DE250891C

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Publication number: DE250891C
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Description

KAISERLICHES

PATENTAMT

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von Legierungen, welches im Wesen darin besteht, daß das innige Mischen der Bestandteile der Legicrangen bereits im kalten Zustande bewirkt wird, indem das eine Metall in Form von feinen Spänen oder derbem Pulver verwendet wird und das andere Metall oder ein Gemenge der anderen Metalle mit oder ohne schlackenbildende Zuschläge in Form von feinem Pulver mit: den Spänen in trockenem und kaltem Zustande vermischt und mittels eines klebenden Bindemittels von nachstehend gekennzeichneten Eigenschaften auf der Oberfläche der Späne fixiert wird, worauf die Späne unter Druck zu Preßlingen geformt und diese in einem entsprechenden Ofen in erster Reihe in einem Kupolofen eingeschmolzen werden. Dieses Bindemittel kann beliebig gewählt

ao werden, es soll aber im Gegensatz beispielsweise zu dem als Bindemittel an sich bekannten Teer einen ebenso hohen oder höheren Schmelzpunkt haben als die zu legierenden Metallspäne, so daß das Bindemittel beim Einschmelzen der aus den Spänen geformten Preßlinge aus diesen nicht ausschmelzen und das feine Pulver nicht auswaschen könne. Als Bindemittel kann jedes klebende Bindemittel verwendet werden, welches einen entsprechend dieser Kennzeichnung hinreichend hohen Schmelzpunkt hat und auch beim Verschmelzen nicht vorzeitig zerstört oder verflüchtigt wird, sondern die pulverförmigen Bestandteile des Schmelzgemenges während des Schmelzprozesses bis zum Eintritt der Legierung auf den gröberen Anteilen festhält

und schützend bedeckt. Dieses Bindemittel wird zweckmäßig so gewählt, daß es gleichzeitig als schlackenbiklendes Mittel dient.

Man hat schon vorgeschlagen (vgl. britische Patentschrift 2187/1904), Stahlabfälle in guten Stahl umzuwandeln, indem man diese Stahlabfälle mit dem für ihre Kohlung bestimmten Kohlenstoff und Bindemittel zu Formstücken preßt und dann in dem geeigncten Ofen verschmolz. Als Bindemittel ist. hier vorgeschlagen gewöhnliches Wasser, Salzwasser, Melasse, Kohlenwasserstoff und Öl, im Gegensatz zu der vorliegenden Erfindung, für welche ein vornehmlich klebendes 5" Bindemittel benutzt werden muß, welches einen ebenso hohen oder höheren Schmelzpunkt besitzt als die benutzten Materialien der herzustellenden Legierungen. Im Gegensatz hierzu steht auch der als Bindemittel bereits vorgeschlagene Teer, der zu früh schmelzen oder sich verflüchtigen oder auch porösen nicht schützenden Koks bilden würde. Teer würde also auch nicht dem Zweck der vorliegenden Erfindung genügen.

Als solches Bindemittel kann in erster Reihe Wasserglas benutzt werden, dem man die Oxyde der betreffenden zu legierenden Metalle zusetzt. Diese Oxyde brauchen nicht chemisch rein sein, als solche können auch Hüttenprodukte, Zink, Zinn, Asche u. dgl. oder Galmei usw. benutzt werden. Wasserglas bildet mit diesen Oxyden hoch feuerfeste Bindemittel. Beim Legieren von Eisen wird dem Wasserglas vorzugsweise Mangansuperoxyd oder Magnesiumoxyd oder Schlemmkreide zugesetzt. Bei leicht schmelzbaren

lallen kann zur entsprechenden lirnicdriguiig des Schmelzpunktes des Bindemittels dem Wasserglas neben den Oxyden auch Borax zugesetzt werden. Man kann auch Chloride usw. benutzen, welche die Alkaliverbindung »Wasserglas« ersetzen sollen, namentlich falls die Chloride die betreffenden Metalle nicht angreifen bzw. Oxydation oder Rostung nicht veranlassen.

ίο Bei der Herstellung von Legierungen aus anderen Metallen als Eisen kann man demnach das Wasserglas durch Chloride ersetzen, zu welchem (wie oben erwähnt) die Oxyde eines zu legierenden Metalles zugesetzt werden. In diesem Fall kann man für die Zinklegierungen (z. B. Messing) Chlorzink mit Zinkoxyd, das mehr oder weniger rein, z. B. in Form von Zinkasche benutzt wird oder für Bronzen (z. B. Rotguß), beispielsweise Chlorzink mit Zinnoxyd (Zinnasche), als Bindemittel amvenden.

Das oben kurz beschriebene Verfahren ermöglicht die Herstellung sehr homogener Legierungen und verhindert das Ausbrennen der zu legierenden Metalle aus dem Gemenge beim Einschmelzen derselben.

