DE58804C - Schmelzen von Eisen mit Zuschlägen - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

KLASSE 18: Eisenerzeugung.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von. Stahl aus den verschiedenen Eisensorten und namentlich auch aus solchen Eisensorten, die in Bezug auf Qualität weniger gut und daher gering im Preise sind, und zwar geschieht die Gewinnung des Stahles durch Hinzufügung von gewissen Ingredienzien, welche dem Eisen in dem Schmelztiegel, der Bessemer-Birne, während des Siemens-Martin-, des offenen Schmelzraumprocesses oder irgend eines anderen gebräuchlichen Processes beigemischt werden.

Die zu diesem Zweck zur Verwendung kommenden Ingredienzien, die in der Folge näher erläutert werden, können direct in Form von Pulver, Pasta oder festen Stücken, je nachdem es am geeignetsten für das zu behandelnde Metall erscheint, zugesetzt werden, oder die Ingredienzien können auch zunächst nur mit einer kleineren Metallmenge verbunden werden, die man nach dem Schmelzen in passende Formen laufen läfst und dann als .eine Legirung ' verwendet, ähnlich wie-solche angewendet wird, wenn Spiegeleisen oder andere Legirungen zur Stahlfabrikation gebraucht werden. .

Bis jetzt war es unmöglich, mit Sicherheit einen Stahl herzustellen, der eine sehr hohe absolute Festigkeit besitzt und zugleich doch noch eine genügende Nachgiebigkeit behält, um die nothwendige Zähigkeit zu bewahren, die den Anforderungen der Ingenieure und Fabrikanten genügt. -Stahl von gröfster absoluter Festigkeit ist oftmals so aufserordentlich spröde, dafs er für den Gebrauch ungeeignet wird, und wiederum, wenn grofse Nachgiebigkeit verlangt wird, kann diese Eigenschaft, für gewöhnlich nur auf Kosten der absoluten Festigkeit erreicht werden.

Das Wesentliche der. vorliegenden Erfindung besteht nun darin, dafs nach derselben Stahl von sehr grofser absoluter Festigkeit hergestellt werden kann, der . eine bestimmt begrenzte Dehnbarkeit und Querschnittsverminderung besitzt. Aufserdetn hat dieser Stahl die besondere Eigenschaft, dafs er leicht hergestellt und bearbeitet werden kann in einer vollkommen ganzen und für den Markt geeigneten Beschaffenheit, frei von Blasen und Nähten oder Rissen und Gallen, welches für gewöhnlich die Fehler des härteren Stahles sind. Auch zeigt der nach dem neuen Verfahren gewonnene Stahl eine Gleichmäfsigkeit, wie solche bei keinem anderen Stahl gefunden wird.

Durch Aenderung des Verhältnisses der einzelnen Ingredienzien zu einander können auch die Eigenschaften des gewonnenen Stahles geändert werden, so dafs man in den Stand gesetzt ist, die verschiedenartigsten Sorten von Stahl den verschiedensten Zwecken entsprechend herzustellen.

Die Umwandlung einer gegebenen Eisenmenge von angenommen 50 kg Gewicht in Stahl geschieht nun gemäfs des neuen Verfahrens auf folgende Weise.

Es werden verwendet:
ι. Kohlensaurer Kalk (Calciumcarbonat)

ungefähr pro 100 g

¹ gemischt mit Apatit (Calciumphosphat)
ungefähr pro 100 g 1

100;

hiervon werden genommen .... 198 g

2. Braunstein 142 -

3. Gerbsäure (Tannin) ca. 14 -

Diese drei Posten werden gut mit einander vermischt.

4. Rufs aus vegetabilischen Stoffen ca. 170 g, gut gemischt mit thierischer Kohle oder Beinschwarz ca. 57 g.

5. Theer 57 g mit 57 bis 85 g heifsen Wassers verdünnt, worauf zunächst die Mischung No. 4 und dann die Mischung aus No. 1, 2 und 3 zugesetzt wird. Nach genügender Zerkleinerung und Vermengung wird die Masse zu einem Kuchen geformt.

Ein solcher Kuchen genügt zur Behandlung von 50 kg Eisen. Fafst der betreffende Tiegel u. s. w. weniger als 50 kg, so wird nur ein zu der Eisenmenge im richtigen Verhältnifs stehender Theil des Kuchens gleichzeitig mit der Beschickung, oder erst wenn diese geschmolzen, in den Tiegel u. s. w. eingeführt. . Die Ingredienzien No. ,1, 2, 3 und 4 können auch in trockenem Zustande verwendet werden und erzeugen schon allein einen ausgezeichneten Stahl. Die Ergebnisse indessen beweisen, dafs der Zusatz von Theer zu den genannten Ingredienzien insofern vortheilhafter ist, als durch ihn namentlich die Bildung von Gallen verhindert wird. . ' ■

Eine genaue Angabe der chemischen Wirkung der einzelnen Zuschlagtheile läfst sich hier ebenso wenig wie bei anderen Zuschlägen mit Sicherheit ermöglichen. Der vorstehende Zuschlag ist an der Hand praktischer Versuche ermittelt, worden, und zwar hat sich herausgestellt, dafs man zur Herstellung des besten Stahles die beste und reinste Kohle verwenden mufs, weil durch dieselbe die Erze am wirksamsten gereinigt werden. Eine Mischung aus thierischer Kohle und Rufs aus vegetabilischen Stoffen, wie sie' der neue Zuschlag enthält, dürfte daher den Anforderungen als Reinigungsmittel am besten genügen. Durch den Zusatz von Braunstein wird der Stahl bezw. das Eisen geschmeidig. Tannin oder Gerbsäure beeinflufst die Structur des Metalles insofern, als die einzelnen Mefalllheilchen eine dichtere und festere Lagerung zu einander erhalten, wodurch die Dichtigkeit und Zähigkeit des Materials erhöht wird.

