DE628125C

DE628125C - Process for the controllable and regulated supply of carbon to alloys

Info

Publication number: DE628125C
Application number: DEH127436D
Authority: DE
Original assignee: Heraeus Vacuumschmelze AG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1931-06-20
Filing date: 1931-06-20
Publication date: 1936-03-31

Description

Verfahren zum regelbaren und geregelten Zuführen von Kohlenstoff zu Legierungen Die Erfündung betrifft ein Verfahren zum Zuführen von Kohlenstoff zu den metallischen 'Bestandteilen von Hartmetallegierungen. Unter H:artmetalllegierunbgten sind dabei solche verstanden, die mindestens ein sehr hochschmelzendes Metallenthalten, wie beispielsweise Tontal, Wolfram, Molybdän, Niobium, ferner Kohlenstoff und gegebenenfalls mindestens ein niedrigschmelzendes Metall, wie beispielsweise Chrom, Eisen, Kobalt, Nickel oder Kupfer.Process for the controllable and regulated supply of carbon to Alloys The invention relates to a method for supplying carbon the metallic 'components of hard metal alloys. Under H: art metal alloys are understood to mean those that contain at least one very high-melting metal, such as Tontal, tungsten, molybdenum, niobium, also carbon and optionally at least one low-melting metal, such as chromium, iron, cobalt, Nickel or copper.

Bisher sind solche Legierungen, deren Schmelzpunkt im allgemeinen zwischen etwa igoo und z5oo° liegt, in Graphittiegeln geschmolzen worden. Da die in Rede stehenden Legierungen jedoch ein großes Lösungsvermögen für Kohlenstoff besitzen, nahmen sie beim Schmelzen in Graphittiegeln so hohe Kohlenstoffmengen auf, daß nicht nur die in der Legierung vorhandenen, zur Carbidbildung fähigen Metalle Kohlenstoff bis zur Bildung des am-höchsten kohlehaltigen Carbides aufnahmen,sondern darüber 'hinaus noch Kohlenstoff vorhanden war, der sich im gegossenen Werkzeug dann als Graphit ausschied. Es ist deshalb vorgeschlagen worden, die Legierung nur so kurze Zeit (weniger -als i Minute) im Graphittiegel flüssig zu halten, daß die Zeit,'für die die Legierung in flüssigem Zustand mit dem Graphit des Tiegels in Berührung steht, nicht ausreicht, um einten zu hohen Kohlenstoffgehalt der Legierung entstehen zu lassen. Diese Methode ist jedoch sehr unsicher, da in einer gegebenen sehr kurzen. Zeit je nach den Temperaturverhältnissen und der Oberflächenbegcha$enheit des Tiegels verschieden große Kohlenstoffmeingen ,aufgenommen werden können. Da ;außerdem eine nur nach Sekunden bsemessene Schmelzzeit im allgemneinen nicht ausreicht, die Legierungen gar zu schmelzen, waren die auf solche Weisse gegossenen Stücke meist stark porös.So far, such alloys, their melting point in general is between about igoo and z5oo °, has been melted in graphite crucibles. Since the However, the alloys in question have a large solubility for carbon they took such high amounts of carbon when melting in graphite crucibles on that not only the metals that are present in the alloy and capable of carbide formation Carbon absorbed until the formation of the highest carbon-containing carbide, but In addition, there was still carbon present in the cast tool then precipitated as graphite. It has therefore been proposed to use the alloy only to keep liquid in the graphite crucible for such a short time (less than 1 minute) that the Time, 'for which the alloy is in the liquid state with the graphite of the crucible in Contact is not sufficient to unite an excessively high carbon content in the alloy let develop. However, this method is very insecure as it is in a given one very short. Time depending on temperature conditions and surface conditions of the crucible, different sized pieces of carbon can be absorbed. There ; in addition, a melting time measured only after seconds is generally not sufficient, To even melt the alloys were the pieces cast on such white mostly very porous.

