DE851887C

DE851887C - Verguetung von aluminogenetischem Eisen fuer Schweisszwecke

Info

Publication number: DE851887C
Application number: DEG2516D
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Dr Sander
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1943-12-15
Filing date: 1943-12-15
Publication date: 1952-10-09

Description

Vergütung von aluminogenetischem Eisen für Schweißzwecke Das bei der Umsetzung von Eisenoxyd mit Aluminium anfallende aluminogenetische Eisen wird bekanntlich für die Schweißung von Werkstoffen aus Stahl und Eisen, insbesondere von Schienen, verwendet.
Die reine, sogenannte Eisenthermitmischung ergibt neben geschmolzener Tonerdeschlacke (Korund) ein sehr reines, weiches Eisen, das wegen seiner geringen mechanischen Festigkeitswerte für die Verschweißung von z. B. Schienen nicht geeignet wäre. Es muß zu diesem Zweck auflegiert werden, wozu in erster Linie Mangan, Silicium und Kohlenstoff dienen. Das geeignete Auflegieren des Thermiteisens ist in den letzten Jahren darum besonders wichtig geworden, weil in immer steigendem Umfange die sogenannte Schmelzgußschweißung zur Anwendung kommt. Bei diesem Schweißverfahren wird die Lücke des gesamten Querschnittes zwischen den zu verschweißenden Schienen mit dem Thermiteisen ausgefüllt. Das Thermiteisen muß darum hinsichtlich Zusammensetzung und Festigkeitseigenschaften dem Schienenmaterial weitestgehend angepaßt werden. Wichtig in dieser Beziehung haben sich weitere Zusätze vergütender Metalle, z. B. Vanadin und Titan, erwiesen.
Das Einlegieren der Stahlzusätze, z. B. Mangan, Silicium oder Vanadin in Form ihrer Ferrolegierungen, erfolgte bisher in der Weise, daß nach dem Einfüllen der Thermitmasse in den feuerfesten Abstichtiegel eine Mischung feingebrochener Zusatzmetalle in einer Papiertüte dicht unter die Oberfläche der Thermitmasse eingebracht wurde, worauf dann die Zündung des Thermits erfolgte. Im Verlauf der Reaktion, die sich normalerweise innerhalb einer Zeit von 15 bis 30 Sekunden abspielt, sinkt der Stahlzusatz allmählich in das am Boden des Tiegels sich ansammelnde Thermiteisen und kommt dort zur Auflösung. Diesem Verfahren haften jedoch gewisse Nachteile an. Es kommt häufig vor, daß bei der unter Aufwallung verlaufenden Reaktion der Stahlzusatz z. B. an die Wandung des Tiegels gespült wird und dort haftenbleibt. Dadurch gelangt nur ein Teil der Zusatzmetalle mit dem anfallenden Thermiteisen zur Umsetzung. Umgekehrt kann z. B. der Stahlzusatz schon frühzeitig mit dem am Boden des Tiegels sich ansammelnden Eisen in Berührung kommen, wobei naturgemäß größere Mengen einlegiert werden, weil nur ein geringer Teil verschlackt. Man hat es also nicht in der Hand, bei dieser Art der Einführung des Stahlzusatzes eine stets gleichbleibende Qualität des Thermiteisens zu erzeugen.
Um diesem Übelstande zu begegnen, hat man bereits versucht, die erforderlichen Mengen des Stahlzusatzes mit weichem Eisenschrott zu legieren und der Schweißmasse in granulierter Form, innig mit ihr gemischt, zuzusetzen. Der Zusatz von reinem, weichem Eisenschrott zur Thermitmasse bei der aluminothermischen Schienenschweißung ist an sich bekannt. Er wird in der Regel in Mengen von etwa io bis 2o %, bezogen auf das Gewicht der . Schweißmasse, zugegeben, einerseits um die zu hohe Temperatur des anfallenden Thermiteisens herabzusetzen und dadurch ein Verbrennen der Schienen zu vermeiden, andererseits wird die hohe Reaktionstemperatur ausgenutzt, um die Menge des anfallenden Thermiteisens zu vergrößern, was wirtschaftlich von erheblicher Bedeutung ist. Das bisherige Verfahren des Einbringers von Stahlzusätzen in granulierter Form hat sich jedoch nicht durchsetzen können, weil das übliche Granulationsverfahren nicht nur mit erheblichen Kosten verbunden ist, sondern vor allem auch ein Material ergibt, das mehr oder weniger große Wassereinschlüsse, die durch das Granulationsverfahren bedingt sind, enthält, wodurch sich bei der aluminothermischen Umsetzung ein allzu stürmischer Reaktionsverlauf, häufig verbunden mit explosionsartigen Erscheinungen, ergibt.
Nach dem vorliegenden Verfahren wird zur Herstellung legierten Eisenschrotts in feinkörniger Form ein anderer Weg beschritten. Er besteht darin, daß reines Eisen mit den erforderlichen Zusatzmetallen, z. B. Mangan, Silicium, Vänadin oder Titan sowie mit Kohlenstoff so hoch legiert wird, daß eine spröde Eisenlegierung anfällt, die sich mechanisch in einfachster Weise zerkleinern läßt. Die Verwendung von nur legiertem Eisenschrott in Mengen, wie sie bisher üblich waren, verbietet sich allerdings aus dem Grunde, weil das Thermiteisen dadurch zu hoch auflegiert und deshalb zu spröde würde. Indessen hat man es vollkommen in der Hand, durch geeignete Bemessung von legiertem und urlegiertem Eisenschrott sich den jeweiligen Anforderungen, die durch die technologischen Eigenschaften der zu verschweißenden Werkstoffe gegeben sind, anzupassen.

