DE3608693C2

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Info

Publication number: DE3608693C2
Application number: DE3608693A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr.-Ing. 8540 Schwabach De Haehn; Eberhard Dr.-Ing. 8510 Fuerth De Luederitz; Hans-Joachim Dr.-Ing. 8502 Zirndorf De Retelsdorf; Siegfried Dr.-Ing. 8500 Nuernberg De Sattelberger
Original assignee: GFE GESELLSCHAFT fur ELEKTROMETALLURGIE MBH 4000 DUESSELDORF DE
Current assignee: ELINO INDUSTRIE-OFENBAU CARL HANF GMBH & CO., 5235
Priority date: 1986-03-15
Filing date: 1986-03-15
Publication date: 1988-02-25
Also published as: DE3608693A1

Description

Die Erfindung bezieht sich gattungsgemäß auf ein Verfahren zur Her stellung von Wolframschmelzkarbid, wobei Wolfram-Metallpulver und Graphit gemischt, das Wolframschmelzkarbid unter Schutzgas in einem Schmelztiegel erschmolzen, die Schmelze abgeschreckt sowie dabei zu einem Produkt für die Weiterverwendung geformt wird. Die Ausgangs stoffe sind Wolfram-Metallpulver und Graphitpulver. Als Schutzgas wird im allgemeinen Argon eingesetzt. Das Wolframschmelzkarbid dient als Hartstoff, z. B. bei der Herstellung von Aufpanzerungen, von Schneidwerkzeugen und dergleichen.The invention relates generically to a method for Her position of tungsten melting carbide, with tungsten metal powder and Mixed graphite, the tungsten melting carbide under protective gas in one The crucible melted, the melt was quenched and thereby closed a product is shaped for further use. The exit materials are tungsten metal powder and graphite powder. As a protective gas Argon is generally used. The tungsten carbide serves as hard material, e.g. B. in the production of armor, from Cutting tools and the like.

Bei einem bekannten Verfahren zur Herstellung von Wolframschmelz karbid (Kieffer, Benesovsky "Hartstoffe", Wien 1963, S. 186, 187) wird die Mischung in einen Schmelztiegel aus Graphit eingefüllt, der einem Kohlerohrkurzschlußofen angehört. Das schmelzflüssige Wolfram schmelzkarbid fließt in eine Form ein. Zur Weiterverarbeitung wird es zu Pulver zerkleinert. Um möglichst porenfreie Formlinge zu er halten, ist es bekannt, mit einem rotierenden Kohlerohrkurzschluß ofen zu arbeiten. Das so hergestellte Wolframschmelzkarbid schwankt wegen des Einsatzes von Schmelztiegeln aus Graphit in qualitätsbe einträchtigender Weise in bezug auf den Kohlenstoffgehalt, und zwar sowohl in bezug auf den gebundenen als auch in bezug auf den freien Kohlenstoff. Der für die Härte wesentliche Gehalt an feinlamel larem Gefüge befriedigt häufig nicht. Andererseits verlangt die Praxis feinkörniges Wolframschmelzkarbid mit definiertem Gehalt an gebundenem und freiem Kohlenstoff und hohem Gehalt an feinlamellarem Gefüge, wobei der Gehalt an freiem Kohlenstoff möglichst gering sein soll. - Bei dem gattungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Wolframschmelzkarbid (CH-PS 1 95 947, Ullmanns Enzyklopädidie der techn. Chemie 1975, Band 9, Seiten 124 bis 127) iegen die Verhält nisse ähnlich.In a known method for producing tungsten melt carbide (Kieffer, Benesovsky "Hartstoffe", Vienna 1963, p. 186, 187) the mixture is poured into a graphite crucible which belongs to a coal tube short-circuit furnace. The molten tungsten molten carbide flows into a mold. For further processing crushed it into powder. In order to achieve pore-free moldings hold, it is known with a rotating coal pipe short oven to work. The tungsten carbide produced in this way fluctuates because of the use of graphite crucibles in quality restrictive in terms of carbon content, namely both in relation to the bound and in relation to the free carbon. The content of fine lamella essential for hardness Larem structure is often unsatisfactory. On the other hand, the Practice fine-grained tungsten carbide with a defined content of bound and free carbon and high content of fine lamellar Microstructure, the free carbon content being as low as possible should. - In the generic method for the production of Tungsten melting carbide (CH-PS 1 95 947, Ullmann's encyclopedia of technical Chemie 1975, volume 9, pages 124 to 127) the ratios similar.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das gattungsgemäße Ver fahren so zu führen, daß ein Produkt mit sehr genau bestimmten Kohlenstoffgehalten und sehr geringem Gehalt an freiem Kohlenstoff entsteht. Darüber hinaus soll das Produkt einen sehr hohen Gehalt an feinlamellarem Gefüge aufweisen.The invention has for its object the generic Ver drive to lead a product with very specific Carbon levels and very low levels of free carbon arises. In addition, the product is said to have a very high content have a fine lamellar structure.

