DE940096C

DE940096C - Process for reducing the maximum required pressure for extrusion molding of pyrophoric alloys

Info

Publication number: DE940096C
Application number: DEG8012A
Authority: DE
Inventors: Walter Dr Bungardt
Original assignee: TH Goldschmidt AG
Current assignee: Evonik Operations GmbH
Priority date: 1952-01-25
Filing date: 1952-01-26
Publication date: 1956-03-08

Description

Werden pyrophore Mischmetall-Eisen-Legierungen bei iooo bis 1200⁰ geschmolzen und in auf etwa 600 bis 700⁰ vorerhitzte gußeiserne Kokillen vergossen, dann erhält man Gußbolzen. Diese werden bei etwa 450⁰ der Strangpreßverformung unterworfen, um daraus Zündsteinstränge zu erhalten, die dann in die handelsüblichen Längen unterteilt werden. Je nach dem Eisengehalt der Legierungen und je nach der verarbeiteten Mischmetallqualität sind bei der Strangpreßverformung verschieden hohe Preßdrucke notwendig. Bei steigendem Eisengehalt nimmt der maximal erforderliche Preßdruck beträchtlich zu. Aber auch durch den unterschiedlichen Verunreinigungsgrad der verarbeiteten Mischmetallsorte, der von der chemisehen Zusammensetzung des verarbeiteten Erzes abhängig ist, wird der Preßdruck wesentlich beeinflußt. Er steigt um so höher an, je größer der Verunreinigungsgrad des Mischmetalls ist.If pyrophoric mixed metal-iron alloys are ^{melted at 100 to 1200 0} and cast in cast-iron molds preheated to about 600 to 700 ^{0, then cast bolts are obtained.} These are subjected to extrusion deformation at around 450 ^{0 in} order to obtain strands of flint from them, which are then divided into the commercially available lengths. Depending on the iron content of the alloys and the quality of mischmetal processed, different pressures are necessary for extrusion molding. As the iron content rises, the maximum required pressure increases considerably. However, the pressing pressure is also significantly influenced by the different degree of contamination of the processed mixed metal type, which is dependent on the chemical composition of the processed ore. The greater the degree of contamination of the misch metal, the higher it increases.

Eingehende Versuche haben ergeben, daß es möglich ist, durch Zumischen und Zulegieren von Metallen zu den pyrophoren Mischmetall-Eisen-Legierungen, deren molare Bildungswärme, bezogen auf ι Grammatom Sauerstoff, ungefähr gleich groß oder größer als diejenige von Cer ist, den Preßdruck bei der Strangpreßverformung ganz wesentlich zu senken. Die verbesserte Wirkung dieser Metallzusätze beruht auf zwei allgemeinenExtensive tests have shown that it is possible by mixing and alloying Metals related to the pyrophoric mixed metal-iron alloys, their molar heat of formation on ι gram atom of oxygen, roughly the same is large or larger than that of cerium, the pressing pressure in the extrusion molding is entirely to reduce significantly. The improved effect of these metal additives is due to two general principles

Voraussetzungen. Damit der Preßdruck bei der Strangpreßverformung erniedrigt wird, ist es notwendig, daß die innere Reibung des im Strangpreßverfahren zu verpressendeii Metalls vermindert wird. Das ist dadurch möglich, daß störende Verunreinigungen, z. B. Oxyde, Nitride, Hydride oder ähnliche Verunreinigungen, die entweder im, Mischmetall selbst enthalten sind oder durch die gewollten Legierungszusätze — im Falle der pyrophoren ίο Mischmetall-Eisen-Legierungen z. B. Eisen — in den gegossenen Preßbolzen eingebracht werden, beseitigt bzw. herausgenommen werden. Bei bestimmten Metallzusätzen wird darüber hinaus durch eine reine Legierungswirkung eine Senkung der inneren Reibung erzielt und dadurch der Preßdruck vermindert. Requirements. So that the compression pressure is lowered during extrusion molding, it is necessary to that the internal friction of the metal to be pressed in the extrusion process is reduced will. This is possible because disturbing impurities, z. B. oxides, nitrides, hydrides or similar impurities that are either in the mischmetal are contained themselves or through the desired alloy additions - in the case of the pyrophoric ίο mixed metal-iron alloys e.g. B. Iron - are introduced into the cast press bolt, eliminated or removed. In the case of certain metal additives, a pure alloying effect a lowering of the inner Achieved friction and thereby reduced the pressure.

