DE916647C

DE916647C - Creation of a base material for iron powder production

Info

Publication number: DE916647C
Application number: DED1150D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Helmut Timmerbeil
Original assignee: EISENWERKE MUELHEM MEIDERICH A
Current assignee: EISENWERKE MUELHEM MEIDERICH A
Priority date: 1944-03-14
Filing date: 1944-03-14
Publication date: 1954-08-16

Description

Erzeugung eines Ausgangswerkstoffes für die Eisenpulverherstellung Für die Metallpulvererzeugung, insbesondere zur Herstellung von Sintermeta @lkörpern, hat es sich für manche Zwecke als besonders vorteilhaft erwiesen als Ausgangswerkstoff nicht Stahl, sondern ein höher- bzw. hochgekohltes Eisen zu verwenden, welches aber insbesondere mit Rücksicht auf die Verpreßbarkeit des Metallpulvers und mit Rücksicht auf die Festigkelltseigenschaften der aus dem Metallpulver durch Pressen und Sintern hergestellten Körper sowie unter Berücksichtigung des Umstandes, daß das Silizium weder beim Glühen noch beim Reduzieren bzw. Sintern des Pulvers aus dem Werkstoff herausgeht, einen möglichst niedrigen Si-Gehalt, vorzugsweise unter o,25%, haben muß.Creation of a base material for iron powder production For metal powder production, especially for the production of sintered metal bodies, it has proven to be particularly advantageous as a starting material for some purposes not steel, but a higher carbon or high carbon iron to use, but which one especially with regard to the compressibility of the metal powder and with consideration on the strength properties of the metal powder by pressing and sintering manufactured body as well as taking into account the fact that the silicon neither when annealing nor when reducing or sintering the powder from the material comes out, have the lowest possible Si content, preferably below 0.25% got to.

Gemäß einem nicht vorveröffentlichten. Vorschlag verwendet man infolgedessen als Ausgangswerkstoff für die Metallpulverhers,tellung in neuester Zeit auch schon ein nach dem sogenannten Stürzelberg-Verfahren erschmolzenes, Si-armes und C-reiches Eisen, da im Blashochofen ein entsprechend Siarmes Roheisen nicht zu erschmelzen ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Reduktion im Stürzelberg-Ofen schwächer ist als im Blashochofen, da die schwer reduzierbaren Oxyde, wie z. B. die des Si, Mn, Ti, im Stürzelberg-Ofen nur in geringerem Umfang reduziert werden als im Blashochofen. Infolgedessen kann im Stürzelberg-Ofen, in welchem Einerz unmittelbar auf flüssiges Eisen verhüttet wird, bei der verhältnismäßig ,geringen Kieselsäurereduktion z. B. unter Führung einer hochbasischen Schlacke ein sehr Si-arrnes, dem schwedischen Holzkohlenrohreisen ähnliches Eisen. gewonnen werden, welches sich auf Grund seines niedrigen Si-Gehaltes und hohen C-Gehaltes ganz besonders als Ausgangswerkstoff für die Metallpulverherstellung eignet. Das aus diesem Eisen durch Verblasen mittels Preßluft hergestellte Pulver weist einen verhältnismäßig hohen 02-Gehalt von bis zu etwa 49 auf, so daß bei dem nachfolgenden Glühprozeß unter Bildung einer CO- und C02-Atmosphäre ohne Zufuhr fremden Reduziergases der C-Gehaltdes Pulvers durch dessen Sauerstoffgehalt heruntergefrischt wird und durch die weitgehende Herauslösung des Kohlenstoffs aus dem Pulver ein Erzeugnis von schwammiger bis schalenförmiger Struktur entsteht, welches hervorragende Preßeigenschaften besitzt.According to a not pre-published. Suggestion is used as a result as a starting material for the metal powder production in recent times one that is melted according to the so-called Stürzelberg process, is low in Si and rich in C Iron, since a correspondingly low-carbon pig iron cannot be melted in the blast furnace is. The reason for this is that the reduction in the Stürzelberg furnace is weaker is than in the blast furnace, since the difficult to reduce oxides such. B. that of Si, Mn, Ti, can only be reduced to a lesser extent in the Stürzelberg furnace than in the blast furnace. As a result, in the Stürzelberg oven, in which one can immediately access liquid Iron is smelted, with the relatively low silica reduction z. B. under the guidance of a highly basic slag a very Si-arrnes, the Swedish Iron similar to charcoal tubing. be won, which is due to his low Si-content and high C-content especially as a starting material for metal powder production is suitable. That from this iron by means of blowing Powder produced by compressed air has a relatively high O2 content of up to to about 49, so that in the subsequent annealing process with the formation of a CO- and C02 atmosphere without supplying foreign reducing gas to the C content of the powder whose oxygen content is refreshed and due to the extensive dissolution the carbon from the powder is a product from spongy to shell-shaped Structure is created, which has excellent compression properties.

