DE2806716A1

DE2806716A1 - Verfahren und vorrichtung zum herstellen von eisenpulver fuer die presstechnik

Info

Publication number: DE2806716A1
Application number: DE19782806716
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Bernhardt; Norbert Dr Ing Dautzenberg; Georg Huber; Richard Lummer
Original assignee: Mannesmann AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1978-02-14
Filing date: 1978-02-14
Publication date: 1979-08-23
Also published as: BR7900889A; JPS54114467A; DE2806716C3; CA1112822A; US4274864A; JPS6330364B2; IN162974B; SE446085B; DE2806716B2; SU1151197A3; SE7900653L

Description

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Fall T2 eST/Mjr/Hk 14- Februar 1978

Bemag-Meer Pulvermetall, Ohler Kirchweg 66 _r 4050 Mönchengladbach

Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Eisenpulver für die Preßteehnik«

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von in einer Ringschlitzdüse mit Wasser verdüstern Eisenpulver mit hoher Verdichtbarkeit und niedriger Fülldichte für die Preßtechnik, sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Die bekannten Eisenpulver für die Preßteehnik lassen sich unterteilen in

a) leichte Pulver (Fülldichte um 2,5 g/cm^) und normale Verdichtbarkeit, z«b. bei 6 t/cm = 6,8 g/cnr

b) schwere Pulver (Fülldichte > 3,0 g/cm³) und

2 ^ hohe Verdichtbarkeit, z.b. bei 6 t/cm =7,1 g/cm .

Pulver gemäß a) werden durch Direktreduktion von Eisenerz oder durch Luftverdüsung hochgekohlter Eisenschmelzen hergestellt.

9098^4/0192

BORO MÖNCHEN:	TELEX:	TELEGRAMM:	TELEFON:	BANKKONTO:	POSTSCHECKKONTO:
ST. ANNASTR. 11	T - 856 4+	INVENTION	BERLIN	BERLIN 31	W. MEISSNER, BLN-W
800O MÖNCHEN 22	INVEN d	BERLIN	030/891 60 37	BERLINER BANK AG.	122 82 -109
TEL.: 089/22 35 44			030/892 23 82	3695716000

Bei der Direktreduktion fallen schwammige Pulverteilchen an, bei der Luftverdüsung und der nachgeschalteten Glühbehandlung mehr oder weniger hohlkugelige Pulverteilchen.

Pulver gemäß b) werden durch Wasserverdüsung eines niedriggekohlten Stahls hergestellt. Die Pulverteilchen sind kompakt und in ihrer äußeren Form mehr oder weniger spratzigo

Kennzeichnend für die leichten Pulversorten ist eine mittlere Verdichtbarkeit sowie eine hohe Grünfestigkeit der aus dem Pulver gepreßten Formkörper. Demgegenüber sind die schweren Pulver gemäß b) höher verdichtbar, jedoch weisen die Formkörper aus solchen Pulvern eine unbefriedigende Grünfestigkeit, speziell im unteren Dichtebereich (-^ 6,5 g/cnr) auf.

Aufgabe der Erfindung ist die Herstellung eines Eisenpulvers, das die Vorteile beider Pulvertypen, nämlich hohe Verdichtbarkeit und hohe Grünfestigkeit der Formkörper, aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebene> Lösung gelöst.

Bei den bekannten Düsengeometrien mit einer Durchsatzleistung von 5-30 t/h würden bei dem angegebenen Halbwinkel verfahrenstechnische Schwierigkeiten auftreten. Der flüssige Stahl würde von dem flachen Wasserkegel ganz oder teilweise zurückgeschleudert werden, so daß neben mangelnder Betriebssicherheit die geforderte Feinzerteilung nicht mehr bewerkstelligt werden könnte.

Durch die Erhöhung der Sogwirkung kann die in der Zeiteinheit durch die Düse durchzusetzende Menge an flüssigem Stahl unter Wahrung einer Feinzerstäubung betriebssicher vorgenommen werden.

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Zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Patentanspruch 1 kann eine Vorrichtung wie sie im Anspruch 5 angegeben ist, :

verwendet werden.