Wenn man andererseits versucht, die Legierungen mit einem bestimmten Kohlenstoffgehalt in besonders Tiegeln aus Zirkonoxyd, Thoroxyd @o-der Magnesiumoxyd zu schmelzen, so stellt man fest, daß der in der Legierung gelöste Kohlenstoff mit dem axydischen Tiegelmaterial intensiv reagiert und die auftretende Gastentwicklung erst aufhört, wenn der Kohlenstoffgehalt in. der Legierung auf weniger als 1/_,0()/o gesunken ist, so daß es auch auf diese Weisste nicht möglich ist, solche Legierungen. mit bestimmt vorgegebenem Kohlenstoffgehalt zu schmelzen.On the other hand, if you try the alloys with a certain Carbon content in especially crucibles made of zirconium oxide, thoroxide @ o-magnesium oxide to melt, it is found that the carbon dissolved in the alloy with reacts intensively to the axydic crucible material and the guest development that occurs only stops when the carbon content in the alloy falls to less than 1 / _, 0 () / o has sunk, so that even in this way it is not possible to produce such alloys. to melt with a certain predetermined carbon content.

Die Herstellung derartiger Legierungen auf schmelzflüssigem Wege mit bestimmten Gehalten an -Kohlenstoff ist infolgedessen bisher nicht gelungen. Die Mißerfolge beruhten, wie erwähnt, darauf, daß .es kein Tiegelmaterial gibt, in dem die höchstschmelzenden Metalle in Gegenwart von Kohlenstoff geschmolzen werden konnten, ohnse mit dem Tiegelmaterial zu reagieren. Es ist ohne weiteres möglich, beispielsweise Reintantal in einem Tiegel aus beispielsweise Zirkonoxyd, Thoriumoxyd oder Hafniumoxyd zu schmelzen; setzt man der Schmelze jedoch auch nur einen geringen Prozentsatz an Kohlenstoiff zu, dann .tritt sofort eine so heftige Reaktion zwischen dem Kohlenstoff und dem Tiegelmaterial ein, daß die Durchführung der Schmelze unmöglich gemacht wird: Es sei in diesem Zusammenhang erwähnt, daß :es sich für viele Fälle als zweckmäßig herausgestellt hat, nur so viel Kohlenstoff in dem fertigen Hartmetall zu haben, daß mit: Sicherheit der gesamte Kohlenstoff chemisch gebunden ist :oder sogar eins Übersehuß- an, freiemMetall vorhanden ist. Es ist infolgedessen von ganz besonderem- -Wert, den Kohlenstoff des. Fertigproduktes innerhalh enger Grenzen einhalten und die Kohlenstoffmenge so besessen zu können, daß die zur Carbidbild2uig fähigen Metalle der Legierung nur @ebensoviel Kohlenstoff aufnehmen, als zur Bildung eines gewollten Carbides :erforderlich ist, oder sogar dafürsorgen zu können, daß weniger Kohlenstoff aufgenommen wird, als dieser Menge ientspricht, so daß neben Carbiden freies Metall vorhanden bleibt, in keinem Fall jedoch ein Kohlenstoffüberschuß aufgenommen werden kann, der: irr fertigen! Stück als Graphit-. erscheint.The production of such alloys by molten means with As a result, it has not yet been possible to achieve certain carbon contents. the As mentioned, failures are due to the fact that there is no crucible material in which the highest melting metals could be melted in the presence of carbon, without reacting with the crucible material. It is without additional possible, for example pure tantalum in a crucible made of zirconium oxide, for example, To melt thorium oxide or hafnium oxide; However, one only puts the melt a small percentage of carbon occurs, then such a violent one occurs at once Reaction between the carbon and the crucible material that is carrying out the melt is made impossible: It should be mentioned in this context that : it has turned out to be useful in many cases, only so much carbon to have in the finished carbide that with: All carbon is certain is chemically bound: or even an excess of, free metal is present. As a result, it is of very special value, the carbon of the finished product to keep within narrow limits and to be able to possess the amount of carbon that the metals of the alloy capable of carbide formation have only as much carbon absorb than for the formation of a desired carbide: is necessary, or even to be able to ensure that less carbon is absorbed than this amount i corresponds, so that free metal remains present in addition to carbides, in no case however, an excess of carbon can be absorbed, which: irr manufacture! piece than graphite. appears.

