DE78851C - Verfahren zur Umwandlung von Gufseisen oder kohlenstoffarmem Stahl bezw. Schmiedeeisen in Stahl - Google Patents
Verfahren zur Umwandlung von Gufseisen oder kohlenstoffarmem Stahl bezw. Schmiedeeisen in StahlInfo
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Description
KAISERLICHES
PATENTAMT.
PATENTSCHRIFT
KLASSE 18: Eisenerzeugung.
in Stahl.
Patentirt im Deutschen Reiche vom 24. Mai 1893 ab.
Zweck vorliegender Erfindung ist einestheils die Umwandlung von Gufseisen in Stahl von
solcher Qualität, dafs derselbe wie Schmiedeeisen oder wie Stahl von geringem Kohlenstoffgehalt
gewalzt, gehämmert oder gestreckt und zwecks Herstellung von Schneidewerkzeugen gehärtet werden kann; andererseits soll
bei Schmiedeeisen oder kohlenstoffarmem Stahl mit zu niedrigem Kohlenstoffgehalt der Gehalt
an Kohlenstoff erhöht werden. Hat man Eisen in Stahl zu verwandeln, so besteht das Verfahren
darin, dafs man das Metall in hocherhitztem oder selbst in geschmolzenem Zustande
zweckmäfsig in nachstehend beschriebener Weise der Einwirkung von Chlor,
Sauerstoff und Wasserstoff unterwirft, wobei diese Gase zweckmäfsig mit dem erhitzten
Kohlenstoff in Berührung gebracht werden, bevor sie mit dem erhitzten Metall in Berührung
kommen, falls bei Schmiedeeisen oder kohlenstoffarmem Stahl der Kohlenstoffgehalt
erhöht werden soll.
Bei der Umwandlung von Gufseisen in Stahl kann das Metall die Gestalt von Gufsstücken,
Barren, Stäben und dergl. haben; es wird bis auf Gelb- oder selbst bis auf Weifsglut in
einem geschlossenen Tiegel oder einer Retorte erhitzt, in welcher die Gase erzeugt werden,
oder in welche dieselben aus einem besonderen Generator eingeleitet werden können.
In der Praxis werden gute Resultate in der Weise erzielt, dafs man Salzsäure, Chlorkalk
oder Bleichpulver (welches Hypochlorit enthält) und Kochsalz in den Tiegel oder die Retorte,
in welcher das Metall behandelt werden soll, einführt und dann die Retorte verschliefst und
erhitzt, so dafs auf das erhitzte Eisen die unterchlorige Säure (HClO) einwirkt, welche sich
bei der Reaction der Salzsäure auf den Chlorkalk entwickelte. Das Resultat dieser Behandlung
ist, dafs Metall, z. B. gewöhnliches weifses Eisen, in Stahl von guter Qualität verwandel
wird, welcher walzbar, ziehbar, hämmerbar oder härtefähig ist.
Die anzuwendenden Mengenverhältnisse von Salzsäure und Chlorkalk sind zu diesem Zweck
so zu wählen, dafs 'die angegebene chemische Wirkung stattfindet, d. h. es ist gerade so viel
Säure anzuwenden, als dem Kalkgehalt des Chlorkalks bezw. der in dem Bleichpulver enthaltenen
Base zu deren Bindung an die Säure entspricht.
Die eintretende Reaction kann man sich dadurch erklären, dafs unterchlorige Säure frei
wird, welche sich in Berührung mit dem hocherhitzten Eisen sofort zersetzt, wobei Sauerstoff
frei wird; dieser Sauerstoff verbindet sich mit einem Theil des Kohlenstoffes im Eisen
und entfernt denselben. Das Chlor wirkt hierbei noch fördernd.
Es wird noch bemerkt, dafs, während allerdings verdünnte Salzsäure bei Einwirkung auf
Chlorkalk Chlorcalcium, Wasser und Chlor bilden kann, concentrirte Säure bei Einwirkung
auf den Chlorkalk Chlorcalcium (2 Ca Cl2J,
unterchlorige Säure (2 H Cl O) und Wasser (H2 O) bildet. Die unterchlorige Säure setzt
sich sofort um und bildet freies Chlor und
Sauerstoff, und aller Wahrscheinlichkeit nach wirkt das Chlor in statu nascendi auf das eine
Molecül frei gewordenen Wassers und bildet Salzsäure und freien Sauerstoff.
Die Reaction kann durch folgende chemische Formeln erläutert werden:
2 CaO Cl2 + 2HCl=i CaCl2 + 2 HClO,
dann:
2 H Cl O = H2 O + Cl2O,
endlich:
H2O
Cl2 O = -2 H Cl+2 O.
