Przedmiotem niniejszego wynalazku jest sposób otrzymywania stopów zelazo-weglo¬ wych zapomoca wszelkich aparatów do to¬ pienia, oparty na wplywie siarki lub do¬ wolnego innego metaloidu na rozmieszcze¬ nie wegla oraz umozliwiajacy: 1. przeprowadzanie wegla w stan zwia¬ zany, 2. odweglanie stopów zelazo-weglowych przez utlenienie wegla w obecnosci strumie¬ nia utleniajacego, np. kwasu weglowego (dwutlenku wegla), 3. odsiarczanie i hartowanie tych sa¬ mych stopów, 4. otrzymywanie stali hutniczej, po od- powiedniem wyzarzeniu.Proces ten umozliwia dodatkowo: a, otrzymywanie stali, przy uzyciu, jako produktu wyjsciowego, stopu o duzej za¬ wartosci wegla, przyczem wegiel ten jest zwiazany, np, z siarka; b. przemiane zeliwa kowalnego odwe- glonego, zwanego zeliwem bialem, na stal przez odsiarczenie oraz nastepujace potem wyzarzenie; c. wytwarzanie zeliwa kowalnego sza¬ rego przez odweglenie, odsiarczenie i wy¬ zarzenie; d. otrzymywanie stali przez wprowa¬ dzanie wegla w obecnosci siarki, odwegla¬ nie, odsiarczanie, a w razie potrzeby rów¬ niez i wyzarzanie; c. wytwarzanie w calym stopie zelazo- weglowym lub jego czesci wegla, zwiazane¬ go z siarka, przez nasiarczanie podczas wy¬ robu fabrykacji albo po niej, a nastepniew razie potrzeby, ódweglanie, odsiarczanie i wyzarzanie.Proces wedlug wynalazku polega 4a przeprowadzeniu wegla, zawartego w masie, przeznaczonej do obróbki,, w zwiazek (np. zwiazek, zawierajacy siarke lub inny me- taloid, odgrywajacy podobna role), który, zgodnie z doswiadczeniami, umozliwia la¬ twe utlenienie tego wegla. Nastepnie czesc wegla usuwa sie zapomoca procesu utlenie¬ nia i zapomoca tego samego zabiegu reszte wegla przeprowadza sie w zwiazek tleno¬ wy wewnatrz metalu. Nastepnie, w razie potrzeby zapomoca odpowiedniej obróbki, usuwa sie nadmiar siarki (lub innych czyn¬ ników pomocniczych), która stosowano w pierwszej fazie obróbki.Wstepny zabieg przeprowadzania wegla w stan zwiazany polega na wprowadzeniu do stopu pewnej ilosci czynnika pomocni¬ czego, np. siarki. Siarke wprowadza sie w ilosci, dochodzacej co najmniej 0,10% wagi stopu, t. j. w stosunku, uwazanym dotych¬ czas w metalurgji za nienormalny.Za prawdopodobne wytlumaczenie zja¬ wisk, zachodzacych wewnatrz metalu, nale¬ zy przyjac wiazanie sie wegla, tlenu i siar¬ ki. W kazdym razie obecnosc siarki ulatwia wydzielenie wegla przez utlenienie, a mia¬ nowicie zapomoca wskazanego ponizej pro¬ cesu. Najodpowiedniejsza proporcja siarki do osiagniecia calkowitego odweglenia (1 j. odpowiadajaca wyzej wymienionej hypo- tezie) dochodzi do 10% zawartosci wegla, znajdujacego sie w stopie.Stop zelazo-weglowo-tlenowo-siarkowy, otrzymany w ten sposób, jest bardzo plyn¬ ny nawet w temperaturze stosunkowo ni¬ skiej i nadaje sie zwlaszcza do otrzymywa¬ nia odlewów o cienkich sciankach lub o zlo¬ zonym ksztalcie, zwlaszcza powierzchni odlewu.Wydzielenie wegla, przeprowadzonego w wyzej opisana postac zwiazana, usku¬ tecznia sie w obecnosci siarki, przez utle¬ nianie, najlepiej dzialaniem gazu utlenia¬ jacego, jak dwutlenku wegla, stale odna¬ wianego. Doswiadczenia wykazaly, ze jesli stop wprowadzic w zetkniecie na goraco z gazem nieodnawianym, zwlaszcza z dwu¬ tlenkiem wegla, to nastepuje nietylko utle¬ nienie wegla, ledz takze utlenienie zela¬ za.Przeciwnie natomiast, jesli w zetkniecie z obrabianym stopem wprowadzac coraz to nowe ilosci gazu utleniajacego, a mianowi¬ cie dwutlenku wegla, to utlenia sie tylko we¬ giel. A zatem zgodnie z wynalazkiem