Zur Durchführung des Stürzelb;erg-Verfahrens sind nun außer dem eigentlichen Trommelofen verhältnismäßig umfangreiche weitere Einrichtungen, wie Kalksteinbrenntrommel, Erzvorwärmm'öfen, Luftvorwärmer, Reduzierkohletrocknerusw., erforderlich, und weiterhin sind die Leistung :einer derartigen, Ofenanlage, d. h. ihrem Durchsatz, entsprechende Grenzen gesetzt. Die in Deutschland vorhandenen Stürzelberg-Ofenanlagen würden bei der ständig steigenden Metallpulverherstellung ihren sonstigen Aufgaben kaum noch gerecht werden können, und der Bau neuer Anlagen Mt sich insbesondere in kurzer Zeit nicht verwirklichen. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens sowie auch eines abgewandelten Verfahrens, bei welchem im Stürzelberg-Ofen Stahlabfälle mit einem Aufkohlungsmittel geschmolzen werden, besteht darin, daß der Stürzelberg-Ofen chargenweise arbeitet, so daß ein laufender Betrieb nicht durchgeführt werden kann, wie er für die Metallpulverhersteilung wünschenswert ist, da hierbei die Einrichtungen zum überführen des Eisens in Pulverform nach Möglichkeit laufend ausgenutzt werden sollten, so daß eine dauernde Belieferung mit flüssigem Eisen angestrebt werden muß.In order to carry out the Stürzelb; erg procedure, apart from the actual Drum kiln relatively extensive further facilities, such as limestone kiln drum, Ore preheating furnaces, air preheaters, reducing coal dryers, etc., are required, and continue to be are the performance: of such a furnace system, d. H. according to their throughput Limits. The existing Stürzelberg furnace systems in Germany would be at the steadily increasing metal powder production hardly any other tasks can meet, and the construction of new Mt plants in particular in a short time Not realizing time. Another disadvantage of this method as well as one modified process in which steel waste with a Carburizing agents are melted, consists in that the Stürzelberg furnace batchwise works so that an ongoing operation cannot be carried out as it was for the metal powder production is desirable, since this is the facilities for transferring the iron in powder form should be used continuously if possible, so that a permanent supply of liquid iron must be sought.

Die in Gießereien betriebenen Kupolöfen, mit denen an sich ein laufender Betrieb -möglich ist, sind heutzutage fast durchweg mit saurem Futter zugestellt und liefern wahlweise wohl ein hocbge'kohltes Eisen, welches jedoch im allgemeinen einen viel zu hohen Si-Gehalt besitzt, als daß es für die Eisenpulvererzeugung in Frage kommen könnte.The cupolas operated in foundries, with which a running one Operation-is possible, are now almost always delivered with acidic feed and optionally supply a high-carbon iron, which, however, generally has a far too high Si content to be used for iron powder production in Question might come up.

