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Verfahren zur Herstellung von Eisen mit einem Kohlenstoffgehalt von
etwa 2% und darunter im Gießereischachtofen Von einem im Gießereischachtofen hergestellten
Eisen mit 2% Kohlenstoff und darunter ist bereits früher im Schrifttum berichtet
worden, so schreibt Dr. S c h m a u s e r in ;;Kraft und Stoff«, Beilage zur »Deutschen
Allgemeinen Zeitung« vom i . Mai 193 0, über ein im Gießereis.chachtofen
erschmolzenes Eisken, das warm schmiedbar ist. Das Herstellungsverfahren wird jedoch
nicht näher beschrieben.
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Es ist bekannt, daß der weitaus größte Teil der Aufkohlung eines niederschmielzenden
Eisens ursprünglich kohlenstoffarmer Zusammensetzung beim Herunterfließen durch
den glühenden Füllkoks des Gießereischachtofens erfolgt. Es ist auch schon vorgeschlagen
worden, .als Träger der Schmelzsäule im Gießereischachtofen Graphit statt Koks (Füllkoks)
zu verwenden. Die praktische Durchführung dieses Gedankens stößt aber auf Schwierigkeiten,
da durch das fortgesetzte Auffallen der Gichten, besonders bei größeren Gewichten
und Fallhöhen, der Graphit zusammengestampft wird, was durch die in Verbindung mit
diesem Vorschlag gewählte spitze Form des Ofenunterteils noch begünstigt wird.
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In der Zeitschrift »Die Gießerei«, 1930, S.352ff.,beschreibenP i wowarsky,
Langebeck und Nipper Versuche über das Schmelzen im Klein-Kupolofen bei vermindertem
Füllkoks, bei denen hin ;und wieder sehr niedrige Kohlenstoffgehalte von 20/0 und
weniger im Enderzeugnis erhalten wurden. Diese Versuche sind meistens bei ungewöhnlichen
Schmelzbedingungen durchgeführt worden, z. B. bei 21,4% Satzkoks und 140 cbm Wind
pro Quadratmeter/Minute. Die hierbei ierzielte Schmelzleistung wird mit 273o kg
Quadratmeter/Stunde angegeben. Normal ist aber bekanntlich etwa i o % Satzkoks,
i oo cbm Wind pro Quadratmeter/ Minute und eine Schmelzleistung von etwa 7oookg
pro Quadratmeter/Stunde.
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Bei Verwendung so hoher Satzkoks- und Windmengen muß sich, wie aus
dem vorgenannten Aufsatz hervorgeht, die Schmelzzone nach oben verschieben. Die
Folge davon ist das Auftreten besonders starker Schwankungen der Kohlenstoffgehalte.
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Die bekannten Versuche haken also keinen bestimmten Anhalt gegeben,
was zu geschehen hat, um einen gleichbleibenden Kohlenstoffgehalt zu erhalten.
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Gegenstand vorliegender Erfindung ist die auf Grund zahlreicher Versuche
gemachte Feststellung, daß im Gießereischachtofen ein bestimmtes Verhältnis von
Füllkoks zu Satzkoks erforderlich ist, um im Dauerbetrieb einen gleichbleibenden
Kohlenstoffgehalt des Enderzeugnisses zu erzielen.
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Beim Schmelzen' von Grauguß im Gießereischachtofen gibt O s a n n
in seinem Lehrbuch der Eisen- und Stahlgießerei, i9ao, S. I15/16, als übliche Füllkoksmenge
etwa i o 0;'o der stündlichen Ofenleistung an, d. h. also bei einem Satzkoksverbrauch
von ioo;'o ist die Füllkoksmenge der stündlich verbrauchten Satzkoksmenge gleichzusetzen.
Bei Gießereischachtöfen mit Stundenleistungen von beispielsweise 5oookg sollten
die einzelnen Sätze
5ookg nicht überschreiten, so daß die Füllkoksmenge
zur Satzkoksmenge mindestens (wie i o zu i zu wählen ist: Abweichungen hiervon können
zwar die Lage der Schmelzzone beeinflussen, der Ofengang regelt sit:h aber--:xn
gewissen Grenzen selbst ein, jedenfalls wird der Kohlenstoffgehalt im Enderzeugnis
dieseln Verhältnis kaum beeinfiußt.
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Anders verhält es sich dagegen beim Erschmelzen eines Erzeugnisses
mit (etwa 2 % C und darunter im Gießereischachtofen. Hier spielt die Verschiebung
der Schmelzzone eine große Rolle hinsichtlich des Kohlenstoffgehaltes, wie aus den
obengenannten Veröffentlichungen hervorgeht.