odwe- gla sie stopy zelazo-weglowe, poddajac je w odpowiedniej temperaturze, zaleznej od ich poczatkowej zawartosci wegla, a wiec wynoszacej np. 800 do 1000°C, dzialaniu srodka utleniajacego, np. dwutlenku we¬ gla. Szybkosc odweglania jest funkcja tem¬ peratury, wskutek tego tez w stosunku do stopu o danym skladzie zawsze mozna do¬ kladnie ustalic czas odweglania, w zalez¬ nosci od temperatury i od grubosci obra¬ bianych przedmiotów oraz od stosunku objetosci przedmiotów do pojemnosci pieca.Nalezy zaznaczyc równiez, ze panujac nad procesem odweglania, mozna go pro¬ wadzic w taki sposób, zeby w zelazie pozo¬ stawala zgóry okreslona ilosc wegla.Odweglanie pociaga za soba zaledwie czesciowe odsiarczenie, wobec czego nad¬ miar siarki nalezy koniecznie usunac.Zgodnie z wynalazkiem niniejszym za¬ bieg ten uskutecznia sie przez ogrzewanie do wlasciwej temperatury, najlepiej 800 do 900°C, po którem nastepuje hartowanie, np. woda.To podniesienie temperatury z nastepu- jacem potem hartowaniem ma na celu wy¬ dzielenie siarki i nadmiaru tlenu, zawar¬ tych w stopie, dzieiki zwarciu sie czasteczek, powodowanemu przez ten zabieg. Nastep¬ nie stop wyzarza sie w okolo 600° w celu przeprowadzenia pozostalego wegila w stan, umozliwiajacy kucie stopu, otrzymanego o- statecznie. Nalezy zaznaczyc, ze ten proces odsiarczania nadaje sie we wszystkich tych — 2 —przypadkach, w których stop zelazny za¬ wiera siarke albo tlen w nadmiarze.Sposób, wymieniony powyzej, nadaje sie do róznych celów; w celu lepszego wy¬ jasnienia podano 5 jego zastosowan prak¬ tycznych, traktowanych jedynie, jako przy¬ klady, nieograniczajace zakresu wynalazku.Przyklad 1. Otrzymywanie bloków sta¬ lowych. Jak juz zaznaczono powyzej, stopy zelazne, zawierajace wegiel, tlen i siarke, sa bardzo plynne i mozna je doskonale odlewac. Przygotowuje sie wiec stop o tak duzej zawartosci wegla i siarki, zeby po odwegleniu go w odpowiednim stopniu po¬ zostala w nim pewna ilosc wegla, odpowia¬ dajaca skladowi zadanej stali.Stop wyjsciowy, zawierajacy np. lacz¬ nie 3% wegla, 0,50% krzemu, 0,20% man¬ ganu, 0,30% siarki i 0,10% fosforu, odlewa sie, jak zwykle zeliwo, w celu nadania o- statecznego ksztaltu wytwarzanemu przed¬ miotowi. Przedmiot ten poddaje sie nastep¬ nie odwegleniu, t. j. usunieciu wegla, zwia¬ zanego z siarka, w warunkach (co do cza¬ su i temperatury), zaleznych od grubosci przedmiotu. Nastepnie usuwa $ie siarke za¬ równo przez ogrzewanie do okolo 850° Jak i przez nastepfte hartowanie woda, po któ- rem stosuje sie wyzarzanie w przyblizeniu w 600^C. Odlew, wykazujacy zawartosc wegla, odpowiadajaca zeliwu, zostaje prze¬ ksztalcony w ten sposób na przedmiot, któ¬ rego materjal posiada wszystkie charakte¬ rystyczne cechy stali. Wychodzac ze stopu, wymienionego powyzej, po odwegleniu, hartowaniu i wyzarzeniu otrzymuje sie stal o nastepujacym skladzie: wegla zwiazanego ,, grafitowego siarki manganu krzemu fosforu 0,60% slady 0,15% 0,20% 0,50% 0,10% Proces ten pozwala wiec na otrzymywa¬ nie wszelkich przedmiotów, nawet o bar¬ dzo nieznacznej grubosci przy wszelkiej? za¬ wartosci wegla, jedynie przez odlewanie bez koniecznosci stosowania innych zabie¬ gów.Przyklad 2. Przemiana stopów kowal- nych zeliwa bialego na stal. Jesli podczas wyrobu stopów kowalnych z zeliwa bialego sposobem Reamur'a zamiast stopu o malej zawartosci siarki, która sprzyja wytwarza¬ niu sie zwiazków zelazo-krzemowych, zasto¬ sowac stop o duzej zawartosci siarki, umoz¬ liwiajacej zwiazanie