Zur Lösung dieser Aufgabe lehrt die Erfindung, daß die Mischung in einem kohlenstofffreien Schmelztiegel erschmolzen wird und daß das schmelzflüssige Wolframschmelzkarbid kontinuierlich unter Schutz gas auf einen, mit vorgegebener Umdrehungsgeschwindigkeit rotieren den, gekühlten Drehteller aufgegossen sowie von diesem abgeschleudert wird, wobei es unter Schutzgas zu Wolframschmelzkarbidkugeln er starrt. Die Wolframschmelzkarbidkugeln stellen bei dem erfindungs gemäßen Verfahren das Produkt für die Weiterverwendung dar. Das erfindungsgemäße Verfahren kann ohne weiteres in allen Stufen konti nuierlich geführt werden. Eine solche Verfahrensweise zeichnet sich durch geringen Aufwand in apparativer Hinsicht aus, weil mit ver hältnismäßig kleinen Aggregaten gearbeitet werden kann, auch wenn verhältnismäßig große Mengen an Wolframschmelzkarbid in vorgege bener Zeit erzeugt werden müssen. Diese Verfahrensweise ist dadurch gekennzeichnet, daß die Mischung kontinuierlich in den kohlenstoff freien Schmelztiegel eingeführt und kontinuierlich das Wolframschmelz karbid in dem Lichtbogen erschmolzen wird. Der Schmelztiegel ist z. B. ein Kupfertiegel. Durch die Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehtellers läßt sich der Durchmesser der Wolframschmelzkarbidkugeln einstellen. Nach bevorzugter Ausführungsform der Erfindung arbeitet man mit einer Umdrehungsgeschwindigkeit des Drehtellers im Bereich zwischen 100 bis 500 Umdrehungen pro Minute. Dabei kann das schmelzflüssige Wolframschmelzkarbid mit einem solchen Mengen strom auf den Drehteller aufgegeben werden, daß Wolframschmelzkar bidkugeln mit einem kleinsten Durchmesser von etwa 10 µm und ei nem großen Durchmesser von etwa 500 µm entstehen.To achieve this object, the invention teaches that the mixture is melted in a carbon-free crucible and that the molten tungsten carbide is continuously protected Rotate the gas to a specified speed poured the cooled turntable and flung it off is, it under protective gas to tungsten carbide balls he stares. The tungsten carbide balls represent the invention according to the process is the product for further use The method according to the invention can be continuous in all stages be managed Such a procedure stands out with little effort in terms of equipment, because with ver relatively small units can be worked, even if relatively large amounts of tungsten carbide in pre more time must be generated. This is how this works characterized in that the mixture is continuously in the carbon introduced free crucible and continuously the tungsten melt carbide is melted in the arc. The melting pot is e.g. B. a copper crucible. By the speed of rotation of the The diameter of the tungsten carbide balls can be turned to adjust. According to a preferred embodiment of the invention works one with a speed of rotation of the turntable in the area between 100 to 500 revolutions per minute. It can the molten tungsten carbide with such amounts current on the turntable that Wolframschmelzkar bid balls with a smallest diameter of about 10 µm and egg a large diameter of about 500 µm.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich der Kohlenstoffgehalt im Wolframschmelzkarbid sehr exakt einstellen. Das gilt sowohl für den gebundenen Kohlenstoff als auch für den freien Kohlenstoff, für den sehr niedrige Werte erreichbar sind, beispielsweise läßt sich er reichen, daß der Gehalt an freiem Kohlenstoff unter 0,05 Gew.-% liegt. Da das Gießen des Wolframschmelzkarbids kontinuierlich auf einen gekühlten Drehteller erfolgt, ist die Abkühlungsgeschwindigkeit in vorgegebenen Grenzen einstellbar. Dadurch lassen sich einerseits der Durchmesser der Wolframschmelzkarbidkugeln und andererseits das Gefüge beeinflussen. Ohne Schwierigkeiten läßt sich erreichen, daß das Gefüge zu mehr als 90% feinlamellar ausgebildet ist. Das her gestellte Produkt ist in Kugelform insbesondere als Spritzpulver sehr geeignet. Wo ein kantiges Korn verlangt wird, können Kugeln größe ren Durchmessers unschwer entsprechend zerkleinert werden.In the method according to the invention, the carbon content can be set very precisely in the tungsten carbide. That applies to both the bound carbon as well as for the free carbon, for which very low values can be achieved, for example, are sufficient for the free carbon content to be below 0.05% by weight. Since the casting of the tungsten carbide continuously on one cooled turntable, the cooling rate is in predetermined limits adjustable. On the one hand, this allows the Diameter of the tungsten carbide balls and on the other hand that Influence structure. It can be achieved without difficulty that the structure is more than 90% fine lamellar. That ago posed product is very spherical especially as wettable powder suitable. Where an angular grain is required, balls can be sized ren diameter are easily comminuted accordingly.