Es ist wohl vereinzelt auch schon versucht worden, Kupolöfen basisch zuzustellen, d. h. als mit dem Ofeninhalt in Berührung kommende Auskleidung basische, z. B. tonerdehaltige Steine oder auch Magnesitteer- bzw. D-olomitteergemische zu verwenden. und unter Führung einer hochbasischen, Schlacke zu schmelzen. Als Vorteil des. basischen Betriebes ergab sich eine ausgezeichnete Entschwefelung des verhältnismäBig hochgekohlt anfallenden Eisens, welches jedoch gleichfalls noch einen zu hohen. Si-Gehalt, nämlich im Durchschnitt über o, 5 %, besaß, so daß dieses Eisen ebenfalls nicht für die Herstellung eines aus Gründen der Verpreßbarkeit und der Festigkeitseigenschaften nur einen niedrigen Si-Gehalt besitzenden Ausgangswerkstoffes für die Eisenpulverherstellung hätte Verwendung finden können.There have also been attempts to make cupolas basic to deliver, d. H. as the lining that comes into contact with the furnace contents is basic, z. B. alumina stones or magnesite tar or D-olomitteer mixtures too use. and under the guidance of a highly basic, slag to melt. As an advantage The basic operation resulted in an excellent desulfurization of the relatively highly carbonized iron, which, however, is also too high. Si content, namely over 0.5% on average, possessed, so that this iron also not for the production of one for reasons of compressibility and strength properties Base material with only a low Si content for iron powder production could have been used.

Um nun laufend genügende Mengen eines Siarmen, C-reichen Eisens als Ausgangswerkstoff für die Metallpulverherstellung zur Verfügung stellen zu können, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, unter Anwendung des an sich bekannten Schmelzverfahrens im basisch zugestellten Kupolofen unter Führung .einer basischen Schlacke durch Verwendung -eines Si-armen Einsatzes ein Eisen zu erschmelzen, welches bei ,einem C-Giehalt von etwa 2 bis etwa 3,50/0 und mehr einen niedrigen Si-Gehalt von vorzugsweise unter o,250;0 besitzt.In order to be able to continuously provide sufficient amounts of low-carbon iron as a starting material for metal powder production, it is proposed according to the invention, using the known melting process in the base-fed cupola furnace with the guidance of a basic slag by using -eines To melt an iron with a low Si content which, with a C content of about 2 to about 3.50 / 0 and more, has a low Si content of preferably below 0.250; 0.

Die sich beim basischen Kupolofenbetrieb gegebenenfalls durch die Zähflüssigkeit der basischen Schlacke ergehenden Schwierigkeiten können gemäß einem älteren, jedoch nicht vorveröffentlichten Vorschlag dadurch vermieden werden, daß der Kupolofen in an sich bekannter Weise mit heißem Wind, vorzugsweise solchem von mindestens 3oo bis 40o° C und mehr (bis etwa 6oo° C), betrieben wird. Eine Erhöhung der Temperatur kann im übrigen ferner auch noch dadurch bewirkt werden, daß dem Satzkoks in an sich bekannter Weise zusätzlich vorzugsweise Si-arme Stahlwolle od. dgl. zugesetzt wird.In the case of the basic cupola furnace operation, the Viscosity of the basic slag arising difficulties can according to a older, but not pre-published proposal can be avoided by the fact that the cupola in a manner known per se with hot wind, preferably such from at least 3oo to 40o ° C and more (up to about 600 ° C) is operated. An increase the temperature can furthermore also be effected by the fact that the Set coke in a manner known per se, in addition, preferably low-Si steel wool od. Like. Is added.

Als Einsatz verwendet man vorzugsweise Si-armen Stahlschrott, gegebenenfalls zusammen mit Si-armem Roheisen. Der C-Gehalt stellt sich durch die C-Aufnahme aus dem Koks auf etwa 2 bis 3,50/0 und höher ein, wobei durch genügend hohe Sumpfhöhe, d. h. durch eine genügend große Entfernung des StiGhloches von der Blasformebene, dafür gesorgt werden kann, daß das heruntertropfende Eisen in einer entsprechend hohen Füllkoksschicht genügend Zeit und Gelegenheit findet, sich entsprechend aufzukohlen.Low-Si steel scrap is preferably used as an insert, if appropriate together with low-Si pig iron. The C content is determined by the C uptake the coke to about 2 to 3.50 / 0 and higher, with a sufficiently high sump height, d. H. by a sufficiently large distance of the piercing hole from the blow mold plane, it can be ensured that the dripping iron in a correspondingly high filler coke layer finds enough time and opportunity to carburize itself accordingly.