Diese Vorrichtung ist in der Figur schematisch dargestellt»

Dabei ist der in die Düsenöffnung 2 der Ringschlitzdüse 5 eintretende Gießstrahl mit 1 bezeichnet« Die Zuführung des Preßwassers erfolgt durch die Leitungen 4j mit 5 ist der Ringschlitz für den Preßwasserausdruck bezeichnet. Das Preßwasser tritt im wesentlichen kegelförmig 6 aus dem Ringschlitz aus. Der Halbwinkel zwischen Gießstrahl 1 und Wasserkegel 6 ist mit dem Buchstaben OO kenntlich gemacht. An die Düse 3 ist unten ein Saugrohr 7 angesetzt, dessen Länge - wie sich aus der schematischen Darstellung ergibt - variierbar ist. Das zer- ; stäubte Pulver 10 fällt durch das Saugrohr in das Kühlmedium 9ο \

Die von der Düse 3 angesaugte Luftmenge hängt einerseits von i dem Druck P des ausströmenden Wassers ab und ist in Näherung proportional dem Wert YWl Die sich dabei einstellende Sogwirkung ist ica«, so gering, daß bei dem erforderlichen großen Preßwasserwinkel sowie dem zuvor beschriebenen Metalldurchsatz die Schmelze z.T. oder ganz zurückgeschleudert wird und die Düse nicht mehr einwandfrei arbeitet. Durch die Verkleinerung des den Preßwassermantel umgebenden Raumes bzw. durch die Anbringung des Rohres 7 wird der Sog, d.h. die angesaugte Luftmenge, derart vergrößert, daß die Düse die angebotene Menge an flüssigem Metall störungsfrei durchsetzt. Der durch das Rohr 7 zusätzlich aufgebrachte Sog hängt von den Dimensionen des Rohres ab. Eine Vergrößerung der Länge L und eine Verkleinerung des Durchmessers D erhöhen den Sog. Bei vorgegebenem Düsendurchmesser, Kegelwinkel und konstantem Wasserdruck besteht in Näherung Proportionalität zwischen der Größe L/D und dem Sog an der Düsenöffnung.

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Für den praktischen Betrieb ist derart zu verfahren, daß für jede Düse bei vorgegebenen Betriebsparametern (Gießstrahldurchmesser, Wasserdruck, Winkel zwischen Preßwasserkegel und Gießstrahl) durch Anbringung des entsprechenden Rohres oder Änderung der Länge L der kritische Sog eingestellt wird, bei dem die Düse ohne Zurückschlagen des flüssigen Metalls betriebssicher arbeitet. Dabei wird zweckmäßigerweise der Durchmesser des Saugrohres D so gewählt, daß er etwa das 1 1/2-fache der Düsenöffnung d beträgt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß sich während der Verdüsung keine Metallspritzer an der Wandung des Saugrohres festsetzen.

Bei der Glühung des beim Verdüsen erhaltenen Zwischenproduktes unter einem reduzierenden, nicht kohlenden Gas (z.B. H₂ oder Hg/^-Gemische) bei Temperaturen von z.B. 1100° C ist sicherzustellen, daß nicht nur eine Reduktion der als Folge der Wasserverdüsung auf der Pulveroberfläche vorliegenden Oxidhäute, sondern ebenso eine ausreichende Versinterung der einzelnen Primärteilchen erfolgt. Die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreichte Kombination von hoher Verdichtbarkeit und niedriger Fülldichte und damit hoher Grünfestigkeit der Formteile ist nur dann gewährleistet, wenn bei der Reduktion ein Sauerstoffgehalt von weniger als 0,15 % und ein C-Gehalt von weniger 0,02 96 eingestellt wird.

Nachfolgend soll das Verfahren an einem Beispiel erläutert werden.

