DE397330C - Verfahren zur Beseitigung des Kaltbruches in Eisen und Stahl - Google Patents

Description

• Verfahren zur Beseitigung des Kaltbruches in Eisen und Stahl. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Stählen mit hohem Phosphorgehalt und bezweckt, diese Stähle -entsprechend den Lieferungsvorschriften abnahmefähig zu machen. Diese Ergebnisse werden nach der vorliegenden Erfindung durch Zusatz von Zirkon zu dem geschmolzenen Stahl erreicht.
• Die Verwendung von Zirkon zum Desoxydieren, Verdichten und Reinigen von Stahl ist oft vorgeschlagen worden. Hiervon unterscheidet sich die vorliegende Erfindung, welche die Anwendung des Zirkons zu dem besonderen Zweck vorsieht, der Kaltbrüchigkeit entgegenzuwirken, welche bisher als eine nicht zu beseitigende Eigenschaft des Eisens und Stahls mit hohem Phosphorgehalt angesehen wurde. Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daB Zirkon, wenn es dem Eisen und Stahl mit hohem Phosphorgehalt in richtiger Weise und in richtigen Mengen zugesetzt- wird, eine bisher unerwartete vorteilhafte Wirkung auf die mechanischen und physikalischen Eigenschaften ausübt. Diese Wirkung wird am besten durch die sogenannte Kerbzähigkeit nach der Kerbschlagprobe gemessen.
• Unter den bei diesen Untersuchungen zugrunde gelegten Bedingungen ist keine nennenswerte Verminderung des Phosphorgehaltes festgestellt worden, woraus geschlossen wird, daB die beobachteten vorteilhaften Wirkungen des Zirkons auf Stähle mit hohem Phosphorgehalt nicht der Entfernung des Phosphors zuzuschreiben sind. Diese Tatsache läBt die Annahme zu, daB Zirkon vielleicht mit Phosphor in Verbindung treten kann in Gegenwart von oder in Vereinigung mit einigen oder allen anderen Bestandteilen des Stahles; bis jetzt ist aber noch keine Verbindung von Zirkon und#Phosphor bei der mikroskopischen Untersuchung festgestellt worden. Der Prozentsatz an Zirkon, der dem geschmolzenen Stahl zugesetzt werden muB, um die beste Wirkung zu erreichen, wird durch mehrere Punkte bestimmt, nämlich die Temperatur, den Sauerstoffgehalt des Stahlbades, die Zusammensetzung des Stahles und die mechanische und Wärmebehandlung, welcher der Stahl unterworfen wird, bevor er in seiner fertigen Form der Verwendung übergeben wird. Bei der Herstellung von geglühten Kohlenstoffstählen, welche rund o, i5 Prozent Phosphor enthalten, werden die gewünschten vorteilhaften Ergebnisse am besten erreicht durch Zusatz von 0,02 bis 0,50 Prozent Zirkon, berechnet auf das Stahlgewicht.
• Die Kerbschlagprobe stellt nur eine der mechanischen Eigenschaften fest, welche die Auswahl eines Stahles für eine gegebene Verwendung bestimmen. Um daher Angaben über die Wirkungen von Zirkon auf andere Eigenschaften des Stahles zu erhalten, wurden verschiedene Reihen von Stählen mit wechselndem Gehalt an Kohlenstoff und Phosphor, sowohl mit als auch ohne Zirkon untersucht.
• Zur Untersuchung von Stählen mit hohem Phosphorgehalt und mit Zirkon wurden zahlreiche Stahlproben hergestellt, Blöcke gegossen und geschmiedet und die geschmiedeten Stäbe geglüht, maschinell bearbeitet und untersucht. Von dem geschmolzenen Stahl wurden dem Ofen drei verschiedene Proben für jede Hitze entnommen und die erste mit Zirkon-Ferrosilizium, die zweite mit 50 Prozent Ferrosilizium und die dritte mit Silizium-Zirkon behandelt. Diese Zusätze wurden so bemessen, daß sie die gleiche Menge an Silizium enthielten. Dann wurden die Stahlproben in konische Formen gegossen und die drei Blöcke unter denselben Temperatur- und Arbeitsbedingungen geschmiedet. Die geschmiedeten Stangen wurden dann vollständig gleichmäßig bei geeigneter Temperatur eine zeitlang ausgeglüht, worauf sie langsam abgekühlt wurden.
