Produkt
großer Dichte und guter Festigkeit zusammenzudrücken. Auch gemahlener Eisenschwamm läßt sich
in gleicher Weise zusammendrücken. Durch anschließendes Sintern, Nachpressen oder Walzen der
komprimierten Produkte kann man ihre Festigkeit noch erhöhen. Das Verfahren kommt bei sogenannter
pulvermetallurgischer Herstellung zur Anwendung.
Weder Eisenschwamm noch Eisenschwammpulver, die nach bisher üblichen Reduktionsprozessen hergestellt
wurden, können jedoch zur Herstellung erstklassiger gepreßter oder gewalzter Erzeugnisse verwendet
werden, wenn sie nicht einer besonderen Nachbehandlung unterzogen wurden. Eine der Ursachen
hierfür liegt darin, daß Eisenschwamm praktisch immer beträchtliche Mengen restlicher Eisenoxyde
enthält, die bisweilen sogar 5 % überschreiten. Es ist leicht verständlich, daß eine derartige Verunreinigung
die Festigkeit komprimierter Eisenschwammprodukte herabsetzen und sich überhaupt auf das Material
qualitätsverschlechternd auswirken muß.
Bei der Herstellung von Eisenpulver zu pulvermetallurgischen Zwecken vermindert man deshalb gewöhnlich
den Gehalt an oxydischen Verunreinigungen, indem man den gemahlenen Eisenschwamm einer zusätzlichen
Reduktion mit Wasserstoffgas unterzieht. Diese Nachreduktion ist jedoch einerseits ziemlich
kostspielig, unter anderem bedingt durch die Unkosten für das Wasserstoffgas, und andererseits ist sie nicht
sonderlich effektiv, da es sich um relativ lange Diffusionswege handelt und hohe Temperaturen nicht zur
Anwendung kommen können.
Es ist Zweck der Erfindung, die erwähnten Nachteile zu beseitigen und in dem besonderen Fall der Anwendung
von Eisenpulver zur Herstellung von gewalzten Produkten, im wesentlichen Feinblech, diese
Nachteile auf ein Minimum zu verringern. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet,
daß das kohlenstoff- und oxydhaltige Eisenpulver erst zu Platinenform gepreßt wird, daß die Platinen anschließend
durch Sinterung bei 600 bis 12000C, wodurch ihre Kohlenstoff- und Oxydgehalte wesentlich
Verfahren zur Herstellung gewalzter
Stahlprodukte
Stahlprodukte
Anmelder:
Trafikaktiebolaget Grängesberg-Oxelösund,
Stockhohn
Vertreter:
Dipl.-Ing. W. Paap, Dipl.-Ing. H. Mitscherlich
und Dipl.-Ing. K. Gunschmarin, Patentanwälte,
München 22, Mariannenplatz 4
und Dipl.-Ing. K. Gunschmarin, Patentanwälte,
München 22, Mariannenplatz 4
Als Erfinder benannt:
Dr. Ake Tjelvar Frölich,
John Arne Smedstam, Oxelösund (Schweden)
Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 6. September 1960 (8505)
gesenkt werden, und daran anschließendes Kompressionswalzen zu Rohlingen geformt werden, woransich
abschließend herkömmliches Kaltwalzen anschließt.
Falls sich durch die Herstellungsbedingungen des Eisenpulvers, z. B. . nach dem Höganäs-Verfahren, ein abgestimmter Kohlenstoffgehalt erzielen läßt, braucht man dem Eisenpulver keinen zusätzlichen Kohlenstoff beizumischen. Wenn jedoch das verfügbare Eisenpulver nach einem anderen Verfahren, z. B.
Falls sich durch die Herstellungsbedingungen des Eisenpulvers, z. B. . nach dem Höganäs-Verfahren, ein abgestimmter Kohlenstoffgehalt erzielen läßt, braucht man dem Eisenpulver keinen zusätzlichen Kohlenstoff beizumischen. Wenn jedoch das verfügbare Eisenpulver nach einem anderen Verfahren, z. B.
durch Reduktion mit Wasserstoffgas, hergestellt wurde, das die Möglichkeit der Kohlenstoffabstimmung
nicht bietet, so sollte ein aschefreies kohlenstoffhaltiges Material oder Roheisenpulver, Zementit oder
anderes metallisches Karbid beigemischt werden, so daß das oxydhaltige Eisenpulver einen dem Oxydgehalt
angepaßten Kohlenstoffgehalt erhält.