Erfindungsgemäß werden also pyrophoren Mischmetall-Eisen-Legierungen mit einem Eisengehalt von 4,5 bis 40% zur Verminderung des Preßdruckes bei der Strangpreßverformung solche Metalle in Mengen von mehr als 0,3 bis 10%, vorzugsweise von 0,6 bis i°/o, zugesetzt bzw. zulegiert, deren molare Bildungswärme, bezogen auf ι Grammatom Sauerstoff, mindestens 110 beträgt, wie aus der nachfolgenden Tabelle zu entnehmen ist. Diese Tabelle entstammt der Arbeit von W. Dautzenberg, »Zur Metallurgie des metallothermischen Schmelzens«, aus der Zeitschrift für Erzbergbau und Metallhüttenwesen, 1950, Bd, 3, S. 342 bis 345.According to the invention, therefore, pyrophoric mixed metal-iron alloys are used with an iron content of 4.5 to 40% to reduce the pressing pressure in the extrusion molding such metals in amounts of more than 0.3 to 10%, preferably from 0.6 to i%, added or alloyed, their molar heat of formation, based on ι gram atom of oxygen, at least 110, as can be seen from the table below. This table comes from the work of W. Dautzenberg, "On the metallurgy of metallothermal melting", from the journal for ore mining and metallurgy, 1950, vol, 3, pp. 342 to 345.

Molare Bildungswärmen von Oxyden, berechnet auf die Einheit Sauerstoff '.Molar heats of formation of oxides, calculated in terms of oxygen.

Besonders ausgeprägt ist sowohl die reinigende und gleichzeitig auf legierende Wirkung von Titan, aber auch die anderen Metalle, z. B. Zirkon, Aluminium, Barium, Beryllium, Magnesium oder CaI-cium allein oder in Mischung, erzielen den gleichen oder ähnlichen Effekt. Die Aufgabe der zugesetzten Metalle besteht außer der Preßdruckverminderung vornehmlich in der Reinigung des Metallbades von unerwünschten Bestandteilen. Die Wirksamkeit des Zusatzes im Falle der Reinigung beruht auf seiner Affinität zu der jeweils zu entfernenden Komponente, die nahezu gleich bzw. größer sein muß als · die des Grundmetalls zu diesem zu entfernenden, in die Schlacke überzuführenden Stoffes. Darüber hinaus r/ird aber auch durch eine reine Legierungseinwiikung des betreffenden Metallzusatzes die innere Reibung' bei der Strangpreß verformung erniedrigt und dadurchThe cleaning is particularly pronounced and at the same time on the alloying effect of titanium, but also the other metals, e.g. B. zirconium, aluminum, Barium, beryllium, magnesium or calcium alone or in a mixture achieve this same or similar effect. The task of the added metals is to reduce the pressure mainly in the cleaning of the metal bath from undesired components. the The effectiveness of the additive in the case of cleaning is based on its affinity for the one to be removed Component that must be almost the same or greater than that of the base metal this substance to be removed and carried over into the slag. Beyond that, however, also the internal friction is contributed by a pure alloying of the metal additive in question the extrusion deformation decreased and thereby

Metallmetal Oxydoxide berechnet auf die
Einheit Sauerstoffcalculated on the
Unit of oxygen CalciumCalcium CaOCaO 152,1152.1 Magnesiummagnesium MgOMgO 145,8145.8 Berylliumberyllium BeOBeO 147,3147.3 Bariumbarium BaOBaO 133,4133.4 Aluminiumaluminum Al₂O₃ Al ₂ O ₃ 131,1131.1 ZirkonZircon ZrO₂ ZrO ₂ 129,1129.1 Cercerium CeO₂ CeO ₂ Il6,5Il6.5 Titantitanium TiO₂ TiO ₂ 110,0110.0

der maximal erforderliche Preßdruck vermindert. Die verbessernde. Wirkung des Titans und anderer Metalle beruht, wie einwandfreie Reihenversuche ergeben haben, auf beiden Möglichkeiten. Der Mechanismus dieses überraschenden Effektes ist im einzelnen noch nicht ganz erforscht, und allgemein gültige Aussagen können — abgesehen von Titan und den anderen genannten Metallen — auf Grund übergeordneter meallphysikalischer Gesetzmäßigkeiten noch nicht gegeben werden.the maximum required pressure is reduced. The improving. Effect of Titan and others Metals is based, as flawless series tests have shown, on both possibilities. Of the The mechanism of this surprising effect has not yet been fully explored in detail and in general Valid statements can - apart from titanium and the other metals mentioned - on Reason for overriding meal physical laws are not yet given.