Die: Amvendung des Verfahrens-. nach der. Erfindung kommt: nur -für Tempieraturen in -Frage,- beiß denen an sich der den. -einen Biestandteil der- fertigen- Legierung bildende Kohlenstoff: mit einem ke ..arnischen Tvegelwerkstcö ff - reagieren würde; -Die - Erfindung gibt ;an; iai - welcher- Weise man die metallischem Bestandteile-der her; zustellenden. Legierung .genügendIange flüssig halten--kann, um-sie - gar zu sch=melzen- un'd . eine: .einwandfreie- Mischsong- bzw. Legierung der, Bestandteile, zu b=ewirken uud:da,ch-in -dein fertigen: Produkt-,dnen-= gewünschtem? Kohlenstoffgehalt: zu, haben# Nach= der. Erfindung wird: in>- derr Weise: gearbeitet, däß # man die metallischen. Bestandteile in, einem - kohlenstofffreien kerantischen Schmelzgefäß schmilzt und- -sie-- dann auf demr: Wege vom. Schmelzgefäß zur: Gießform über: Kohlenstoff-fefen läßt-. Als Schmelzgefäß kann dabei beispielsweise: ein- Schiffchen:-. ,oder ein Tiegel aus einem bekannten Material, beispielsweise Zirkonoxyd;- TTiariumoxyd ,oder Haini:umoxyd, -dienen. . Nach erfolgtem.. Garschmelzen wiid das.- Metall aus dein SEhmelzgefäß in. die: Gießform: gegossen. Zum Gießen kann beispielsweisse sein. Trichter- vorgesehen. sein, der. ganz-oder; teilweisse aus Kohlenstoff b=esteht. . Besteht _ der. Trichter- rieht _ ganz. aus Kohlenstoff,. so. kann- in ihn: beispielsweise ein: Ring . eingelegt werden, - der in sich: ganz aus Kohlenstoff besteht oder nur mit einex Kohlenstoffauflage versehen ist.The: application of the procedural. after. Invention comes: only - for tempaturatures in question, - bites those in themselves of the. -a constituent part of the finished-alloy forming carbon: would react with a ke ..arnischen Tvegelwerkstcö ff; -The - invention specifies; iai - in which way the metallic components are produced; to be delivered. Alloy .sufficiently long liquid - can, in order to - even melt - un'd. a: .flawless mixed song or alloy of the, components, to have an effect uud: da, ch-in-your manufacture: product-, dnen- = desired? Carbon content: to, have # after = the. Invention is: in> - this way: worked, that # one the metallic. Components in a - carbon-free kerantic melting vessel melts and - they - then on the way from. Melting vessel for: casting mold over: carbon-fefen lets-. As a melting vessel, for example: a boat: -. , or a crucible made of a known material, for example zirconium oxide, tiarium oxide, or Haini: umoxide, -serve. . After successful .. cooking melting wiid das.- metal from your SEhmeltgefäß. The: casting mold: poured. For example, it can be used for casting. Funnel-provided. be that. whole-or; partly consists of carbon b =. . Is there _ the. Funnel- rectifies _ completely. made of carbon ,. so. can- in it: for example a: ring. - which in itself: consists entirely of carbon or is provided with only one carbon layer.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel besteht darin, daß das Schmelzgefäß. zylindrisch gestaltet ist, wobei der Teil, der während des Schmelzvorganges mit der Schmelze in Berührung kommt, :aus kohlenstofffreiein Material besteht und ein z. B. darüberliegender Teil aus Kohlenstoff. Wird dann zum Gießen das Schmelzgefäß gekippt, dann läuft die Schmelze üher diesen aus Kohlenstoff bestehenden Teil und nimmt dort den :er-£orderlich:en Kohlenstoff auf. Durch geeignete Dimensionierung der aus Kohlenstoff. bestehenden Teile und durch Regelung der Gießgeschwindigkeit läßt sich erreichen, daß ein vorher bestimmter Kohlenstoffgehalt in die Schmelze gelangt.Another embodiment is that the melting vessel. is cylindrical, with the part that is used during the melting process the melt comes into contact: made of carbon-free material and a z. B. overlying part made of carbon. The melting vessel is then used for casting tilted, then the melt runs over this part consisting of carbon and takes up the necessary carbon there. Through suitable dimensioning the one made of carbon. existing parts and by regulating the casting speed can be achieved that a previously determined carbon content in the melt got.