Im folgenden wird die Erfindung durch Ausführungsbeispiele erläu tert. WSC steht dabei für Wolframschmelzkarbid.The invention is explained in the following by means of exemplary embodiments tert. WSC stands for tungsten carbide.

example 1

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung von 0 bis 3 mm wird mit Graphitpulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinu ierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 0,7 und 1 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Lichtbogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kon tinuierlich (0,7 bis 1 g/s) auf einen wassergekühlten Drehteller. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 100 U/min wird die flüssig auf treffende Schmelze verspritzt und erstarrt im freien Flug in Kugel form. Der Hauptanteil der Kugeln hat einen Durchmesser von 200 bis 500 µm. Die Kugeln werden durch eine Schleuse diskontinuierlich aus der Anlage ausgetragen.Tungsten metal powder with a grain size of 0 to 3 mm is included Graphite powder (grain size 0 to 3 mm) homogeneously mixed and continuous of a Cu mold. The quantity entry is between 0.7 and 1 g / s. The powder mixture is covered with an electric arc Protective gas (Ar) melted, reacts to carbide and falls con continuously (0.7 to 1 g / s) on a water-cooled turntable. At at a speed of 100 rev / min, the liquid turns on hit melt splashes and solidifies in free flight in ball form. The majority of the balls have a diameter of 200 to 500 µm. The balls become discontinuous through a lock discharged from the plant.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 4,1%, der O-Gehalt 10 ppm. Der freie C-Gehalt ist <0,05%. Das WSC hat ein Gefüge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte 2800 HV 0,5.The C content in the product is 4.1% and the O content is 10 ppm. The free C content is <0.05%. The WSC has a structure with more than 90% fine lamellar structure. The density is 17 g / cm ³ and the hardness 2800 HV 0.5.