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Der Erfinder hat nun durch systematische Versuche das Optimum des
Verhältnisses zwischen Füllkoks und Satzkoks festgestellt, bei dem Schwankungen
im Kohlenstoffgehalt praktisch nicht eintreten, -wenn ein niedriggek.ohltes Eisen
erschmolzen wird. Bei diesen Versuchen wurde unter Beibehaltung der üblichen Windverhältnisse
Flußeisen und Stahlschrott mit ioo/o Satzkoks im Gießereischachtofen heruntergeschmolzen
und hierbei durch besondere Ofenzustellung der Boden in verschiedenen Abständen
von den Düsen gehalten. Es wurde gefunden, daß diejenige Höhe des Bodens die sicherste
Gewähr für einen gleichmäßig aufkohlenden Dauerbetrieb bietet, die eine Füllkoksaufnahme
in doppelter Menge des Satzkokses zuläßt bei Einhaltung des normalen Ofenquerschnitts
und der üblichen Betriebsbedingungen. Weitere Versuche haben ergeben, daß geringere
Mengen Füllkoks eine ständig sich verringernde: Kohlenstoffaufnahme bewirken, bis
der Schmelzflluß infolge der Schmelzpunkterhöhung zu matt wird, also eine Betriebsstörung
eintritt. Es hat sich weiter gezeigt, daß, wenn als Füllkoks die doppelte Menge
des Satzkokses verwendet wird, sich die gleichmäßigste Aufkohlungsmögliehkezt bei
einem Kohlenstoffgehalt von etwa 2% im Enderzeugnis bietet, wobei natürlich die
gewünschte Höhe des Kohlenstoffgehaltes auch vom Einsatz abhängig ist.
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Das auf diese Weise erzeugte Eisen ist warm schmiedbar und hat gute
Festigkeit. Seine technische Verwertung ist jedoch beschränkt, da es außerordentlich
hart und kaum zu bearbeiten ist. Während ein Tempern eine gewisse Besserung in anderer
Beziehung, aber keinerlei Vorteile gegenüber gewöhnlichem Temperguß bringt, hat
ein einfaches Glühen nicht vermocht, einen Zerfall des die Härte verursachenden
Zementits zu bewerkstelligen.
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Viele Versuche haben nun hergeben, daß durch einen Zusatz von -namentlich
in amerikanischen Eisengießereien auch bei Grauguß bereits angewandt - Calciumsficid
'in Mengen bis ' zü 20/9 die Härteerscheinungen bei- einem.. Schmelzerzeugnis mit
2% Koh-.Yei-Itoffg-ehalt w,@g,fallen und eine gute B:e-4eitbarkei r°beiner Zerreißfestigkeit
von 'S bis 5okg je Quadratmillimeter erzielt wird. Es bedeutet einen besonderen
Vorteil, daß, wenn dieses Erzeugnis in Kokillen vergossen wird, die Eigenschaften
sich noch verbessern, wodurch es für die Erzeugung von Geschoßkörpern besonders
geeignet wird.
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Ferner wurde festgestellt, daß ,ein an sich bekannter Zusatz von Nickel
bis zu i olo, der sich .auch bei Grauguß in manchen Fällen bewährt hat, den Kohlenstoff
in, dem ohne jeden Zusatz zu Härte neigenden Schmelzerzeugnis zu solchen Verbindungen
zwingt, die leicht zum Zerfall zu bringen sind, und zwar durch mehrstündiges Glühen,
das gegebenenfalls, z. B. bei Kokillenguß, sofort nach dem Erstarren -einsetzen.
kann.
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So zeigten aus dem Gießereischachtofen in Kokillen vergossene Geschoßkörper
mit einer Analyse von C 1,7, Si 1,6, Mn o,6 zwar hohe Festigkeiten (4o kg kz), sie
waren aber urgeglüht und geglüht unbearbeitbar, während .ein Zusatz von i % Nickel
selbst bei Vorhandensein kleinerer Mengen Chrom bewirkte, daß ein 2stündiges Glühen
das Erzeugnis bei noch höherer Festigkeit (über 6o kg kz) bearbeitbar machte.
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Die Glühung kann bei schneller Arbeitsweise, d. h. schnellem Ausleeren
der Geschoßkörper aus den Kokillen und geeignetem Schutz gegen Abkühlung, auch ohne
7usätzliche Wärme durchgeführt werden.