Im übrigen ist es weiterhin auch möglich, eine genügend hohe Aufkohlung des Eisens dadurch hervorzurufen, daß dem basischen Ofenfutter Kohlenstoff, z. B. in Form von Graphit, beigemengt ist oder daß die Zustellung des Ofens teilweise aus Kohlenstoffsteinen besteht.In addition, it is still possible to achieve a sufficiently high level of carburization of iron by adding carbon to the basic furnace lining, e.g. B. in the form of graphite, or that the lining of the furnace is partially consists of carbon stones.

Der basische Kupolofenbetrieb bietet dabei fernerhin in an sich bekannter Weise den Vorteil, daß das zur Metallpulvererzeugung dienende.erschmolzene Eisen schwefelarm anfällt.The basic cupola furnace operation is also more known per se Wise the advantage that the molten iron used for metal powder production low in sulfur.

Die Weiterverarbeitung des im basischen Kupolofenbetrieb erzeugten C-reichen, Si-armen Eisens zu Metallpulver kann vorzugsweise nach einem der bekannten Granulatiansverfahren, z. B. durch Zerstäubung mittels Preßluft oder mittels einer schnell umlaufenden Schleuder- oder Schlagscheibe, erfolgen, wobei in letzterem Falle der ausfließende dünne Eisenstrahl gegebenenfalls von einem Wassermantel umgeben sein kann. Es können jedoch auch andere Verfahren, die mit anderen Flüssigkeiten, Dämpfen oder Gasen arbeiten und die eine Zerstäubung dies Eisens in feine und feinste Körnungen bewirken oder auch Verfahren zur Zerkleinerung des flüssigen Metalls auf anderen mechanisch@en Wegen Anwendung finden..The further processing of the produced in the basic cupola furnace C-rich, Si-poor iron to metal powder can preferably be according to one of the known Granulation process, e.g. B. by atomization using compressed air or by means of a fast rotating centrifugal or beater disc, take place in the latter If necessary, the outflowing thin iron jet is surrounded by a water jacket can be. However, other procedures that use other liquids, Steams or gases work and the atomization of this iron in fine and finest form Effect grains or processes for comminuting the liquid metal other mechanical ways are used.