Das Verfahren kann besonders günstig zur

Herstellung solcher Legierung verwendet

■ werden, deren einer Bestandteil nicht oder nur äußerst schwer schmelzbar, aber im anderen Bestandteil löslich ist, also zum Überführen von Stahl und Flußeisen in Gußeisen, was bei der Verwertung von Eisenabfällen, wie Drehspäne u. dgl., wichtig ist.

Zur Verwertung dieser Abfälle hat man bereits vorgeschlagen, dieselben zu Preßlingen zu formen und im Kupolofen oder Tiegelofen einzuschmelzen. Diese Abfälle bestehen in der Mehrzahl der Fälle aus Stahl und Flußeisen, also aus äußerst reinem und hauptsächlich schwefel- und phosphorfreiem Eisen, weshalb es zur Herstellung von Qualitätsgußeisen besonders geeignet wäre, wenn die Kohlung und Silizierung desselben leicht ausführbar wäre. Dies ist aber nicht der Fall, die Preßlinge nehmen im Kupolofen Silizium, Mangan 0. dgl. überhaupt nicht auf, weshalb die bisher aus Stahl- oder Flußeisenspänen hergestellten Preßlinge nur in geringen, bis 10 Prozent betragenden Mengen verwendet werden können. Ein weiterer Nachteil der Verwendung der bisher hergestellten Preßlinge ist der, daß der Kohlenstoff, das Silizium, Mangan o. dgl. aus dem zugegebenen Roheisen ausbrennen, da die Preßlinge sich in der Charge ebenso verhalten wie die zur Herstellung von besonders guten Gußstücken dem Roheisen zugegebenen Stahlstücke, Schrott u. dgl. Diese Zugaben bezweckten nur die Verbesserung der Qualität des Gusses und nicht die Verarbeitung dieser Stoffe, weshalb es in vielen Fällen erwünscht gewesen wäre, größere Slahlmcngcn mit dein Roheisen verschmelzen zu können.

J Der Stahlgehalt könnte auch in diesem Falle nicht mehr als 5 bis 10 Prozent der Charge betragen, da der Schmelzpunkt des : Stahles viel höher als der des Roheisens liegt, so daß, falls auch der Stahl geschmolzen werden mußte, dies so viel Zeit in Anspruch nahm, daß das Mangan und Silizium aus dem Gußeisen ausbrannte und das Gußeisen sich an Schwefel anreicherte.

Das oben beschriebene Verfahren behebt diese Mangel, indem der Kohlenstoff und das Silizium in fein verteiltem Zustande als feines Pulver bereits in den Preßlingen mit dem Stahl oder Flußeisen innig vermengt enthalten sind, so daß der Kohlenstoff und das Silizium von glühend gewordenem, aber noch festem Stahl leicht gelöst werden können, wobei sie den Schmelzpunkt des Stahles erniedrigen. Dabei sind aber der Kohlenstoff und das Silizium während des Schmelzcns vor der Einwirkung der Luft und der Stichflamme geschützt, so daß sie nicht verbrennen können und vollkomhien in den Stahl übertreten müssen. Diese Wirkung kann dadurch, daß man den beim Chargieren dem Roheisen zugegebenen Stahlstücken oder auf gewöhnlichem Wege, nicht gemäß des vorliegenden Verfahrens " hergestellten Stahlbriketts, Holzkohlen oder Ferrosiliziumstücke zugibt, nicht erreicht werden, da die Berührung des Stahles mit der Kohle und dem Ferrosilizium im Kupolofen nicht genügend innig ist und der Kohlenstoff und das Silizium nicht in die Stahlstücke bzw. Stahlbri- : ketts eintreten können. Infolgedessen wird das Roheisen vor dem Stahl heruntcrschmclzen und die Kohle und das Silizium vor dem Schmelzen des Stahles verbrennen.

Eine Ausführungsform des Verfahrens ist folgende:

Die Stahl- oder Flußeisenspäne werden zerkleinert und in kaltem Zustande trocken mit einem feinen Pulver von Holzkohle, Ferrosilizium und Kieselsäure (Sand) u.dgl. gemengt. Bei der Wahl des Mischungsverhältnisses ist zu berücksichtigen, daß das Übertreten des Kohlenstoffes und der anderen in den Stahl oder das Flußeisen einzuführenden Bestandteile beim Schmelzen beinahe quantitativ erfolgt bzw. daß der Siliziumgehalt noch etwas größer sein wird als der der zugegebcnen Ferrosiliziummenge entsprechende SiIi- ; ziumgehalt, da bei dem Verfahren ein Bruchteil des Siliziumgehaltes der verwendeten Silikate frei wird, wie dies aus einwandfreien chemischen Analysen zu folgern ist.