calkowitej ilosci we¬ gla z tlenem i siarka, to po odwegleniu, od¬ siarczeniu metalu przez hartowanie i po wyzarzeniu otrzymuje sie stal.Przyklad 3. Otrzymywanie stopów ko¬ walnych czarnych. Stwierdzono, ze 2 sto¬ py: zelazo-weglowo-krzemowy i zelazo-we- glowo-siarkowy mieszaja sie ze soba jedy¬ nie w tym przypadku, Jezeli sa stapiane jednoczesnie w tym samym aparacie do to¬ pienia.W przeciwienstwie do tego, jesli zmie¬ szac dwa stopy, wytworzone w róznych a- paratach, to pierwszy stop kieruje sie ku srodkowi, a drugi, wykazujacy inna gestosc, otacza go dokola.Opierajac sie na tej zasadzie zgodnie z wynalazkiem, przy odlewaniu jak wyzej, otrzymuje sie zeliwo szare. Bloki, odlane w tych warunkach, odwegla sie w naczyniu za- mknietem lub sposobem, opisanym powyzej, w obecnosci srodka utleniajacego, a miano¬ wicie dwutlenku wegla, az do usuniecia zwiazanego stanu wegla. Tak otrzymany metal, odsiarczony i wyzarzony, wykazuje wszelkie wlasciwosci doskonalego kowalne- go zeliwa szarego oraz te zalete, ze nie zmie¬ nia swej budowy nawet w wysokiej tempe¬ raturze. Kowalnosc i wytrzymalosc sa funk¬ cja zalezna od dajacej sie regulowac gru¬ bosci warstwy przenikania siarki, która to warstwe mozna uwazac za odweglona.Przyklad 4. Ulepszenie stali lanych.Jakosc stali jest funkcja rozmieszczenia we¬ gla, zawartego w stopie. — 3 —W obecnosci krzemu otrzymuje sie struk¬ ture grafitowa, wplywajaca szkodliwie na wytrzymalosc stopu.A zatem postepowanie polega na wpro¬ wadzeniu wegla w obecnosci siarki, nastep¬ nie na odweglaniu i odsiarczaniu, a takze wyzarzaniu.Przyklad 5. Utwardzanie zeliwa albo stopów zelaznych. Jesli w wysokiej tempe¬ raturze wprowadzic stop zelazo-weglowy w zetknieciu z siarka albo innym zwiazkiem siarkowym, to wegiel, bezposrednio w ze¬ tknieciu z siarka, laczy sie i przyjmuje po¬ stac, sprzyjajaca osiagnieciu potrzebnego stwardnienia.Proces mozna stosowac w nastepujacych przypadkach. a. w chwili odlewania: mianowicie wpro¬ wadzajac siarke w jednem lub kilku okre¬ slonych miejscach, i b. przy wyrobie wszelkich przedmiotów odlewanych albo wszelkich stopów, podda¬ wanych dzialaniu ciepla w wysokiej tempe¬ raturze w obecnosci siarki.Siarke, znajdujaca sie na powierzchni, mozna badz to pozostawic w wykonczonym odlewie, badz tez zastosowac odweglanie i odsiarczanie, jak podano powyzej.Niniejszy wynalazek pozwala na otrzy¬ mywanie, jako nowych produktów przemy¬ slowych, zeliwa i stopów posrednich, a wiec wszelkiego rodzaju zeliwa i stopów, w któ¬ rych zawartosc siarki przekracza 0,10% w stopie ostatecznym (ilosc dopuszczalna wo- góle w metalurgji, jako maksimum). Obej¬ muje on równiez zeliwa albo stopy, w któ¬ rych wegiel znajduje sie w stanie zwiazania z siarka, przyczem ilosc siarki wynosi 10% w stosunku do wegla.Poziwala on równiez na otrzymywanie bloków (przedmiotów) stalowych przez o- dlewanie stopu, zawierajacego wegiel, zwia¬ zany z siarka, oraz przez nastepujace potem odweglanie i odsiarczanie.Poza tern pozwala na otrzymywanie szarego zeliwa kowalnego, w którem war¬ stwa zewnetrzna zostala odweglona i odsiar¬ czona w dowolnym stopniu oraz wyzarzona, a takze zeliwo biale lub wszelkie inne stopy podobne, odweglone badz to zapomoca pro¬ cesu powyzszego, badz tez zapomoca wszel¬ kiego innego procesu, wyzyskujacego wlasci¬ wosci dwutlenku wegla, badz tez zapomoca odpowiednich innych srodków, i przerabiane nastepnie na stal hutnicza lub niehutnicza przez hartowanie, po którem moze nastepo¬ wac wyzarzanie. PL