Flüssiger Stahl mit einer Zusammensetzung

15 % C

0,05 % Si

0,15 % Mn
^0,015 % P
<0,015 % S
<=0,04 % Cu
<0,04 % Cr

<0,04 56 Ni

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und einer Temperatur von 16OO° C wurde mit einem Gießstrahldurchmesser von 18 mm in eine Ringschlitzdüse eingeleitet, deren Öffnungsdurchmesser d = 95 mm betrug. Das Preßwasser strömte mit einem Druck von 85 bar und einer Menge von 2βΟ m /h aus dem Ringschlitz der Düse, wobei der Winkel zwischen dem Preßwasser und dem senkrechten Gießstrahl 45° betrug. Durch Anbringung eines Saugrohres an der Ringdüse mit einem Durchmesser D von 150 mm und einer Länge L von 1.000 mm wurde eine Sogwirkung von rd. 1 m Luft/sec. eingestellt. Hierbei fiel ein Rohpulver mit rd. 1,2 % Sauerstoff, einer Fülldichte von 3,2 g/cm sowie folgender Teilchengrößenverteilung an:

200	/um	0
160	/um	3
100	/um	17
60	/um	23
60	/um	57

Das Pulver wurde anschließend bei 1100° C unter H₂ eine Stunde lang reduzierend geglüht, dann das Agglomerat zerkleinert. Das so hergestellte reduzierte Pulver wies einen Kohlenstoffgehalt von 0,01 % sowie einen Sauerstoffgehalt von 0,12 % auf. Die Fülldichte war durch die reduzierende Behandlung von 3,2 auf 2,5 g/cnr abgefallen. Die Teilchengrößenverteilung betrug

+	300	/um	0	%
+	200	/um	5	%
+	160	/um	20	%
+	100	/um	30	%
+	63	/um	25	%
-	63	/um	20	%

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-JD-g

Aus den Beispiel ist ersichtlich, daß das Rohpulver feiner ist als das nach der Behandlung vorliegende fertige Preßpulver.

Das erfindungsgemäß hergestellte Pulver ließ sich bei praxisüblichen Preßdrucken von 200 - 800 MN/m zu Formkörpern mit einer für den gesamten Dichtbereich (z.B. 6,0 - 7,1 g/cm⁵) hervorragenden Grünfestigkeit verpressen.

Im Vergleich zu den bisher bekannten Preßpulvern mit hoher Grünfestigkeit sind zur Erzielung gewünschter Formteildichten geringere spezifische Preßdrucke erforderlich.

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Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zunj: Herstellen von in einer Ringschlitzdüse mit
Wasser verdüstern Eisenpulver mit hoher Verdichtbarkeit und
niedriger Fülldichte für die Preßtechnik, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdüsen des Gießstrahles mit einem Preßwasserdruck
größer 80 bar bei einem Wasserangebot größer 10 m-^/t und einer Sogwirkung (Unterdruck) von 0,02 - 0,20 bar - gemessen im
Bereich der Düsenöffnung - erfolgt, wobei der Halbwinkel
zwischen Gießstrahl und Wasserkegel zwischen 40 und 60° liegt und daß das Rohpulver bei einer Temperatur von 1000 - 1200° C in reduzierender Atmosphäre geglüht und das Agglomerat anschließend auf eine gegenüber der Teilchengrößenverteilung des Rohpulvers größeren Teilchengrößenverteilung zerkleinert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbwinkel 45° beträgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glühtemperatur 1100° C beträgt.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Agglomerat auf eine Teilchengrößenverteilung von ca.

+ 300 /um 0 + 200 /um 5 + 160 /um 20 + 100 /um · 30 + 63 /um 25 - 63 yum 20

zerkleinert wird.

909834/0192 O^RlGlNAL

5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den,
vorstehenden Ansprüchen unter Verwendung einer Ringschlitzdüse, dadurch gekennzeichnet, daß unterhalb der Ringschlitzdüse (3) ein Saugrohr (7) auswechselbar angeordnet ist«

6. Vorrichtung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Länge L des Saugrohres (7) veränderbar ist,

7. Durch Verdüsen mit Wasser, reduzierendes Glühen bei 1000 1200° C und anschließendes Zerkleinern des Agglomerates hergestelltes Eisenpulver mit einer Teilchengrößenverteilung
von ca.

+ 300 /um 0 % + 200 /um 5 % + 160 /um 20 % + 100 /um 30 % + 63 /um 25 % - 63 /um 20 % zur Verwendung in der Preßtechnik

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