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Verfahren zur Herstellung von Stahl. Die Erfindung betrifft die Verbesserung
der Eigenschaften von Flußstahl im allgemeinen und insbesondere hinsichtlich der
Festigkeit, so daß durch die Behandlung des Stahlbades vor dem Gießen bestimmte
physikalische Eigenschaften hervorgerufen werden, die vorher nicht vorhanden waren.
Die Erfindung ist auch für die sogenannten Stahllegierungen der üblichen chemischen
Zusammensetzung anwendbar, obwohl bei der Ausübung der Erfindung keine wesentlichen
Änderungen in der chemischen Zusammensetzung des Erzeugnisses durch die Benutzung
der neuen Maßnahmen entstehen, wenigstens soweit die Mengen der gewöhnlich durch
die Analyse von Stahl bestimmbaren Zusätze in Frage kommen.
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Das neue Verfahren setzt ein, wenn das geschmolzene Bad auf die gewöhnliche
-Weise vorbereitet und fertig zum Gießen ist. In diesem Zustand ist es zweckmäßig,
dem Metallbade eine gewisse Menge von Wolfram-oder Chromerz oder ein Gemisch dieser
Erze hinzuzufügen. Zu diesem Zweck kann die Mischung aus gleichen Teilen Wolframerz
mit einem Gehalt von etwa .15 Prozent Wolframsäure und Chromerz mit einem Gehalt
von etwa .15 Prozent Chromoxyd bestehen. Der Zusatz von 18 kg Erzmischung auf die
Tonne Metall ist hinreichend. Andere metallische Erze mit gleichen Eigenschaften
können das Gemisch ersetzen oder zusammen mit dem Gemisch verwendet werden. Nach
dem Zusatz der Erze wird das Metall stehen gelassen. Die Erfindung besteht in dem
Zusatz eines explosiblen Gemisches zum Bade, wobei das Gemisch auf oder unter der
Oberfläche des geschmolzenen Metalles entzündet wird. Das explosible Gemisch besteht
zweckmäßig aus einem innigen Gemisch von festem, flüssigem oder gasförmigem Brennstoff
mit Oxydationsmitteln in flüssiger oder fester Form. Ein Explosionssatz, der gute
Resultate ergab, besteht aus i bis 2 kg feingepulverter Holzkohle, i io g Kaliumchlorat
und etwa 22o g Bariumdioxyd. Die Menge dieses Gemisches genügt für iooo kg geschmolzenen
Metalles.
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Nach Zusatz des explosiblen Gemisches läßt man das Bad etwa 5 Minuten
stehen, und nachdem die Masse sich beruhigt, wird sie in die Form gegossen. Bäder
von mehr als iooo bis 5ooo kg Stahl erfordern natürlich größere Mengen des explosiblen
Gemisches und müssen - etwas länger stehen bleiben. Bessere Ergebnisse erzielt man,
indem man das Bad einer Reihe von plötzlichen Erschütterungen aussetzt, derart,
daß die Bewegung eine beträchtliche Zeit dauert, zum Unterschied von einer einzigen
Stoßbewegung. Dies kann man dadurch bewirken, daß man in das Bad nacheinander mehrere
explosible Gemische einführt. Der Zusatz kann ununterbrochen erfolgen oder indem
man den Explosionssatz in einen Preßluft- oder Gasstrom einführt, wobei das Gas
als Brennstoff für die Mischung dienen kann. Das explosible Gemisch kann auch nacheinander
in bestimmten Größen und in bestimmten Zwischenräumen eingeführt werden. Der Zusatz
der Stoffe muß genügend schnell erfolgen,
damit das Gas mit genügender
Schnelligkeit in das Bad eintritt. Man muß jedoch nicht zu geringe Mengen beim absatzweisen
Zuführen von Explosionsstoffen anwenden.