Das Eisenpulver wird dann in komprimierte Form übergeführt.
Nach der Erfindung erfolgt die Überführung des Pulvers zu Platinen durch Pressen mit oder ohne Bindemittel.
Nach der Erfindung erfolgt die Überführung des Pulvers zu Platinen durch Pressen mit oder ohne Bindemittel.
Der Ausdruck »Platinen« steht in dieser Beschreibung für metallische, leicht poröse Halbfabrikate, die zum
Walzen dünner Stahlerzeugnisse mit im wesentlichen zweidimensionaler Ausdehnung vorgesehen sind.
Die Platinen werden anschließend durch Glühbehandlung bei 600 bis 1200° C, vorzugsweise bei
609 757/336
900 bis 1150° C, und Walzung zu soliden, gewalzten Stahlerzeugnissen umgeformt. Diese Arbeitsvorgänge
werden so lange wiederholt, bis man die gewünschte Komprimierung und Abmessung erzielt hat. Dieses
Zusammendrücken zu einzelnen Platinen birgt gegenüber dem kontinuierlichen Zusammendrücken den
großen Vorteil in sich, daß man die anschließende Behandlung, z. B. Sinterung, so aufteilen kann, daß
mehrere Sinterofen eine Presse bedienen, usw. — Bei kontinuierlichem Weg muß ein Ofen den gesamten
Materialfluß vom Walzwerk entgegennehmen, was bewirkt, daß, bedingt durch die für die Sinterung und
für die während der Sinterung erfolgende Kohlenstoff-Oxyd-Reaktion
benötigte Zeit, der Sinterofen sehr groß bemessen werden muß, wenn man Wert auf hohe
Produktion legt.
Es ist zweckmäßig, die Glühbehandlung in einer Schutzgasatmosphäre — reduzierend — durchzuführen,
die aufkohlende Gase, z. B. Kohlenoxydgas und/oder Methan, enthalten kann. Um den Kohlenstoffgehalt
im Endprodukt regulieren zu können, ist eine Regulierungsmöglichkeit der Zusammensetzung
der Schutzgasatmosphäre von Vorteil.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines Beispieles veranschaulicht, wobei auf die Zeichnung
Bezug genommen wird, die den schematischen Arbeitsplan einer Ausführungsform der Erfindung zeigt.
Der verwendete Eisenerzschlich hatte folgende Analysenwerte:
Chemische Zusammensetzung
Fetot.
SiO2
CaO
MgO
72,0%
0,11 Vo
· 0,02°/0
0,07%
MnO 0,12%
TiO2 0,07%
Al2O3 0,10%
V2O5 0,27%
P2O5 0,021%
S 0,003%
Durch Reduktion nach dem Högenäs-Verfahren wird der Schlich in Eisenschwamm übergeführt. Anschließend
werden die erhaltenen Eisenschwammrohre gereinigt. Der Eisenschwamm wird zerkleinert, grobgemahlen
und in einem Disintegrator zu Pulverform gemahlen. Anschließend wird das Material einer
Trockenmagnetscheidung unterzogen. Das Eisenpulver hatte folgende chemische Zusammensetzung:
Chemische Zusammensetzung
Fetot. 98,8%
Femet 97,2%
SiO2 0,11%
CaO 0,06%
MgO 0,08%
TiO2 0,06%
Al2O3 0,1%
MnO 0,17%
V2O5 0,27%
C 0,36%
S 0,004%
P2O5 0,018%
Ausschließlich gittergebundenem Mangan und Vanadin enthielt das Konzentrat weniger als 0,2%
Gestein.
Das magnetisch extrem angereicherte Eisenpulver wurde dann in einer Presse einem Druck von etwa
1000 kg/cma ausgesetzt, was ein Raumgewicht von ± 4 ergab. Die Platinen hatten bei diesem Raumgewicht
eine zufriedenstellende Hantierbarkeit.
