DE583765C - Verfahren zur Herstellung von schwarzbruechigem Tempergusseisen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von schwarzbrüchigem Tempergußeisen Es ist bekannt, Eisenlegierungen im I#,'-upolofen niederzuschmelzen und die Gußstücke anschließend thermisch zu behandeln, um sogenannten Temperguß herzustellen. Die vorliegende Erfindung gestaltet dieses Verfahren in besonderer Weise aus, um einen Temperguß zu erhalten, der nach der thermischen Behandlung einen schwarzen Bruch besitzt und dessen Gefüge, wie an sich bekannt, nur aus Ferrit und Temperkohle besteht. Zur Durchführung des Verfahrens werden mehrere, teilweise schon in ähnlicher Form benutzte Schritte zu einer neuen Erfindung zusammengestellt.
• Als Ausgangsmaterial dienen Stahlabfälle und Angüsse oder Abfälle der vorhergehenden Schmelzungen, die ohne Zusatz von Roheisen in den Kupolofen gegeben werden. Es ist bekannt, Hämatiteisen als Ausgangsstoff für Temperguß zu benutzen; aber dieses Hämatiteisen ist sehr teuer, so daß das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung wesentlich wirtschaftlicher ist.
• Mährend der einzelnen Chargen wird nun die Temperatur des Kupolofens und infolgedessen die Geschwindigkeit des Schmefzvorgan ges höher. Infolgedessen wird die Berührungszeit zwischen cletn schmelzenden Metall und dem Koks kürzer, so daß die Schmelze sich weniger mit Kohlenstoff anreichert. Versuche des Erfinders haben z. B. folgendes er-,geben:

  Chargen Kokschargen Kohlenstoffgehalt

  der Schmelze

  i bis 6 8 0j0 2,80 0/0

  7 - 15 so/' --,59l/.

  16 - 25 so ,l0 2,31 0110.

  Utn nun in der Schmelze einen gleichbleibenden Kohlenstoffgehalt zu erreichen, wird bei der vorliegenden Erfindung die Satzkoksmenge allmählich bei den einzelnen Chargen gesteigert, so daß das schmelzende Eisen mehr Gelegenheit zur Aufnahme von Kohlenstoff besitzt. Der Erfinder konnte bei seinen Versuchen z. B. folgendes feststellen:

  Chargen Kokschargen Kohlenstoffgehalt

  der Schmelze

  i bis 6 7 02,72 %

  7 - 1 5 0,10 2,77-0l0

  1 6 - 25 990 2,cf@i 0J0.