Die Verwendung des erfindungsgemäß im basischen Kupolofenbetrieb erzeugten C-reichen, Siarmen Eisens ,als Ausgangswerkstoff für die Metallpulvererzeugung bietet den Vorteil, daß das daraus erzeugte Metallpulver beim nachfolgenden Glühprozeß. infolge seines hohen Kohlenstoffgehaltes aus sich heraus durch Bildung von C O eine reduzi@erende Atmosphäre schafft, so daß. beim Glühprozeß ein Schutz- bzw. Reduziergasnicht oder gegebenenfalls nur bei der Abkühlung oder einer eventuell. anzuschließenden Nachglühung benötigt wird. Bei dien Glühung können infolgedessen gegebenenfalls auch Sauerstoffträger, wie Walzzunder od. dgl., dem Eisenpulver beigemengt werden, oder es kann sogar auch z. B. bei Beginn der Glühung eine oxydierende Atmosphäre eingestellt werden.. Die Verwendung von Eisenerz od. dgl. an Stelle von Walzzunder macht eine spätere Sichtung z. B. durch magnetische Abscheidung rotwendig. Der hohe C-Gehalt dies Ausgangswerkstoffes geht bei diesem dem Pressen vorgeschalteten. Glühprozeß aus dem Werkstoff heraus, wobei der C-Gehalt des fertigen Pulvers entsprechend dem Verhältnis 02: C des Rohpulvers sich unter Bildung von C O und eventuell CO2 heruntrfrischt und wobei sich ein ganz bestimmter C-Gehalt einstellen. läßt. Bei höheren C-Gehalten und gleichzeitig niedrigen nicht ausreichenden 02-Gehalten muß ein zusätzlicher Sauerstoffträger, z. B. in Form von Walzzunder @od.,dgl., zugegeben werden, sofern man die Entkohlung weiter durchführen will, als diese sich durch die Einstellung des Gleichgewichts zwischen denn 02- und C-Gehalt des Rohpulvers ergibt. Weiterhin kann auch eine Glüheng gegebenenfalls i.m reduzierenden Gasstrom (z. B. H2) eventuell unter Zumischung von Wasserdampf oder C02 erfolgen.The use of the produced according to the invention in the basic cupola operation C-rich, low-carbon iron, as a base material for metal powder production the advantage that the metal powder produced therefrom in the subsequent annealing process. due to its high carbon content by itself through the formation of C O one reducing end Creates atmosphere so that. during the annealing process a protective or reducing gas not or, if necessary, only during cooling or one possibly. afterglow to be connected is required. As a result, during the annealing If necessary, oxygen carriers, such as mill scale or the like, are added to the iron powder be, or it can even z. B. an oxidizing atmosphere at the beginning of the annealing The use of iron ore or the like instead of mill scale makes a later sighting z. B. rotwendig by magnetic separation. The height The C-content of this starting material goes up to this upstream of the pressing. Annealing process out of the material, the C content of the finished powder corresponding to the The 02: C ratio of the raw powder is refreshed with the formation of CO and possibly CO2 and a very specific C content is established. leaves. With higher C contents and at the same time low, insufficient O2 levels must be an additional Oxygen carriers, e.g. B. in the form of mill scale @ od., Like., Are added, provided one wants to carry out the decarburization further than this can be achieved by the setting the equilibrium between the O2 and C content of the raw powder. Farther can also be annealing, if necessary in a reducing gas stream (e.g. H2) with the addition of steam or CO2.

Das erfindungsgemäß hergestellte Pulver hat schwammige bis schalige Struktur und weist infolgedessen beste Preßieigensch,afben auf im Gegensatz zu solchen Pulvern, welche aus Stahl mit niedrigem C-Gehalt hergestellt sind und welche kugelige bzw. spriatzige Form besitzen.The powder produced according to the invention is spongy to peeled Structure and consequently has the best press properties in contrast to such Powders made of low carbon steel and spherical ones or have spritzy form.

Infolgedessen. eignet sich das aus dem im basischen Kupolofenbetrieb erschmiolzenen C-reichen, Si-armen Eisen. hergestellte Metallpulver in ganz besonders guter Weise zur Herstellung von Führungsringen, Zündern, Lagern, Geschossen und anderen Pießteilen, da es in diesen und ähnlichen Fällen als ,ailleiniger Ausgangswerkstoff ohne Beimengung eines anderen Pulvers Verwendung finden kann, während bisher das aus Stahl (mit C-Gehalt bis maximal 0,25%) hergestellte Rohpulver zu diesem Zweck mit anderen Pulverarten gemischt werden mußte.Consequently. is that suitable from the basic cupola operation Melted C-rich, Si-poor iron. manufactured metal powder in very special good way to make guide rings, fuses, bearings, projectiles and other passages, as in these and similar cases it is used as the sole starting material can be used without adding another powder, while so far the Raw powder made from steel (with a C content of up to a maximum of 0.25%) for this purpose had to be mixed with other types of powder.

Claims

PATENT CLAIM: The application of the actually b.ekaraltein melting process in the base delivered. Cupola furnace under the guidance of a basic slag for the production of a starting material for iron powder belling, in such a way that a low-Si insert is used. Iron is melted, which with a C content of about 2 to 3.50 / 0 and more has a low Si content of preferably below 0.25%. Attached publications: "Die Gießerei", 21st year (1934), No. 43/44, pp. 453 to 456.