Pierwszenstwo: 30 kwietnia .1938 r. (Stany Zjednoczone .Ameryki), Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wprowadzania olowiu do stali. Dotyczy to przede wszystkim gatunków stali, nadaja¬ cych sie do pbróbki na automacie. Nie ogranicza sie on jednak wylacznie do tych gatunków stali i dotyczy równie dobrze kazdego typu stali, dajacej sie obrabiac mechanicznie.Na ogól wytwórcy stali, poslugiwali sie. dotychczas przewaznie siarka, jako sklad¬ nikiem uznanym za najlepszy do polepsza¬ nia obrabialnoscL stali. Na przyklad- wszy¬ stkie stale, dajace sie obrabiac na automa¬ cie, posiadajace dokladnie ustalona i uzna¬ na klasyfikacje w przemysle stalowym, za¬ wieraly siarke w wiejkszej ilosci. Society of Au,tomative Engineers ustalilo normy do stali obrabianych na automatach o szcze¬ gólnie korzystnym skladzie chemicznym.Tabela I podaje sklad chemiczny podob¬ nych stali.- S. A, E.Nr 1112 X 1112 Wegiel o ' ,'o 0,08 — 0,16 0,08 — 0,16 Tabela I.Mangan 0/ 0,60 — 0,90 0,60 — 0,90 . » Fosfor 0 /'O 0,09 — 0,13 0,09 — 0,13 Siarka % 0,L0 _ 0,20 0,20 — 0,30S. A. E.Nr 1115 1120 X 13.4 X 1315 X 1330 X 1335 X 134J Wegiel 0 . ¦ /() i-fl0 — 0,2\i 0,15 — 0,25 0,10 — 0,20 0,10 — 0,20 0,25 - 0,35 0,3j — 0,40 0^5 — 0,45 Mangan % v,70 — 1,00 u,63 - 0,93 i,00 - 1,33 i,30 — 1,63 i,35 — 1,65 1,35 - 1,65 1,35 — 1,65 Fosfor n '0 0,045 max. 0,045 max. 0,145 max. 0,045 max. 0,045 max. 0,145 max 0,045 max.Siarka o /o 0,075 — 0,15 0,075 - 0,15 0,075 — 0,15 0,075 — 0,15 .0,075 — 0,15 0,075 — 0,15 0,075 - 0,15 Nalezy zaznaczyc, ze wszystkie te stale charakteryzuje zawartosc siarki (0,075 — 0,300%) wyzsza niz w stalach, nie podda¬ wanych obróbce na automatach- Mczna powiedziec, ze ta zwiekszona zawartosc •iafki stanowi ogólnie przyjety sposób po¬ lepszenia! stopnia obrabialnosci stali i na¬ dania im wlasciwosci dajacych sie obra¬ biac na automatach.Jednakze ta, stosunkowo duza zawartosc siarki posiada pewne strony ujemne, po- * woduje bowiem nieraz trudnosci przy ob¬ róbce stali na goraco, np. przy walcowaniu.Mimo to poddaje sie zazwyczaj wlasnie takie stale, zawierajace stosunkowo duzo siarki, obróbce na goraco i to w tempera¬ turach wyzszych, niz temperatura obróbki na goraco stali o mniejszej zawartosci siarki. Z tego wzgledu czysto stosuje sie w hutnictwie przy zwiekszonej zawartosci siarki stosunkowo duza zawartosc manga¬ nu, w celu zmniejszenia kruchosci stali na goraco, czyli w celu unikniecia kruchosci wzglednie braku wytrzymalosci stali ogrza¬ nej do temperatury czerwonego zaru. Po¬ za tym stosowanie zbyt duzej zawartosci siarki w stali, nawet w granicach przedsta¬ wionych w tabeli I, moze nadac stali nie¬ pozadane wlasnosci fizyczne, jak np. ma¬ la rozciagliwosc.W pewnych warunkach zwiekszona za¬ wartosc fosforu polepsza obrabialncsc sta¬ li. Dotyczy to zwlaszcza stali o malej za¬ wartosci wegla, które sa stosunkowo miek¬ kie i miaja sklonnosc do ,,ciagniecia sie" podczas obróbki. Jest rzecza znana, ze zwiekszenie zawartosci w stali fosforu mo¬ ze zapobiec wystepowaniu tego ujemnego zjawiska. Istnieja jednak granice polep¬ szania obrabialnosci stali przez zwieksze¬ nie zawartosci w niej fosforu. Zbyt duza za¬ wartosc fosforu w stali moze niepozadanie zwiekszyc jej twardosc i obnizyc zadana ciagliwosc. W niektórych gatunkach stali pewien stopien ciagliwosci jest konieczny, nie mozna wiec stosowac wiekszej zawar¬ tosci