  Es gelang also. den Gehalt an Kohlenstoff fast gleich zu halten und so ein Eisen zu gewinnen, daß sich in selir dünne Stücke ausgießen läßt.
• Gleichzeitig wird der Zusatz von Ferrosilicium und Ferrornangan bei den einzelnen Chargen allmählich gesteigert. Der Grund hierfür ist folgender: Durch den höheren IcZol:szusatz wird der Kupolofen N%,-,irtner; infolgedessen dehnt sich die Schmelzzone aus, und die in dieser niederfallenden Tropfen sind in höherem Maße der Oxydation ausgesetzt, so daß der Verlust an Silicium und Mangan höher wird. Um nun eine gleichmäßige Zusammensetzung des Eisens zu erhalten, werden die Zusätze entsprechend vergrößert.
• Es sei dabei ausdrücklich bemerkt, daß diese allmähliche Steigerung des Zusatzes an Ferrosilicium und Ferromangan nicht etwa in den letzten Chargen der Ofenreise, bei denen der Kupolofen nicht mehr gefüllt ist, erfolgt, sondern auch während des normalen Betriebes, bei dem der Kupolofen vollständig gefüllt gehalten wird; will man den Ofen außer Betrieb setzen, so läßt man, wie üblich, den Ofeninhalt niederbrennen, benutzt aber das dann entstehende Eisen nicht mehr entsprechend der vorliegenden Erfindung.
• Wenn man das Verfahren in dieser Weise durchführt, kann man. ein an sich bekanntes Tempergußeisen mit 2,9 % Kohlenstoff oder weniger, i,io bis 1,05 04 Silicium, 0,42 bis 0,75 % Mangan, weniger als 0,2- % Schwefel und weniger als o,2 % Phosphor erhalten. Es sind ferner schon Tempergußeisenlegierungen bekannt, deren Kohlenstoffgehalt etwa gleich groß ist, dann ist aber der Siliciumgehalt meist geringer, und zwar etwa o,6 bis o,8 0/0. Ebenso ist der Mangangehalt kleiner, der bei den bekannten Legierungen o,1 bis o,i5 % beträgt, während die Anteile an Schwefel-o,1 0/0 und Phosphor o,15 % betragen. Auch von den üblichen Legierungen für Temperguß, die z. B. 3,2 °!0 Kohlenstoff, o,6 bis o,8 % Silicium und o,i bis o.15 0J0 Mangan enthalten, unterscheidet sich die vorliegende Legierung durch den Vorteil, daß die Schmelze bei der gleichen Temperatur wesentlich dünnflüssiger ist. Man kann also schwierigere Teile herstellen, ohne daß zu befürchten ist, daß die Formen beim Gießen nicht voll ausgefüllt werden. Ein anderer Vorteil besteht darin, claß das Schwindmaß das Gusses nach der vorliegenden Erfindung geringer ist. Es sind also keine Lunker, poröse Stellen oder Risse zu befürchten, auch wenn die Gußstücke wesentliche Ouerschnittsunterschiede aufweisen. Falls mau einfache Stücke herzustellen hat, kann man aus diesem Grunde auch die Temperatur der Schmelze geringer halten und dadurch an Koks sparen, wobei der Flüssigkeits-rad etwa der gleiche bleibt wie bisher. Die so erreichbare Ersparnis kann nach Versuchen bis 2o ol'o betragen.
• Die aus diesem Eisen hergestellten Gußstücl:e werden nun zur Erzielung eines schwarzbrüchigen Gußstückes, dessen Gefüge aus herrit und Teinperkohlc besteht, einer thermischen Behandlung unterzogen. Diese tlierinisclie Rehanctlung gründet sich auf die kritischen Punkte, bei denen bekanntlich eine Umwandlung des Gefüges eintritt. Sie wird erfindungsgemäß in folgender Form durchgeführt: Die Gußstücke werden kalt in Sand oder altes Eisenerz in Kästen eingesetzt und dann in den Ofen gebracht. In diesem werden sie dann auf 6So° schnell, von 68o bis 73o° C langsam innerhalb von 12 Stunden, von 73o bis Soo° schnell, von Soo bis 83o° C langsam innerhalb 6 bis 1a Stunden und von 83o bis 88o° C schnell erhitzt. Dann werden sie 24 bis 48 Stunden lang bei 8So° C erhalten und anschließend daran in der üblichen Weise um etwa 6 bis io° C in der Stunde bis etwa 6oo° abgekühlt, worauf eine beliebige Abkühlung stattfinden kann.
• Nach vollständiger Abkühlung hat das Metall einen dunklen Bruch, dessen Gefüge im wesentlichen nur aus Ferrit und Temperkohle besteht, unabhängig von der Dicke des Gußstückes. Die Zusammensetzung der Legierung gestattet die Herstellung sehr schwieriger Formen mit großen Unterschieden in den Ouerschnitten, ohne daß Spannungen oder Sprünge bei dem Erstarren zu befürchten sind. Es ist auch nicht erforderlich, die Gußstücke rotwarm in einen Ofen zum Ausgleich der Spannungen einzusetzen, wie es bei den bekannten Verfahren meist notwendig ist. Die nach dem vorliegenden Verfahren hergestellten Gußstücke lassen sich leicht bearbeiten und kalt biegen, wobei die Zugfestigkeit etwa 34 bis 4o kg/mm= und die Dehnung io bis 16 0j0 beträgt. Infolge dieser Dehnung können die Gußstiicke auch kalt gerichtet werden, falls sie sich bei der Wärmebehandlung verzogen haben.
• Die Kosten des vorliegenden Verfahrens sind wesentlich niedriger als die der bekannten Verfahren, weil man nicht nur billige Stahlspäne an Stelle des Hämatiteisens als Ausgangsmaterial verwenden kann, sondern auch infolge der niedrigeren Temperatur erhebliche Ersparnisse an Brennstoff beim Schmelzen im Kupolofen und bei der thermischen Behandlung erzielen kann. Weitere Ersparnisse ergeben sich bei der thermischen Behandlung dadurch, daß die Gußstücke in Sand oder altes Eisenerz gepackt werden können, während bei den bekannten Verfahren im allgemeinen neue Erze erforderlich sind.

Claims (2)

1. PATr--1,-T A2; Si'Ri"'CIIE: r. Verfahren zur Herstellung von schwarzbrüchigem Tempergußeisen finit weniger als 2,9o °/" Koltlenstoli, i, to bis 1,;o o/" Silicitun, 0,42 bis 0,75 0/0 Man-@an, weniger als o,2 11, Schwefel -und weniger als 0,2 0/" Phosphor durch Erschmelzen von weißeln Gußeisen iin Kupolofen, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierung aus etwa gleichen Mengen von Stahlabfällen und Angüssen oder Abfällen der vorhergehenden Schmelzung ohne Zusatz von Roheisen unter allmählicher Steigerung des Zusatzes von Ferrosilicium, Ferromangan und Koks während einer Ofenreise erschmolzen wird.
2. 2. Thermische Behandlung der nach dem Verfahren nach Anspruch i erhaltenen Gußstücke zur Erzielung eines schwarzbrüchigen Gusses, dessen Struktur nur aus Ferrit und Temperkohle besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Gußstücke auf 68o' schnell, von 68o bis 730° C langsam innerhalb von i2 Stunden, von 73o bis 8oo° C schnell, von 8oo bis 83o° C langsam innerhalb von 6 bis 12 Stunden und von 83o bis 88o° C schnell erhitzt, dann 2¢ bis 48 Stunden lang bei 88o' C erhalten und dann in üblicher Weise langsam um io° C in i Stunde bis etwa 6oo° C und von da an beliebig abgekühlt werden.