Dem so hergestellten Gemisch wird nun ein Bindemittel zugegeben, dessen Schmelzpunkt

nicht niedriger als der des Gußeisens ist, vorzugsweise Kali- oder Natronwasserglas, dem Mangansupcroxyd zugegeben wurde. Dabei dient das Wasserglas gleichzeitig als schlackenbildendes Mittel und wirkt infolge seines Alkaligehaltes rostschützend, was deshalb von Bedeutung ist, weil die zu verarbeitenden Späne nie rostfrei sind und die schädlichen \Virkungen des Oxydes bei. einem Qualitätsgußeisen sehr scharf hervortreten, so daß ein Entfernen desselben durch Schlackenbildung sehr erwünscht ist.

Das so erhaltene Gemisch wird nun in geeigneten Pressen zu Formstücken gepreßt, die dann nach erfolgtem Trocknen im Kupolofen mit gewöhnlichem Roheisen vermischt eingeschmolzen werden.

Dabei kann die Menge der benutzten Stahlbriketts bis 50 Prozent und noch mehr der Charge betragen, das erhaltene Gußeisen ist um so reiner bzw. enthält um so weniger Schwefel und Phosphor, je größere Brikettmengen verwendet werden.

Bei Versuchen mit Stahlbriketts, denen in der beschriebenen Weise 1 Prozent HoIzkohlenpulver, einem Siliziumgehalt von 0,25 Prozent der Briketts entsprechende Menge von Ferrosilizium und 1 Prozent Kieselsäure (Sand) zugegeben wurde, ergaben sich folgende Resultate: Die Zusammensetzung des erhaltenen Gußeisens war:

Prozent	C.	Si.	P.	S.	Mn.
gehalt
der Charge
an	3.065	1,848	0,287	0,103	0,471
Briketts	3.346	1,899	0,205	0,085	O,458
20	3,395	1.997	0,178	0,072	0,446
' 25
3°

Das zur Charge benutzte Roheisen war stets dasselbe. Kokillengüsse aus Gußeisen, das aus 30 Prozent Stahl enthaltender Charge erschmolzen wurde, waren im ganzen Querschnitt vollkommen grau und zeigten keine harte Kruste.

■ In manchen Fällen werden in die Briketts auch andere Zuschläge, wie Ferromangan u. dgl. einverleibt, um so durch Bilden einer manganhaltigen Schlacke das Entschwefeln des Roheisens zu bewirken.

Das Verfahren kann nicht nur zur Überführung von Stahl und Flußeison in Gußeisen, sondern auch zur Herstellung von allen Legierungen solcher Metalle benutzt werden, die in Form von Spänen oder derbem Pulver bzw. feinem Pulver zu erhalten sind.

Claims

: Patent-Ansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Eisen- oder Metallegierungen, dadurch gekennzeichnet, daß für die Mischung der Legierungsbestandteile, welche, fein zerteilt, zum Teil aus gröberen Anteilen, z. B. derbem Pulver o. dgl., und zum Teil aus feinem Pulver bestehen, ein innig bcizumischendes geeignetes (klebendes) Bindemittel verwendet, dessen Schmelzpunkt gleich oder höher als der Schmelzpunkt der zu legierenden Stoffe ist, worauf dann unter Pressen das Formen des Gemenges und das Einschmelzen dieser Formlinge bzw. Preßlinge nach erfolgtem Abbinden erfolgt.

2. Ausführungsart des Verfahrens nach

r Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bindemittel Wasserglas benutzt wird,

^v dem ein Metalloxyd, dessen Bestandteile zur Legierung notwendig sind, und

. , gegebenenfalls zur Erniedrigung des Schmelzpunktes Borax zugegeben wird, wogegen in den Fällen, wo keine Verrostung stattfinden kann, Alkalien (Wasserglas) auch durch Chloride ersetzt werden können, wobei die angewandten Oxyde, gleichzeitig Bestandteile für die zu erschmelzenden Legierungen liefern sollen.

3. Ausführungsart des Verfahrens nach Anspruch 1 bzw. 2, gekennzeichnet durch den Zusatz von Mangansuperoxyd, Magnesia oder Schlemmkreide zu Wasserglas behufs einer entsprechenden Erhöhung seines Schmelzpunktes.

4. Ausführungsart des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3 zur Überführung von Stahl- und Flußeisenspänen in Gußeisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Späne gebrochen mit einem Pulver von Holzkohle, Ferrosilizium und mit feinem Sand

u. dgl. und mit einem Bindemittel wie Wasserglas mit Mangansuperoxyd oder Wasserglas mit Magnesia oder Wasserglas mit Schlemmkreide gemengt gepreßt und die Preßlinge für sich oder mit Roheisen versetzt eingeschmolzen werden. Ho

I)EHUN. GEDRUCKT IN

HEICHSDHUCKEHKI.