• Beiliegende Zeichnung zeigt Schaulinien, die den Einfluß des Zusatzes von o,i5 Prozent Zirkon darstellen und einer großen Anzahl sorgfältig ausgeführter Messungen entstammen.. Die spezifische Schlagarbeit (Ordinaten) ist in Abhängigkeit vom Kohlenstoffgehalt (Abszissen) gebracht. Schaulinie i zeigt die Ergebnisse, die für Stähle mit niedrigem Phosphorgehalt erreicht wurden (o,o2 Prozent Phosphor); Linie 2 für zirkonbehandelte Stähle mit hohem Phosphorgehalt (0,14 Prozent Phosphor) und Linie 3 für nicht mit Zirkon behandelte Stäbe von hohem Phosphorgehalt (0,i4 Prozent Phosphor). Die Gehalte an Silizium, Mangan und Schwefel wurden bei allen Proben im wesentlichen gleichgehalten; sie betrugen- o,2o Prozent Silizium, 0,50 Prozent Mangan, 0,035 Prozent Schwefel. Die Schaulinien zeigen; daß Zirkon einen kräftig ausgeprägten Einfluß ausübt. Bei rund o,&) Prozent Kohlenstoff fallen bei der dargestellten Sonderreihe von Stählen die Werte zusammen. Mit anderen Worten, der Zusatz von Zirkon hat für diese Zusammensetzung die durch den Phosphorgehalt bedingte Kaltbrüchigkeit vollständig aufgehoben. Bei anderen Zusammensetzungen ist der Einfluß des Phosphors dagegen nur teilweise aufgehoben.
• Bei der beschriebenen Untersuchung wurde Zirkon in Form von Legierungen verwendet, die Silizium und Eisen enthielten. Zirkon kann jedoch auch als Metall oder in anderen Legierungen verwendet werden. Es ist nachgewiesen, daß lediglich das Zirkon die so vorteilhaften Wirkungen ausübt.
• Es ist festgestellt worden, daß bei der obenerwähnten Sonderreihe von Stählen Zirkon die Zerreißfestigkeit um einen Betrag erhöht hat, der im Durchschnitt rund 6,9 kg auf den Quadratzentimeter bei einem Gehalt von o,oi Prozent Kohlenstoff beträgt, und daß die prozentuale Dehnung und Querschnittsverminderung nicht nennenswert beeinträchtigt oder sonstwie günstig beeinflußt wird.
• Das Verfahren wird voraussichtlich die Anwendbarkeit des sauren Bessemer-Verfahrens zur Herstellung von Stahl wesentlich erhöhen und große Erzlager für die Erzeugung von Bessemerroheisen freimachen, deren Phosphorgehalt bisher zu hoch war. Die Kosten der Behandlung mit Zirkon werden durch den niedrigeren Erzpreis reichlich ausgeglichen werden, da gleichzeitig die dem sauren Bessemer-Verfahren eigentümlichen Vorteile bleiben. Ähnlich liegt es bei dem sauren Martin-Verfahren, bei welchem man Schrotstahl, Roheigen und Eisenerz mit höherem Phosphorgehalt verwenden kann, als bisher. Bei der Herstellung von basischem Martinstahl ermöglicht die Verwendung von Zirkon, die Hitze bei einem höheren Phosphorgehalt zu vollenden als es bisher üblich war.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Beseitigung des Kaltbruches von Eisen und Stahl mit hohem Phosphorgehalt, dadurch gekennzeichnet, daß Zirkon zugesetzt wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß 0,02 bis 0,50 Prozent Zirkon zugesetzt wird.