Das Reactionsmittel könnte auch in einem von dem Tiegel oder der Retorte, in welcher
die Behandlung des Eisens vorgenommen werden soll, unabhängigen Gefäfse erhitzt werden,
um die unterchlorige Säure zu erzeugen, die in den Tiegel geleitet wird.
Bei der Behandlung von Schmiedeeisen oder kohlenstoffarmem Stahl, zum Zweck, dessen
Kohlenstoffgehalt zu erhöhen, kann Kohlenstoff, beispielsweise vegetabilische Kohle, dem
Reactionsmittel, wie Salzsäure, Chlorkalk und Salz, in dem Tiegel oder sonstigen Behälter
zugesetzt werden, in welchem die unterchlorige Säure erzeugt wird, oder die unterchlorige
Säure · kann mit dem Kohlenstoff zusammengebracht werden, bevor sie mit dem erhitzten
Metall zusammenkommt.
In diesem Fall wirkt die unterchlorige Säure bezw. der aus ihr abgespaltene oder durch
etwa frei gewordenes Chlor aus dem vorhandenen Wasserdampf freigemachte Sauerstoff
auf den zugesetzten Kohlenstoff unter Bildung von Kohlensäure, aber auch von Kohlenoxyd,
welches auf das hocherhitzte Eisen kohlend wirkt, indem Kohlenoxyd bei der vorhandenen
Temperatur in Kohlensäure und Kohlenstoff zerfällt. Es wird durch das Chlorkalk-Salzsäuregemenge
bezw. durch das unterchlorigsaure Gas oder Chlor und Wasserdampf die
Entkohlung und die Kohlung (letztere bei vorhandener überschüssiger Kohle) erleichtert, indem
die aus diesem Gemenge entwickelten Gase entweder auf den Kohlenstoff des Eisens bei
nicht zugesetzter Kohle, oder auf den zugesetzten Kohlenstoff einwirken und in dem einen
Fall Kohlenstoff aus dem Eisen heraus- und in dem anderen Fall Kohlenstoff in das Eisen
hineintragen. Diese Wirkung findet auch bei lediglich erhitztem Eisen, welches nicht geschmolzen
zu sein braucht, statt, wie ja bekanntlich auch z. B. bei anderen Kohlungsverfahren
(Cementiren) die Kohlung in dem festen Eisen allmälig fortschreitet.
Bei der Behandlung von geschmolzenem Gufseisen wird das Reactionsmittel in einem Gefäfs
erhitzt, und das entwickelte Gas wird dann durch das Metall in der Bessermerbirne in derselben
Weise eingetrieben, wie der Luftstrom beim gewöhnlichen Bessemer - Verfahren. Bei Behandlung
von geschmolzenem Stahl, zum Zweck, dessen Kohlenstoffgehalt zu erhöhen, kann der Kohlenstoff entweder dem Reactionsmittel
zugesetzt werden, aus welchem das zum Erblasen dienende Gas erzeugt wird, oder das
Gas kann mit dem erhitzten Kohlenstoff bei dessen Durchgang vom Generator nach der
Birne in Berührung gebracht werden.
Hierbei können die Mengen der verschiedenen Bestandtheile des Reactionsmittels, sowie die
Dauer der Behandlung verschieden sein, da dies von der Natur des zu behandelnden Metalls
abhängt. Am besten kann dies durch Versuche oder durch die Analyse des Metalls vor der Behandlung bestimmt werden.
Die Menge des Kohlenstoffs kann wechseln, ohne dafs dies wesentlich den Erfolg des
Processes beeinträchtigt, Bedingung ist nur, dafs genügend Kohlenstoff vorhanden ist, um
durch Einwirkung des Sauerstoffs auf denselben Kohlensäure (daneben auch Kohlenoxyd)
in der nöthigen Menge zu entwickeln und die gewünschte Erhöhung des Kohlenstoffgehalts
in dem zu behandelnden Metall zu bewirken.
Wird die Kohlenstoffmenge über dies hinaus vermehrt, so bleibt der Ueberschufs an Kohlenstoff
wirkungslos zurück und ohne Einwirkung auf den Procefs.
Das Verfahren mufs in einer geschlossenen Ofenkammer ausgeführt werden, die von aufsen
derart erhitzt wird, dafs der Ofeninhalt durch Wärmeausstrahlung auf der erforderlichen
Temperatur erhalten wird.