Example 2

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung 0 bis 3 mm wird mit Graphit pulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinuierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 0,7 und 1 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Lichtbogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kontinuierlich (0,7 bis 1 g/s) auf einen wassergekühlten Drehteller. Bei einer Um drehungsgeschwindigkeit von 300 U/min wird die flüssig auftreffende Schmelze verspritzt und erstarrt im freien Flug in Kugelform. Der Hauptanteil der Kugeln hat einen Durchmesser von 50 bis 300 µm. Die Kugeln werden durch eine Schleuse diskontinuierlich aus der Anlage ausgetragen. Tungsten metal powder with a grain size of 0 to 3 mm is made with graphite powder (grain size 0 to 3 mm) mixed homogeneously and continuously a Cu mold fed. The quantity entry is between 0.7 and 1 g / s. The powder mixture is arc-shielded (Ar) melted, reacts to carbide and falls continuously (0.7 to 1 g / s) on a water-cooled turntable. At one order rotation speed of 300 rpm is the liquid impinging Melt splashes and solidifies in ball form in free flight. The The majority of the balls have a diameter of 50 to 300 µm. The balls are discontinuously removed from the Plant held.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 3,9%, der O-Gehalt 30 ppm. Der freie C-Gehalt ist <0,05%. Das WSC hat ein Gefüge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte 2600 HV 0,5.The C content in the product is 3.9%, the O content is 30 ppm. The free C content is <0.05%. The WSC has a structure with more than 90% fine lamellar structure. The density is 17 g / cm ³ and the hardness 2600 HV 0.5.

Example 3

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung von 0 bis 3 mm wird mit Graphitpulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinu ierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 0,7 und 1 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Lichtbogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kon tinuierlich (0,7 bis 1 g/s) auf einen wassergekühlten Drehteller. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 500 U/min wird die flüssig auf treffende Schmelze verspritzt und erstarrt im freien Flug in Kugel form. Der Hauptanteil der Kugeln hat einen Durchmesser von 10 bis 100 µm. Die Kugeln werden durch eine Schleuse diskontinuierlich aus der Anlage ausgetragen.Tungsten metal powder with a grain size of 0 to 3 mm is included Graphite powder (grain size 0 to 3 mm) homogeneously mixed and continuous of a Cu mold. The quantity entry is between 0.7 and 1 g / s. The powder mixture is covered with an electric arc Protective gas (Ar) melted, reacts to carbide and falls con continuously (0.7 to 1 g / s) on a water-cooled turntable. At at a speed of 500 rev / min, the liquid turns on hit melt splashes and solidifies in free flight in ball form. The majority of the balls have a diameter of 10 to 100 µm. The balls become discontinuous through a lock discharged from the plant.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 3,7%, der O-Gehalt 200 ppm. Der freie C-Gehalt ist <0,05%. Das WSC hat ein Gefüge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte 2400 HV 0,5.The C content in the product is 3.7%, the O content is 200 ppm. The free C content is <0.05%. The WSC has a structure with more than 90% fine lamellar structure. The density is 17 g / cm ³ and the hardness 2400 HV 0.5.

Example 4

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung von 0 bis 3 mm wird mit Graphitpulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinu ierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 6 und 7 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Lichtbogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kon tinuierlich (6 bis 7 g/s) auf einen wassergekühlten Drehteller. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von 500 U/min wird die flüssig auf treffende Schmelze verspritzt und erstarrt im freien Flug in Kugelform. Der Hauptanteil der Kugeln hat einen Durchmesser von <100 µm. Die Kugeln werden durch eine Schleuse diskontinuierlich aus der Anlage ausgetragen. - Der Energieverbrauch beträgt 2 kWh/kg WSC.Tungsten metal powder with a grain size of 0 to 3 mm is included Graphite powder (grain size 0 to 3 mm) homogeneously mixed and continuous of a Cu mold. The quantity entry is between 6 and 7 g / s. The powder mixture is covered with an electric arc Protective gas (Ar) melted, reacts to carbide and falls con continuously (6 to 7 g / s) on a water-cooled turntable. At at a speed of 500 rev / min, the liquid turns on hit melt splashes and solidifies in free flight in spherical form. The majority of the balls have a diameter of <100 µm. The balls are discontinuously removed from the Plant held. - The energy consumption is 2 kWh / kg WSC.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 3,8 bis 3,9%, der O-Gehalt liegt bei 200 ppm. Der freie C-Gehalt ist < 0,05%. Das WSC hat ein Ge füge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte liegt bei 2500 bis 2600 HV 0,5.The C content in the product is 3.8 to 3.9%, the O content is 200 ppm. The free C content is <0.05%. The WSC has a structure with more than 90% fine lamellar structure. The density is 17 g / cm ³ and the hardness is 2500 to 2600 HV 0.5.

