DE2232760B1 - Verfahren zum veraendern der schuettdichte von eisenpulver - Google Patents

Description

duktion entsteht aus der Oxidhaut ein schwammiger Pelz auf der Oberfläche der Pulverteilchen, dessen Dicke naturgemäß mit steigendem Grad der Anoxidation des Rohpulvers zunimmt, womit ein Abfall der Scheindichte des Fertigpulvers einhergeht. Auf diese Weise kann wahlweise eine beliebige Schüttdichte im Bereich der zuvor erwähnten, aus verschiedenen Herstellungsverfahren stammenden Eisenpulvertypen — z. B. im Bereich von 2,5 bis 3,2 g/cm³ — eingestellt werden. Zweckmäßigerweise wird die Reduktion des Rohpulvers aus wirtschaftlichen Gründen nicht mittels eines Fremdgases (z. B. Wasserstoff), sondern durch Eigengas nach dem Prinzip der Frischreaktion vorgenommen. Hierzu ist es in Anlehnung an das bekannte RZ-Verfahren notwendig, eine Stahlschmelze mit erhöhtem Kohlenstoffgehalt zu verdüsen, so daß ein Rohpulver mit stöchiometrisch abgestimmten Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalten anfällt, das dann anschließend im Eigengas glühgefrischt wird.

Die Erfindung sei an Hand des nachfolgenden Ausführungsbeispieles näher erläutert, wobei zunächst die Ergebnisse an durch normale Wasserverdüsung erzeugten Pulvern vorangestellt werden:

Eine Stahlschmelze mit 0,1% C, 0,10% Si und 0,20% Mn wurde in bekannter Weise durch aus einer Ringschlitzdüse austretendes Preßwasser mit einem Druck von 50 atü zu einem Pulverhaufwerk mit einer maximalen Teilchengröße von 0,4 mm zerstäubt. Die »natürliche« Anoxidation der Pulverteilchen führte zu einem Sauerstoffgehalt von rund 1,0%, der durch eine Fremdgasreduktion (NH₃-Spaltgas) auf 0,2% abgebaut wurde. Die Schüttdichte des Fertigpulvers lag bei 3,2 g/cm³.

Bei der in gleicher Weise durchgeführten Wasserverdüsung einer gekohlten Stahlschmelze mit 1,5 % Kohlenstoff führte die Anoxidation zu einem Rohpulver mit 1,4 % Kohlenstoff und 0,8 % Sauerstoff, ίο Nach Reduktion mit NH₃-Spaltgas fiel ein unbrauchbares Fertigpulver mit einem Kohlenstoffgehalt von

1.1 % und einem Sauerstoffgehalt von 0,10 % an. Auch bei diesem Pulver lag die Schüttdichte bei

3.2 g/cm³.

Gemäß der Erfindung wurde eine weitere Stahlschmelze mit ebenfalls 1,5 % Kohlenstoff in der gleichen Anlage mittels Preßwasser von 50 atü verdüst, wobei jedoch gleichzeitig die Düsenöffnung über eine Ringleitung mit gasförmigem Sauerstoff beaufschlagt wurde. Auf diese Weise wurde über die Injektorwirkung der Düse während der Zerstäubung mit Sauerstoff angereicherte Luft angesaugt. Das hierbei anfallende wasserverdüste Pulver hatte einen Kohlenstoffgehalt von 1,3 % und einen Sauerstoffgehalt von 2,3 %. Nach der Frischglühung des Rohpulvers bei 1050° C wies das Fertigpulver einen Kohlenstoffgehalt von 0,05% und einen Sauerstoffgehalt von 0,3 % auf. Die Schüttdichte des Pulvers betrug 2,6 g/ cm³.

Claims (3)

1 2 schiedenen Eisenpulversorten sind folgende, typische Patentansprüche: Schüttdichtebereiche praxisüblich: Schwammpulver und RZ-Pulver ... 2,5 bis 2,6 g/cm3

1. Verfahren zum Verändern der Schüttdichte 5 Pulver aus kombinierten

von Eisenpulver beim Zerstäuben des Gießstrah- Herstellungsverfahren 2,7 bis 2,9 g/cm³

les einer Eisen- oder Stahlschmelze zu einem (Verdüsung und Oxidzusatz)

Rohpulver, welches im Anschluß an die Zerstäu- Wasserverdüstes Pulver 3,1 bis 3,3 g/cm³

bung einer seinen Kohlenstoff- und/oder Sauerstoffgehalt reduzierenden Glühbehandlung unter- io Bei der Herstellung von Preßteilen aus Eisenpulworfen wird, dadurch gekennzeichnet, ver hat bekanntlich die Schüttdichte des Pulvers eine daß der Gießstrahl in an sich bekannter Weise mit große technologische Bedeutung, weil sich nach ihr Preßwasser zerstäubt wird, wobei jedoch das Zer- die Bemessung der Preßwerkzeuge richtet. Bei den stäuben in Anwesenheit von zusätzlichem, der heute üblichen Preßverfahren wird nämlich mit einer Zerstäubungsstelle zugeführten und/oder hier er- 15 volumenmäßigen Dosierung des zu verpressenden zeugten Sauerstoff erfolgt, dessen Partialdruck Pulvers gearbeitet. Technisch wäre eine Gewichtsdogrößer ist als der Sauerstoffpartialdruck des Preß- sierung zwar möglich, sie wäre jedoch zu aufwendig wassers und der Außenatmosphäre, und dessen und zu kompliziert.