fosforu w stali do obróbki na 'auto¬ matach z powodu zmniejszenia sie jej ciag¬ liwosci.Stale bessemerowskie zwykle lepiej na¬ daja sie do obróbki na automatach niz sta¬ le martenowskie. Jednakze koszty produk¬ cji stali bessemerowskiej sa obecnie nieco wieksze niz martenowskiej oraz trudniej¬ sze jest otrzymywanie stali bessemerow¬ skiej o zamierzonym skladzie chemicznym, ponadto niektóre -stalownie nie posiadaja pieców bessemerowskich. Zarówno- z tych jak i z innych jeszcze wzgledów w ciagu ostatnich lat popyt na stale martenowskie znacznie wzrósl. Zatem zastosowanie do tego celu stali martenowskich, posiadaja¬ cych obrabialnosc tak samo dobra, jak i stale bessemerowskie, byloby bardzo po¬ zadane. Dotychczas nie mozna bylo uzy¬ skac tego przez zwiekszenie zawartosci w stali siarki bez szkodliwego wplywu na inne jej wazne cechy fizyczne.Chociaz osiagnieto znaczny postep pod wzgledem polepszenia obrabialnosci stali, glównie przez zwiekszenie zawartosci w niej siarki, i chociaz obecnie wytwarza _ 2 -sie co najmniej 9 gatunków stali, objetych normami Z.A.E., pozwalajacych na wybra¬ nie z posród nich stali o zadanej obrabial- nosci i cechach fizycznych, to jednak wciaz jeszcze odczuwa sie potrzebe polepszenia stopnia obrabialnosci stali, obrabianej na automatach. Dotyczy to zwlaszcza tych przypadków, gdy polepszenie obrabialno¬ sci stali mozna uzyskac 'bez ujemnego wplywu na jej inne pozadane wlasciwosci, jak np. odpowiednia ciagliwosc i inne wla¬ sciwosci fizyczne. Przeprowadzono szcze¬ gólowe badania sposobów polepszania wla¬ sciwosci siali obrabianej na automatach, przy czym zmieniano ich sklad chemiczny, Wdano nowe sposoby dodawania takich pierwiastków jak siarka, fosfor, mangan i wegiel, oraz zmieniano zawartosc w stali tlenu.Wynalazek niniejszy opiera sie przede wszystkim na stwierdzeniu, ze* obrabialnosc stali mozna znacznie polepszyc przez wpro¬ wadzenie do niej olowiu, badz zamiast czesci lub calkowitej ilosci siarki, stosowa¬ nej zwykle w stalach obrabianych na auto¬ matach, jako dodatek do tej siarki, badz tez przez wprowadzenie olowiu w odpo¬ wiednich ilosciach do takich gatunków sta¬ li, które zwykle nie sa poddawane obróbce na automatach. W przeciwienstwie do ogól¬ nej opinii badaczy w tej dziedzinie stwier¬ dzono, ze mozna korzystnie wprowadzic olów do roztopionej stali, jezeli wprowa¬ dza sie go w odpowiednich ilosciach i w od¬ powiedni sposób. Ponadto stwierdzono, ze wprowadzony w ten sposób olów znacznie polepsza obrabialnosc stali, bez widoczniej - szej zmiany jej pozadanych wlasnosci me¬ chanicznych i bez powodowania niekorzyst¬ nego oddzialywania zawartej w stali siar¬ ki. Nowosc tego wynalazku podkresla jesz¬ cze fakt, ze wielu badaczy stwierdzilo, iz olów nie rozpuszcza sie w zelazie.Wiadomo jest równiez, ze w niektórych dawniejszych patentach proponowano wprowadzenie olowiu do materialów zelaz¬ nych, lecz to dotyczylo wprowadzenia olo¬ wiu do zeliwa lub specjalnej stali stopow&j, wzglednie bylo oparte w wiekszym lub mniejszym stopniu na ogólnej mysli prze¬ wodniej, ze wprowadzenie olowiu mialo za zadanie oczyszczenia lub zmiane wlasci¬ wosci stali ze wzgledu na zmniejszenie ble¬ dów odlewniczych. W niektórych przypad¬ kach proponowano wprowadzanie takiej ilosci olowiu, jaka stala w sprzecznosci z wymaganiami produkcji i rynku zbytu stali. W kazdym razie zaden ze znanych sposobów nie