Example 5

Wolfram-Metallpulver in einer Körnung von 0 bis 3 mm wird mit Graphitpulver (Körnung 0 bis 3 mm) homogen gemischt und kontinu ierlich einer Cu-Kokille zugeführt. Der Mengeneintrag liegt zwischen 0,7 und 1 g/s. Das Pulvergemisch wird mit einem Gleichstrom-Licht bogen unter Schutzgas (Ar) aufgeschmolzen, reagiert zu Karbid und fällt kontinuierlich (0,7 bis 1 g/s) auf einen wassergekühlten Dreh teller. Bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit von ca. 3 U/min erstarrt die Schmelze grobkörnig auf dem Drehteller und wird durch einen Ab streifer entfernt. Es entsteht ein grobkörniges Produkt von <20 mm Korngröße. Das Produkt wird diskontinuierlich über eine Schleuse ab gezogen. Anschließend erfolgt eine mechanische Zerkleinerung auf be liebige Körnungen. Tungsten metal powder with a grain size of 0 to 3 mm is included Graphite powder (grain size 0 to 3 mm) homogeneously mixed and continuous of a Cu mold. The quantity entry is between 0.7 and 1 g / s. The powder mixture comes with a direct current light melted under protective gas (Ar), reacts to carbide and falls continuously (0.7 to 1 g / s) on a water-cooled rotation Plate. Solidified at a rotation speed of approx. 3 rpm the melt is coarse-grained on the turntable and is replaced by an Ab stripes removed. A coarse-grained product of <20 mm is created Grain size. The product is discharged discontinuously through a lock drawn. Then mechanical comminution takes place on be sweet grits.

Der C-Gehalt im Produkt beträgt 3,8 bis 3,9%, der O-Gehalt liegt bei 200 ppm. Der freie C-Gehalt ist <0,05%. Das WSC hat ein Ge füge mit mehr als 90% feinlamellarer Struktur. Die Dichte beträgt 17 g/cm³ und die Härte liegt bei 2500 bis 2600 HV 0,5.The C content in the product is 3.8 to 3.9%, the O content is 200 ppm. The free C content is <0.05%. The WSC has a structure with more than 90% fine lamellar structure. The density is 17 g / cm ³ and the hardness is 2500 to 2600 HV 0.5.

Vergleicht man die Beispiele 1 bis 3, so erkennt man, daß erfindungs gemäß der Kohlenstoffgehalt einstellbar ist.Comparing Examples 1 to 3, you can see that fiction according to which the carbon content is adjustable.

Claims

1. A process for the preparation of tungsten melting carbide, wherein tungsten metal powder and graphite are mixed, the tungsten melting carbide is melted under protective gas in a melting pot, the melt is quenched and shaped into a product for further use, characterized in that the mixture is melted in a carbon-free melting pot and that the molten tungsten carbide is continuously poured under protective gas onto a cooled turntable rotating at a predetermined rotational speed and is thrown off by this, whereby it solidifies under the protective gas to form tungsten melt carbide balls.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Mix the mixture continuously into the carbon-free crucible leads and continuously the tungsten carbide in the arc is melted.

3. The method according to any one of claims 1 to 2, characterized records that with a rotational speed of the turntable worked in the range between 100 to 500 revolutions per minute and the molten tungsten carbide with such Volume flow is abandoned on the turntable that tungsten carbide balls with a smallest diameter of about 10 µm and a large diameter of about 500 microns.

4. Tungsten carbide balls produced by the process of Claims 1 to 3 with a carbon content of 4 wt .-% less than 0.05% by weight of free carbon and with a proportion of more than 90% of fine lamellar structure.