Die Sinterung sowie die hauptsächliche Nachreduktion wurden im Ofen 3 vorgenommen. Die Sinterung bestand aus einer Wärmebehandlung in Schutzgas bei relativ hoher Temperatur und hatte den Zweck, den gepreßten Platinen eine derartige Festigkeit zu vermitteln, daß sie die anschließende Walzung ohne Rißbildung aushielt. Außerdem sollte der hauptsächliche Teil der in den gepreßten Eisenpulverplatinen befindlichen Eisenoxyde durch Reaktion mit dem ebenfalls in den Platinen enthaltenen Kohlenstoffgehalt beseitigt werden.
Die Sinterung sowie die hauptsächliche Nachreduktion wurden im Ofen 3 vorgenommen. Die Sinterung bestand aus einer Wärmebehandlung in Schutzgas bei relativ hoher Temperatur und hatte den Zweck, den gepreßten Platinen eine derartige Festigkeit zu vermitteln, daß sie die anschließende Walzung ohne Rißbildung aushielt. Außerdem sollte der hauptsächliche Teil der in den gepreßten Eisenpulverplatinen befindlichen Eisenoxyde durch Reaktion mit dem ebenfalls in den Platinen enthaltenen Kohlenstoffgehalt beseitigt werden.
zo Das verwendete Eisenpulver enthielt 1,1% FeO, 0,4% Fe2O3 und 0,36% C. Die Kohlenstoff-Sauerstoff-Reaktion
setzte bei 600° C ein, ging jedoch relativ langsam vonstatten. Bei 1000 bis HOO0C ging die
Reaktion mit ziemlicher Geschwindigkeit vor sich.
Die Reaktionsgeschwindigkeit hing ferner von der Dichte der Platinen ab, insofern, als höhere Dichte
schnellere und vollständigere Umsetzung bewirkt. Die Reaktion war im wesentlichen unabhängig davon,
welche Schutzgasatmosphäre angewendet wurde. In völlig inaktivem Argon konnte der Kohlenstoffgehalt
auf 0,16 % und der Sauerstoffgehalt (als FeO gerechnet) auf 0,4% während 15 Minuten Ofenbehandlung
bei 1050° C gesenkt werden. Versuche haben erwiesen, daß Mischungen, die CO und Methan enthalten, von
günstiger Wirkung auf die Nachreduktion sind. Bei Anwendung eines Schutzgases folgender Zusammensetzung:
Chemische Zusammensetzung
CO
H2
N2
15%
80%
80%
erhielt man z. B. in den gesinterten Platinen den C-Gehalt von 0,04 % und einen FeO-Gehalt von 0,19 %
nach 7 Minuten bei 1050° C. Durch Abstimmung des CO- und/oder Methangehaltes im Schutzgas war es
möglich, den C-Gehalt in den Endprodukten zu regulieren.
Die gesinterten Platinen hatten ein Raumgewicht von etwas über 4 und eine Porösität von etwa 45 °/0-Um
die porösen Platinen in ein dichtes und rißfreies Produkt zu überführen, walzte man die Platinen in
kaltem Zustand. Dieses Walzen wird als Kompressionswalzung bezeichnet. Die Neigung zu Rißbildung
hing von der Zugfestigkeit und den Dehnungseigenschaften der Platinen ab, die ihrerseits durch Raumgewicht,
Preßdruck und Sinterungstemperatur bedingt waren. Ferner besteht ein Zusammenhang zwischen
dem Risiko der Rißbildung und dem Verhältnis zwischen Platinendicke und Walzendurchmesser, und
zwar in der Weise, daß bei kleinem Verhältnis, d. h. dünne Platinen und/oder großer Walzendurchmesser,
das Risiko für Rißbildung klein ist, selbst wenn eine große Reduktion gewählt wird. Bei den in diesem
Beispiel aktuellen Daten, nämlich Platinendicke = 5 mm, Raumgewicht = 4, Sinterungstemperatur
= 1050° C und Sinterungszeit = 10 Minuten, ist ein
Walzendurchmesser von 700 bis 900 mm im Wakwerk 4 bei einer Reduktion von etwa 50% zweckmäßig. Bei
durchgeführten Versuchen wurden die Platinen auf 2,6 mm in einem Durchgang komprimiert, also eine
Reduktion von 48%, ohne daß Rißbildung bemerkt werden konnte. Das Raumgewicht stieg dabei von
4 auf 7,1 g/cm . Die Ausdehnung in der Breite war äußerst gering. Die Walzgeschwindigkeit war niedrig
und lag etwa bei 0,5 m/Sek.