Als weitere Möglichkeiten bieten sich z. B. die, die Gießschnauze eines Schmelzgefäßes ganz oder teilweise aus Kohlenstoff herzustellen oder die Schmelze aus dem Schmelzgefäß, zunächst durch eine Rinne aus Kohlenstoff fließen zu lassen, durch die sie in die Gießform geleitet wird. Es kann sieh dabei sowohl um eine offene als auch um eine geschlossene Rinne handeln. Im letzten Fall braucht in manchen Fällen nur der Baden der Rinne aus Kohlenstoff zu bestehen.Further possibilities are e.g. B. the, the pouring spout a melting vessel wholly or partially made of carbon or the melt from the melting vessel, first to let it flow through a channel made of carbon, through which it is directed into the mold. It can be both an open one as well as a closed channel. In the latter case, need in some Cases only of bathing the gutter to be made of carbon.

Schließlich kann der kohlenstoffhaltige Teil ;auch fest mit der Gießform verbunden sein. Die z. B. senkrecht stehende Gießform kann ,einen .seitlich:geneigten Einsatz besitzen, der ganz oder-teilweise-aus Kohlenstoff besteht und durch den die Schmelze in die Gießform fließt.Finally, the carbonaceous part can; also solidly be attached to the mold be connected. The z. B. vertical casting mold can, a .seitlich: inclined Have use that consists entirely or partially of carbon and by the the melt flows into the mold.

Um den beim-Rässieren der Schmelze über dem: kohlenstoffhaltigen . Teil aufgenommenen Kohlenstoff iii Lösung zu- halten und um eine feinkörnige Struktur des Hartmetalls: zu etreichen, .empfiehlt es- sich; -abschreckend- zu gießen..About the when-razing the melt over the: carbonaceous. Part of the absorbed carbon iii solution and to keep a fine-grained structure of hard metal: to achieve, .it is recommended; -deterious- to pour ..

Um möglichst a blasenfreie= Gußstücke zu erhalten, - ist es- weiterhin vorteilhaft, sowohl den kohlenstoffhaltigen- Teil- als auch die Gießform- vor dem- Gießen durch Erhitzen zu--entgasen. Wenn, die höchsten. Forderungen an- Gäsireiheit- des . Hartmetalls, gestellt werden" kann--sowohl der Schmelzprozeß als auch der Gießvorgang: luftverdünnten Raum; ausgeführt: werden: Ebenso kann in:- manchen Fällen die an sich hekannte Anwendung eiües Schutzgases beim Schmelzen und Gießen zweckmäßig -sein.In order to get a bubble-free = castings, - it is - still advantageous to use both the carbon-containing part and the casting mold before Pour by heating to - degas. If so, the highest. Requirements for- guest unity- of . Hard metal, "can be made" - both the melting process and the Casting process: air-diluted space; executed: can also be carried out in: - some cases the use of a protective gas, which is known per se, during melting and casting is expedient -be.

Das - geschilderte. Verfahren erlaubt u:1., der zunächst- rein metallischen Schmelze beliebige Desoxydationsrnittel zuzusetzen, um die Schmelze von Oxyden zu befreien.That - described. Process allows u: 1., The initially purely metallic Add any deoxidizing agent to the melt in order to melt the oxides to free.

Als Beispiel für die Herstellung von Hartmetallen-auf_ dem geschilderten Wege seien speziell genannt solche mit über 6o 9/o Tantal, o bis zo % eines 14letalls der Eingruppe, zwischen i bis 3 % Kohlenstoff, Rest Wolf -rani.As an example for the production of hard metals-on the described Paths are specifically named those with over 6o 9 / o tantalum, o to zo% of a 14th metal in the group, between 1 and 3% carbon, the remainder being Wolf-rani.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the controllable and regulated supply of carbon to alloys which contain at least one very high-melting metal, such as tungsten, molybdenum, tantalum or niobium, and which have a melting point at which the carbon forming one component of the finished alloy is already in contact with the ceramic crucible material would react, characterized in that the alloy is melted low in a carbon-free melting vessel, left in this vessel until it is cooked and then, when it is transferred into the casting mold, is passed over a part made of carbon or containing carbon in such a way that a predetermined, desired carbon content is passed is absorbed into the melt. a. Method according to claim i, characterized in that the carbon-containing part is degassed before casting. 3. The method according to claim i, characterized in that the casting mold is degassed prior to casting.