Die Wirkung der aufgeführten Zuschläge besteht im allgemeinen darin, dafs durch diese Zusätze die »Flüssigkeit« des Metalles in geschmolzenem Zustande in hohem Grade erhöht wird und das fertige Metall die bereits weiter oben angeführten guten Eigenschaften erhält.

Die Verhältnisse der einzelnen Ingredienzien variiren etwas je nach der Beschaffenheit des zu behandelnden Materials und dem Härtegrade des verlangten Stahles.

Bei Anwendung des Processes in Bessemer-Birnen oder offenen Schmelzherden oder Puddelöfen wird das Gesammtgewicht der vereinigten Ingredienzien weniger oder mehr im Verhältnifs zu der Metallbeschickung stehen, als bei dem Tiegelverfahren gemäfs der Zeit in diesen bezw. Processen, damit die Ingredienzien vollkommen mit dem geschmolzenen Metall amalgamirt werden.

In der Praxis hat sich herausgestellt, dafs die oben angeführten Ingredienzien gleichmäfsiger und verläfslicher wirken, wenn sie in Form von Legirungen dem betreffenden Metall zugeführt werden; hauptsächlich trifft dies bei dem Bessemer-Processe zu.

Zur Herstellung einer solchen Legirung verfährt man am praktischsten auf folgende Weise. Etwa 18 kg Roheisen von beliebiger Sorte werden in einen gewöhnlichen Schmelztiegel gethan und bis zur dickflüssigen Beschaffenheit geschmolzen, worauf dann die erwähnten Ingredienzien in nachstehenden Mengen zugesetzt werden :

1. Calciumcarbönat und Calciumphosphat in der vorgenannten Mischung ca. 0,71 kg

2. Braunstein - 0,79 -

3. Tannin - 35 g

4. Rufs 0,23 kg, Knochenkohle

0,11 kg - 0,34 kg

5. Theer 28 g, mit genügend

beifsem Wasser zu Pasta formirt - 28 g.

Diese Theile 1, 2, 3, 4 und 5 werden sorgfältig gemischt und zu einem Kuchen geformt,. welcher der Masse (18 kg) in dem Schmelztiegel zugefügt wird. Hierauf wird der Tiegel noch mit weiteren 12 kg Roheisen beschickt und das Ganze zusammengeschmolzen. Ist dieses geschehen, so läfst man den Inhalt in geeignete Formen abfliefsen.

Die so angefertigte Legirung wirkt, wie die Praxis ergeben, am besten, wenn Haematit verwendet wird. Da bei der Ausführung der vorliegenden Erfindung die Erfahrung · eine Hauptrolle spielt, so. wird es dem betreffenden Ausführenden mit der Zeit nicht schwer fallen, für die verschiedenen Eisensorten auch die richtigen Verhältnisse der Ingredienzien, die der Hauptsache nach jedoch nur wenig von den oben angeführten abweichen, herauszufinden. Es hat sich herausgestellt, dafs das Verhältnifs der Legirung aufwärts bis zu 16 vom Hundert des zu verwandelnden Eisens betragen kann. Soll ein noch besserer Stahl erzielt werden, so ist noch ein gewisser Betrag an Kohleristoff in Gestalt von Holzkohle der Legirung beizumengen. · Bei dem Bessemeroder offenen Herdprocefs wird die Kohlenstoffvermehrung durch weiteren Zusatz von Roheisen erreicht und wird in letzterem Falle wie

folgt verfahren: Das Eisen (ca. 200 Centner) wird in gewöhnlicher Weise in einem Cupolofen geschmolzen oder kann auch- einem Hochofen entnommen werden, wenn passende Eisensorten gebraucht wurden, und in den Converter eingelassen. Dieser wird darm dem gewöhnlichen Gebläse ausgesetzt, jedoch sollte kein Kalk, Spiegeleisen oder andere Substanzen zugefügt werden.

Hierauf wird eine genügende Menge der Legirung, etwa 10 Centner für 200 Centner Haematiteisen in einem Cupolofen geschmolzen.· Soll der Stahl mehr Kohlenstoff enthalten, so wird der Legirung noch ein entsprechendes Quantum Roheisen zugesetzt. Nach Beendigung der Behandlung des Metalles in der Bessemer-Birne wird die geschmolzene Legirung ebenfalls in die Birne eingelassen und diese noch einmal für etwa eine halbe Minute dem Gebläse ausgesetzt, damit sich die Legirung mit der Beschickung der Birne gut vermischt. Ein weiteres Mischverfahren ist nicht erforderlich. Der Inhalt des Converters wird dann in die Giefsformen entleert.

Die vorliegende Legirung kann auch zur Verbesserung und Verstärkung eiserner Gufswaaren benutzt werden. Bei der Herstellung von Gufswaaren nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung empfiehlt sich folgende Zusammensetzung der Legirung: Y₃ der eigentlichen Legirungsmasse, Y₃ Abfalleisen und Y₈ Roheisen. Jedoch kann diese Zusammensetzung der Legirung je nach de'n obwaltenden Umständen auch nach der einen oder anderen Richtung hin geändert werden.

Bei Behandlung von Eisen nach dem vorliegenden Verfahren, zum Zwecke, dasselbe zu reinigen und seine Eigenschaften zu verbessern, mufs die Legirung bezw. der Ingredienzienzusatz dem Eisen in dem Hochofen zugeführt werden, wenn sich dasselbe in geschmolzenem Zustande befindet.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Das Schmelzen von Eisen bei Benutzung eines aus Calciumcarbonate Calciumphosphat, Braunstein, Tannin, Rufs und Theer bestehenden Zusatzes.