Die Zulegierung von Titan in- Zündmetalle auf der Basis Mischmetall-Eisen mit Eisengehalten von 25 bis zu 40% ist Gegenstand eines noch nicht zum Stand der Technik gehörenden Verfahrens.. Der Zusatz von 0,05 bis 0,3 % Titan oder Zirkon oder deren Mischung zu pyrophoren Mischmetall-Eisen-Legierungen hat aber dort allein den Zweck, die Korngröße der pyrophoren Kristallart so weit zu verfeinern, daß das Strangpreßverfahren auch bei höheren Eisengehalten, z. B. von 25 bis 40%, ermöglicht wird, ohne daß die Pyrophorität der Legierung darunter leidet. Diese Kornverfeinerung hat aber nichts zu tun mit der erfindungsgemäßen Herabsetzung des Preßdruckes bzw. .dem reinigenden und auflegierenden Zusatz von Titan zu pyrophoren Mischmetall-Eisen-Legierungen mit einem Eisengehalt von 4,5 bis 40%.The addition of titanium in ignition metals based on mischmetal-iron with an iron content of 25 to 40% is the subject of a procedure that is not yet part of the state of the art Addition of 0.05 to 0.3% titanium or zirconium or a mixture of these to pyrophoric mixed metal-iron alloys but there it has the sole purpose of increasing the grain size of the pyrophoric type of crystal so far refine that the extrusion process even with higher iron contents, z. B. from 25 to 40%, allows without the pyrophoricity of the alloy suffering. This grain refinement but has nothing to do with the inventive reduction of the pressure or .dem cleaning and alloying addition of titanium to pyrophoric mischmetal-iron alloys with a Iron content from 4.5 to 40%.

Weiterhin ist es bekannt, pyrophore Massen in der Weise herzustellen, daß kleinstückige, anoxydierte seltene Erdmetalle mit anderen Metallen·, z. B. Vanadium, Molybdän, Titan oder Wolfram, zusammengepreßt und dann gesintert werden. Der Zusatz dieser Metalle dient aber nur dazu, die Härte und das spezifische Gewicht der Sinterlegierung zu ändern. Eine reinigende und auf legierende Wirkung der zugesetzten Metalle zu erschmolzenen Gußblöcken pyrophorer Mischmetall- ^lot> Eisen-Legierungen zum Zwecke der Erniedrigung des Preßdruckes bei der Strangpreß verformung ist aus diesen Literaturstellen weder bekannt noch zu entnehmen.Furthermore, it is known to produce pyrophoric masses in such a way that small-sized, anoxidized rare earth metals with other metals ·, z. B. vanadium, molybdenum, titanium or tungsten, pressed together and then sintered. The addition of these metals only serves to change the hardness and the specific weight of the sintered alloy. A cleaning and alloying effect of the added metals to melted ingots of pyrophoric mixed metal solder ^> iron alloys for the purpose of lowering the pressure during extrusion deformation is neither known nor to be inferred from these references.

Examples

i. 78,4% eines aus Monazitsand gewonnenen Mischmetalls werden mit 20% Eisen, 0,6% Magnesium, 1 % Zinn legiert. Die Härte der Legierung im Gußzustand beträgt 112 kg/mm², der er- forderliche Druck bei der Strangpreßverformung t. Werden dieser Legierung noch 0,6% Titan zülegiert, dann steigt die Härte der Legierung im Gußzustand auf 116 kg/mm², der für die Strangpreßverformung maximal nötige Preßdruck kann aber um 42% auf 19 t vermindert werden. ■ 2. Ein aus Bastnaesit gewonnenes Mischmetall wird mit 20,2% Eisen, 0,5% Magnesium, i°/o Zinn legiert. Der Gehalt an Mischmetall beträgt 78,4%. Die Härte dieser Mischmetall-Legierung beträgt im Gußzustand 89 kg/mm². Bei der Strangpreßverformung wird bei 480⁰ ein Preßdruck von benötigt. Werden zu 78,4% des gleichen Mischmetalls 19,5% Eisen, 0,5% Magnesium, 1% Zinn, 0,21 % Aluminium und 0,60% Titan zulegiert, dann beträgt die Härte der Legierungi. 78.4% of a misch metal obtained from monazite sand is alloyed with 20% iron, 0.6% magnesium, 1% tin. The hardness of the alloy in the as-cast state is 112 kg / mm ² , the pressure required for extrusion molding is t. If 0.6% titanium is added to this alloy, the hardness of the alloy in the as-cast state increases to 116 kg / mm ² , but the maximum pressure required for extrusion can be reduced by 42% to 19 t. 2. A misch metal obtained from bastnaesite is alloyed with 20.2% iron, 0.5% magnesium, i% tin. The mischmetal content is 78.4%. The hardness of this mischmetal alloy in the as-cast state is 89 kg / mm ² . In the case of extrusion molding, a compression pressure of ^{480 0 is required.} If 19.5% iron, 0.5% magnesium, 1% tin, 0.21% aluminum and 0.60% titanium are added to 78.4% of the same mixed metal, the hardness of the alloy is then

im Gußzustand 97,8kg/mm²; der für die Strangpreßverformung maximal nötige Preßdruck ist aber um 46% auf 12,5 t gefallen.in the as-cast state 97.8 kg / mm ² ; however, the maximum pressure required for extrusion deformation has fallen by 46% to 12.5 t.