Das Eisen oder der kohlenstoffarme Stahl können in kaltem Zustande in den Ofen gebracht
und in demselben auf passende Temperatur geführt werden. Ist diese erreicht, so kann ein Tiegel, der das Gemisch aus Salzsäure
und Chlorkalk enthält, in den Ofen eingebracht und letzterer dann verschmiert werden,
um das Heraustreten der durch die chemische Reaction des Tiegelinhalts entwickelten Gase
zu verhindern. Man kann aber auch das Eisen oder den Stahl aufserhalb des Ofens erhitzen
und in den Ofen einbringen, nachdem dieser die nöthige Temperatur hat, worauf man den
Tiegel mit dem Gemisch aus Salzsäure und Chlorkalk einbringt und nun ebenfalls den
Ofen verschmiert.
Wird Kohlenstoff benutzt, so wird dieser zugleich mit dem die Salzsäure und den Chlorkalk
enthallenden Tiegel in den Ofen eingeführt,
nachdem das Eisen oder der Stahl auf die nöthige Temperatur erhitzt sind.
Wenn auch, wie erwähnt, die Angaben sich nicht auf besondere Verhältnisse beschränken
lassen, so mag doch bemerkt werden, dafs in der Praxis bei Behandlung von gewöhnlichem
weifsen Eisen gute Resultate durch Anwendung
einer Mischung erzielt werden, bei welcher auf ι oo Gewichtstheile Eisen ι Y2 Theile Salzsäure,
2 Theile Chlorkalk und ι Theil Kochsalz kommen. Hierbei setzt man die Behandlung
ungefähr zwei Stunden fort, nachdem man das Metall auf die nöthige Temperatur gebracht
hatte.
Bei Behandlung von Schmiedeeisen oder kohlenstoffarmem Stahl benutzt man zweckmä'fsig
für ioo Gewichtstheile Metall ungefähr ι Y2 Theile Salzsäure, 2 Theile Chlorkalk,
2 Theile vegetabilische Kohle und 1 Theil Kochsalz; die Behandlung setzt man noch
ungefähr eine Stunde fort, nachdem man das Metall auf den richtigen Temperaturgrad gebracht
hatte, wobei die Mischung in beiden Fällen unmittelbar in die Retorte oder den Tiegel mit dem Metall eingebracht wird.
Dadurch, dafs man das Schmiedeeisen oder den kohlenstoffarmen Stahl mit einer Kohlenstoff
enthaltenden Mischung behandelt, erfährt das Metall eine beträchtliche Zunahme an Kohlenstoff.
Als Beispiel mag angeführt werden, dafs Metall, welches ursprünglich 0,32 pCt. graphitischen
Kohlenstoff enthielt, nach der Behandlung einen Kohlenstoffgehalt von 1,095 pCt.
aufwies. Das Kochsalz kann in manchen Fällen aus der Mischung fortgelassen werden,
obwohl die Anwendung desselben in den meisten Fällen vorzuziehen ist, besonders dann,
wenn man Eisen mit einem beträchtlichen Siliciumgehalt zu behandeln hat.
Claims (2)
1. Verfahren zur Umwandlung von Gufseisen oder kohlenstoffarmem Stahl bezw. Schmiedeeisen
in Stahl, darin bestehend, dafs das zu behandelnde Metall, während es sich in hocherhitztem oder geschmolzenem Zustand
befindet, der Einwirkung von aus Chlorkalk und Salzsäure entwickelten Gasen in einem
das Austreten der Gase verhindernden, dicht verschliefsbaren und von aufsen zu
erhitzenden Räume ausgesetzt wird, und zwar ohne Mitanwendung von Kohlenstoff,
falls es sich um Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes (wie bei dem Gufseisen), oder
unter Mitanwendung von Kohlenstoff, falls es sich um die Erhöhung des Kohlenstoffgehaltes
(wie bei dem kohlenstoffarmen Stahl oder Schmiedeeisen) handelt.
2. Zur Ausführung des zu 1. bezeichneten Verfahrens ein in dem dicht verschliefsbaren
Ofen zur Aufnahme des zu behandelnden Gufseisens oder kohlenstoffarmen Stahls in
einem Tiegel unterzubringendes Gemisch aus Salzsäure und Chlorkalk zur Entwickelung
von auf das erhitzte Metall einwirkender unterchloriger Säure, die gegebenenfalls
mit erhitztem Kohlenstoff in Berührung zu bringen ist.
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE78851C true DE78851C (de) |
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ID=351542
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DENDAT78851D Expired - Lifetime DE78851C (de) | Verfahren zur Umwandlung von Gufseisen oder kohlenstoffarmem Stahl bezw. Schmiedeeisen in Stahl |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE78851C (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096733A (en) * | 1989-10-30 | 1992-03-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Dept. Of Health And Human Services | Prevention of the acute cytotoxicity associated with silica containing minerals |
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- DE DENDAT78851D patent/DE78851C/de not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5096733A (en) * | 1989-10-30 | 1992-03-17 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Dept. Of Health And Human Services | Prevention of the acute cytotoxicity associated with silica containing minerals |
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