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Die Größe der gesonderten Chargen hängt, wenn das Verfahren in dieser
`'leise ausgeübt wird, wesentlich von der Größe des Gefäßes ab, in welchem das Bad
sich befindet, und von dem Raum, der für die Aus- , dehnung der entstehenden Gase
vorhanden ist. Da der Zusatz ein Explosivkörper ist, so würde die Verwendung einer
zu großen Beschickung unheilvoll sein, aber es-is.t zweckmäßig, bei der Auswahl
der Beschickungsgröße an die Sicherheitsgrenze nahe heranzukommen.
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Verwendet man gesonderte Chargen, so kann der geeignete Zeitintervall
zwischen den . Chargen in der Weise bestimmt werden, daß man die Wirkung der verschieden
aufeinanderfolgenden Beschickungen überwacht und die Wirkung der durch die einzelnen
Chargen hervorgerufenen Bewegungen beobachtet. Man l.äßt die Masse immer erst etwas
in Ruhe kommen, bevor man eine neue Charge hinzufügt. Nach Zusatz der letzten Charge
läßt man das Bad stehen, bis die Bewegung sich vollständig beruhigt und die Gasentwicklung
aufgehört hat. Bei einem Bade von 5000 bis i o ooo kg Metall im offenen Herdofen
von gewöhnlichen Abmessungen wird zweckmäßig der Explosivstoff in 5 bis 6 Teilen
hinzugefügt, wobei die Explosionsbehandlung etwa io Minuten in Anspruch nimmt.
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Bei der Abstimmung der Zusammensetzung der für die vorliegende Erfindung
zu verwendenden Explosivstoffe muß man darauf achten, daß die Mengenverhältnisse
derart sind, daß das Stahlbad keine oder nur eine sehr geringe Änderung an seinem
Kohlenstoffgehalt erfährt.
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Es ist bekannt, zur Vermeidung der Trichter- -oder LW*-erhildung zen-Stahlgüsseri--und-Flußeisenblöcken
den Block während des Erstarrens heben und fallen zu lassen, um auf diese Weise
die Gase auszutreiben. Zu dem gleichen Zweck der Erzielung dichter Güsse hat man
auch schon Thermit und thermitähnliche :Massen unter die Oberfläche des Metallbades
gebracht und dort die Reaktion bewirkt und zu Ende geführt, wobei man von der örtlichen
Entwicklung großer Hitzegrade Gebrauch machte. Auch die Anwendung von Explosionsgemischen
mit ganz geringer Brisanz, die im wesentlichen nur eine heftige Wallung hervorruft,
führt nicht zum Ziele, ., denn die Wirkung einer heftigen Explosionserschütterung,
die bis nahe an die Sicherlieitsgrenze herankommt, ist eine vollständig andere und
ruft ganz andere Erscheinungen hervor.
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Bei der Verwendung von Bessemerkonvertern kann man den Explosivstoff
in das Bad zusammen mit der Luft einblasen und auf diese Weise denselben allmählich
oder in aufeinanderfolgenden Chargen einführen. Durch Zusatz der Explosivmischung
zum Bade wird das Metallbad einer Aufeinanderfolge von Erschütterungen für eine
gewisse Zeit hindurch ausgesetzt, und die Bewegung ist daher in ihrer Wirkungswelse
vollständiger als eine einzige Erschütterung.
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Proben von Stahl, die durch das vorliegende Verfahren -hergestellt
wurden, verglichen mit Stahl derselben Zusammensetzung, welche durch andere Methoden
hergestellt wurden, -zeigen, daß das neue Verfahren dem Stahl neue und verbesserte
physikalische Eigenschaften erteilt. Die Erfindung beschränkt sich nicht auf eine
bestimmte Zusammensetzung des Stahls, sondern umfaßt die Behandlung von Stahl jeden
Charakters.
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Durch das vorliegende Verfahren ist es möglich, einen Kohlenstahl
zu erhalten, dessen Elastizitätsgrenze wenigstens $o Prozent seiner Zugfestigkeit
beträgt. Nach dem Glülien und Erhitzen auf die Temperatur über den Umwandlungspunkt
und Abschrecken des Stahls hat derselbe durch die Behandlung an Zugfestigkeit um
mindestens 75 bis zoo Prozent zugenommen.