Nach dem Kompressionswalzen im Walzwerk 4 erfolgte Zwischenglühung im Ofen 5. Zweck des
Zwischenglühens war, das Material durch Rekristallisierung und Sinterung für das anschließende Kaltwalzen
im Walzwerk 6 fester zu machen. Die Temperatur, bei der das Zwischenglühen erfolgen soll, hängt
von den Bedingungen ab, unter denen die vorhergehende Kompressionswalzung vorgenommen wurde.
Eine Temperatur von 840° C wurde hierbei als ausreichend befunden.
Im Walzwerk 6 wurden drei Kaltstiche (17, 16 und 16%) ausgeführt.
Es ist vielfach wünschenswert, Feinblech in Bandform zu liefern. Um dies gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung zu ermöglichen, müssen die gewalzten
Rohlinge zusammengeschweißt werden. Dies wurde im Schweißaggregat 7 vorgenommen, wobei das
Schweißen erst erfolgte, nachdem das Material nahezu dicht war, um in der Schweißung eine Porositätsvariation zu vermeiden. Dem Schweißen folgte eine
Wärmebehandlung im Ofen 8.
Das Auswalzen der 1,5 mm dicken zusammengeschweißten Bleche zu einem kaltgewalzten Produkt
mit einer Dicke von 0,8 mm erfolgt zweckmäßig mit einer Stichserie mit den Reduktionen 21,19 und 21 %·
Dies wurde im Walzwerk 9 vorgenommen. Nach dem Kaltwalzen erfolgte Weichglühung im Ofen 10 bei
etwa 700 0C während etwa 4 Stunden bei relativ langsamer
Kühlung. An die Glühung schloß sich Dressieren mit einer Reduktion von 1 bis 3% in einem
Walzwerk 11 mit großen Walzendurchmessern an.
Claims (6)
1. Verfahren zur Herstellung gewalzter Stahlprodukte mit niedrigem Oxydgehalt aus oxydhaltigem
Eisenpulver, wobei dem oxydhaltigen Eisenpulver entweder während seiner Herstellung,
oder vor seiner Verarbeitung ein Kohlenstoffgehalt vermittelt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das kohlenstoff- und oxydhaltige Eisenpulver erst zu Platinenform, gepreßt wird, daß die
Platinen anschließend durch Sinterung in Schutzgas bei 600 bis 12000C unter wesentlicher Senkung
der Kohlenstoff- und Oxydgehalte und anschließendes Kompressionswalzen zu Rohlingen geformt
werden, die abschließend herkömmlicher KaItwalzung unterzogen werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Platinen bei 900 bis 11500C
gesintert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompressionswalzen der
Platinen in kaltem Zustand vorgenommen wird.
4. Verfahren nach einem dervorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem
Eisenpulver durch Einmischen aschefreien, kohlenstoffhaltigen Materials, z. B. Zementit oder Roheisenpulver,
der Kohlenstoffgehalt vermittelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sinterung und etwaige
weitere Zwischenglühungen in einer reduzierenden Schutzgasatmosphäre vorgenommen werden, die
aufkohlende Gase, z. B. Kohlenoxydgas und/oder Methan, enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoffgehalt in den gewalzten
Stahlprodukten durch Abstimmung der Zusammensetzung der Schutzgasatmosphäre reguliert wird.
In Betracht gezogene Druckschriften: R. Kieffer und W. H ο t ο ρ , Sintereisen und
Sinterstahl, 1948, S. 223, 224.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 757/336 1.67 © Bundesdruckerei Berlin
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE3144329X | 1960-09-06 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1232355B true DE1232355B (de) | 1967-01-12 |
Family
ID=20428710
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DET20710A Pending DE1232355B (de) | 1960-09-06 | 1961-09-05 | Verfahren zur Herstellung gewalzter Stahlprodukte |
Country Status (2)
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---|---|
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DE (1) | DE1232355B (de) |
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