Menge um so höher bemessen wird, je niedriger Die Pulverpressen sind im allgemeinen so konstru-

die gewünschte Schüttdichte des Pulvers sein soll. 20 iert, daß mit ihnen Preßteile unterschiedlicher Di-

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- mensionierung und Gewichte hergestellt werden kennzeichnet, daß der Zerstäubungsstelle reiner können. Das gewünschte Füllvolumen in der Preß-Sauerstoff oder ein Sauerstoff-Luft-Gemisch zu- matrize ergibt sich aus dem Durchbruch der Matrigeführt wird. zenplatte, der Stellung der Unterstempel in der soge-

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch 25 nannten Füllstellung und der Schüttdichte des vergekennzeichnet, daß dem Preßwasser Wasserstoff- wendeten Pulvers. Um über die Volumendosierung peroxid zugesetzt wird. zu einer befriedigenden Gewichtskonstanz der Preßteile zu gelangen, ist es daher notwendig, die Schüttdichte des Pulvers in engen Grenzen zu tolerieren.

30 Aus diesen Zusammenhängen ergibt sich, daß die

Konstruktion eines Preßwerkzeuges auf den Schüttdichtebereich des zu verpressenden Pulvers abgestellt ist und ein Austausch dieses Pulvertyps gegen ein Pulver mit anderer Scheindichte in den meisten Fäl-35 len zu Schwierigkeiten führen würde. Ein solcher

Die für die pulvermetallurgische Formgebungsme- Austausch ist von vornherein als unmöglich zu be-

thode zur Verwendung gelangenden unlegierten zeichnen, wenn die Matrize bereits feste Stufen ent-

Eisenpulver werden nach verschiedenen Verfahren hält, was z. B. bei einem Werkzeug zur Herstellung

hergestellt. Besondere technische Bedeutung haben von Bundbüchsen der Fall ist.

die Verfahren der direkten Reduktion von Eisener- 40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Eisenzen oder Walzenzunder (Schwammeisenpulver) sowie pulver mit unterschiedlichen Schüttdichten, wie sie die Verfahren der Verdüsung von flüssigem Rohei- bei der Erzeugung nach verschiedenartigen Verfahsen mittels Luft (RZ-Pulver) oder von flüssigem ren anfallen, in einer einzigen Zerstäubungsanlage, Stahl mittels Wasser. Als eine Kombination der Di- d. h. durch die Anwendung eines einheitlichen Zerrektreduktion und der Verdüsungstechnik sind 45 stäubungsverfahrens, herzustellen. Gelöst wird diese solche Verfahren anzusprechen, bei denen hochkoh- Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß der Gießlenstoffhaltige verdüste Rohpulver mit Sauerstoff- strahl der Eisen- oder Stahlschmelze in an sich beträgern (Eisenerz und/oder Walzenzunder) vermischt kannter Weise mit Preßwasser zerstäubt wird, wobei und einer Glühfrischreaktion unterworfen werden. jedoch das Zerstäuben unter zusätzlicher Beaufschla-Während sich die technisch reinen, nach verschie- 50 gung der Düse mit Sauerstoff und/oder unter Erzeudenen Verfahren hergestellten Eisenpulver bezüglich gung von Sauerstoff am Ort der Verdüsung erfolgt, ihrer chemischen Zusammensetzung sowie ihrer Teil- dessen Partialdruck größer ist als der Sauerstoffparchengrößemverteilung in nur geringem Maße vonein- tialdruck des Preßwassers und der Außenatmoander unterscheiden, bestehen im Gegensatz dazu er- Sphäre, und dessen Menge um so höher bemessen hebliche verfahrenstechnische Unterschiede in der 55 wird, je niedriger die gewünschte Schüttdichte des Pulverteilchengeometrie. Als Folge dieser unter- Pulvers sein soll.

schiedlichen Teilchengestalt weisen demnach die Das weitere Merkmal der Erfindung sieht vor, daß Eisenpulver einen charakteristischen Schüttdichtebe- der Zerstäubungsstelle ein Sauerstoff-Luft-Gemich reich auf. So gehören die nach dem Direktreduk- oder reiner Sauerstoff zugeführt wird. Es ist auch tionsverfahren und nach dem RZ-Verfahren herge- 60 möglich, dem Preßwasser Wasserstoffperoxid zuzustellten Eisenpulver wegen ihrer schwammigen bzw. setzen, der sich an der Zerstäubungsstelle zu Sauerhohlkugeligschwammigen Teilchenstruktur zu den stoff umsetzt. Die Zugabe des Wasserstoffperoxides »leichten« Pulvern, wohingegen die wasserverdü- kann auch gleichzeitig mit der Zufuhr des gasförmisten Eisenpulver eine spratzig-kompakte Teilchen- gen Sauerstoffs erfolgen.

form aufweisen und infolgedessen den »schweren« 65 Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß ein

Pulvern zugeordnet werden. Die aus den kombinier- Rohpulver mit unterschiedlich starker Anoxidation

ten Verfahren resultierenden Pulver liegen logischer- der Oberfläche der einzelnen Pulverteilchen anfällt,

weise im mittleren Schüttdichtebereich. Für die ver- Bei der sich in bekannter Weise anschließenden Re-