Als Beispiel sei folgende Legierung genannt: 25 bis 35 % mm, 2,5 bis 3,5 % Si, 2 bis 3 °/o Ti, 1,5 bis 2,5 % V, 3 bis 5 °/o C, Rest Fe. Sollen beispielsweise Schienen eines bestimmten Profils, jedoch verschiedener Festigkeit, verschweißt werden, so kommen z. B. nachstehende Mischungsverhältnisse von legiertem und urlegiertem Schrott bei einer Menge von 5 kg Schweißmasse Thermit in Frage. Die Härten des dabei anfallenden Thermiteisens sind in der letzten Spalte verzeichnet

Schienenmat. leg. Schrott unleg. Schrott Brinellhärte des

Brinellhärte kg kg Thermiteisens

18o bis 2io 0,250 0,500 185 bis 195

210 - 240 0,375 0375 225 - 230

240 - 270 0,500 0,250 250 - 260

Das anfallende Thermiteisen ist ,hinsichtlich Zusammensetzung und technologischer Eigenschaften von bemerkenswerter Gleichmäßigkeit, wie sie bisher noch nie erreicht werden konnte.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens können mit Vorteil neben Kohlenstoff als stahlvergütende Zusätze insbesondere Mangan, Silicium, Vanadin, Titan, Wolfram, Chrom, Molybdän, Nickel, einzeln oder zu mehreren, verwendet werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Vergütung von aluminogenetischem Eisen für Schweißzwecke, dadurch gekennzeichnet, daß stahlbildende Metalle und Metalloide in solchen untereinander abgestimmten Mengen mit Eisen legiert werden, daß spröde, leicht zu brechende Legierungen entstehen, worauf die erforderlichen Mengen des feingekörnten Materials mit der aluminothermischen Schweißmasse vermischt werden.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß in Anpassung an den zu verschweißenden Werkstoff legierte Granalien sowie urlegierter, gekörnter Eisenschrott in solchen Mengenverhältnissen verwendet werden, daß die Festigkeitseigenschaften des anfallenden Thermitstahls denen des zu verschweißenden Werkstoffs angeglichen werden.
3. Verfahren nach Anspruch i oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß neben Kohlenstoff als stahlvergütende Zusätze Mangan, Silicium, Vanadin, Titan, Wolfram, Chrom, Molybdän, Nickel, einzeln oder zu mehreren, verwendet werden.