3. Zu 74,6% eines aus Bastnaesit gewonnenen Mischmetalls werden 23,9% Eisen, 0,5 % Magnesium, ι %> Zinn.' legiert. Die Härte der Legierung im Gußzustand beträgt 98,8 kg/mm² und der Preßdruck bei der Strangpreßverformung 25 t. Werden hingegen 74,3°/» des gleichen Mischmetalls mit 23,4% Eisen, 0,5% Magnesium, i%> Zin, 0,11% Aluminium und 0,66% Titan legiert, dann steigt die Härte der Legierung im Gußzustand auf 104 kg/mm², der für die Strangpreßverformung maximal nötige Preßdruck fällt aber um 40% auf 15 t.3. To 74.6% of a misch metal obtained from bastnaesite 23.9% iron, 0.5% magnesium, ι%> tin. alloyed. The hardness of the alloy in the as-cast state is 98.8 kg / mm ² and the pressure during extrusion molding is 25 t. If, on the other hand, 74.3% of the same misch metal is alloyed with 23.4% iron, 0.5% magnesium, 1%> tin, 0.11% aluminum and 0.66% titanium, the hardness of the alloy increases in the as-cast state to 104 kg / mm ² , but the maximum pressure required for extrusion deformation falls by 40% to 15 t.

4. Zu 70,6% eines aus Bastnaesit gewonnenen Mischmetall werden 28 V» Eisen, 0,5 °/o Magnesium, 0,9% Zinn zulegiert. Die Härte der Legierung im Gußzustand beträgt 108 kg/mm², der Preßdruck4. 28% iron, 0.5% magnesium, 0.9% tin are added to 70.6% of a mischmetal obtained from bastnaesite. The hardness of the alloy in the as-cast state is 108 kg / mm ² , the pressing pressure

ao 38 t. Werden zu 69,7⁰Zo des gleichen, Mischmetalls 28,1% Eisen, 0,5°/» Magnesium, 1% Zinn, o,i2%> Aluminium und 0,7 %> Titan zulegiert, dann steigt die Härte der Legierung im Gußzustand auf Ι2Ό kg/mm², der für die Strangpreßyerformung maximal nötige Druck kann aber um 45 °/o auf 211 vermindert werden.ao 38 t. To be 69.7 ⁰ Zo of the same, mixed metal 28.1% iron, 0.5 ° / »magnesium, 1% tin, o, i2%> Aluminum and 0.7%> titanium alloyed, then increases the hardness of the alloy in the as-cast state to Ι2Ό kg / mm ² , but the maximum pressure required for extrusion molding can be reduced by 45% to 211.

Die erfindungsgemäße Zugabe von Titan sowie der anderen genannten Metalle zu den Mischmetall-Eisen-Legierungen mit Eisengehalten von 4,5 bis 40% ist von großer praktischer Bedeutung für die Herstellung von Zündmetallsträngen für die verschiedensten Anwendungsgebiete. Durch die Herabsetzung des für die Strangpreßverformung maximal nötigen Druckes in der Wärme wird nicht nur die praktische Verarbeitung dieser Legierungsart erleichtert, sondern auch die Haltbarkeit der hierzu notwendigen Preßwerkzeuge erheblich gesteigert. The addition according to the invention of titanium and the other metals mentioned to the mischmetal-iron alloys with iron contents of 4.5 to 40% is of great practical importance for the production of ignition metal strands for the various fields of application. By reducing the amount required for extrusion deformation maximum necessary pressure in the heat not only facilitates the practical processing of this type of alloy, but also the durability of the this required pressing tools increased significantly.

Claims

PATENT CLAIM:

Process for reducing the maximum required pressure for extrusion molding of pyrophoric alloys from mischmetal-iron for the production of ignition metal strands, characterized in that mixed metal-iron alloys with iron contents of 4.5 to 40% are such metals alone or as a mixture in amounts of 0.3 to 10%, preferably 0.6 to 1%, added or alloyed whose molar heat of formation, based on 1 gram atom of oxygen, is at least 110 is.

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