podaje technicznego rozwia¬ zania tego zagadnienia, ani nawet nie wspo¬ mina, ze dodatek olowiu do stali moze spo¬ wodowac polepszenie jej stopnia obrabial¬ nosci. W szczególnosci, o ile wiadomo, za¬ den z dotychczasowych sposobów wprowa¬ dzania olowiu do stali nie mial na celu po¬ lepszenia obrabialnosci stali obrabianych na automatach, bez wzgledu na to, czy byl on wprowadzony sam, lub lacznie z siarka, lub jakimkolwiek innym pierwiastkiem.Dodawano olów do stali w rózny sposób, co bedzie szczególowiej omówione w dal¬ szej czesci opisu. Stwierdzono przy tym, ze niektóre sposoby ^wprowadzania olowiu sa o wiele bardziej skuteczne, dzieki czemu stanowia znaczny postep w stosunku do wszelkich dawniejszych technicznych spo¬ sobów. Dokladna postac, w jakiej olów znajduje sie w gotowej stali, skoro wpro¬ wadzi sie go wedlug wynalazku niniejsze¬ go, nie jest dotychczas ostatecznie znana.Wiadomo jednak, ze stale zawierajace olów, wprowadzony wedlug wynalazku ni¬ niejszego, posiadaja pewna charaktery¬ styczna mikrostrukture, która mozna wy¬ kazac metalograficznie, przy czym struktu¬ ra ta jest charakterystyczna dla zawiera¬ jacych olów stali o lepszej obrabialnosci.Przy wprowadzaniu,olowiu do roztopio¬ nej stali stwierdzono, ze wprowadzenie go na powierzchnie roztopionej stali w posta¬ ci wiekszych bloków, nie jest korzystne, gdyz olów czesto opada odrazu na dno ka-pieli i tylko bardzo mala jego ilosc zostaje rozproszona w stali, a wieksza czesc -wpro¬ wadzonego olowiu znajduje sie zwykle na dnie kapieli. Równiez przy wprowadzaniu olowiu w postaci brylek czy zbyt duzych czastek, brylki te czy czastki osadzaja sie osobno na dnie, lub zbijaja sie w bardziej lub mniej jednolita mase, która takze osia¬ da na dnie kapieli. Oczywiscie ze olów, obsiadlszy raz na dnie kapieli metalowej, tworzy tam osobna warstwe i nie zostaje w znaczniejszym stopniu równomiernie roz¬ mieszczony w masie kapieli. W rezultacie blok odlany z takiej stali wykazuje tak mala zawartosc olowiu rozproszonego w nim, ze nie oddzialywa ona na wlasciwosci stali. Okazalo sie np. bardzo pozadanym wprowadzenie olowiu do kapieli roztopio- stop olów-cyna-antymon w stosunku 1:1:1, blyszcz olowiu czysty olów stóp olów-cyna ,, olów-miedz-cyna minia fosforan olowiu stop olów-cyna ,, olów-wapn ,, olów-bizmut ,, olów-arsen ,, olów-kadm ,, olów-tellur ,, olów-antymon ,, olów-lit ,, olów-cynk ,, olów-sód ,, olów-miagnez ,, olów-mangan-zelazo „ Pb-Fe-S.Doswiadczenia wykazaly, ze mozna wprowadzac olów do stali w polaczeniu ze wszystkimi wymienionymi substancjami, przy czym uzyskano wydajnosc 15—64% w stosunku do ilosci dodanego olowiu. Wy¬ dajnosc ta zalezy od szeregu czynników.Przedluzenie czasu miedzy wprowadza¬ nej stali jako skladnika blyszczu olowiu, zawierajacego okolo 86,6% Pb i 13,4% S.Mozna równiez wprowadzac olów do roz¬ topionej stali w postaci silnie rozdrobnionej lub w postaci stosunkowo malych bry¬ lek czy kawaleczków metalicznego olowiu, np. w postaci srutu ,,jeleniego" lub srutu ,,b, b.'\ Mozna go równiez wprowadzac w postaci kostek o wielkosci okolo 2,6 cm, najlepiej jednak wprowadzac go w postaci bardziej rozdrobnionej np. o wielkosci ziarn, przechodzacych przez sito o 2 — 10 oczek na cm2.Mpzma wprowadzac olów do roztopionej stali, w celu polepszenia jej obrabialnosci, w wielu rozmaitych postaciach. Niektóre z nich, uzywane przy próbach, podano w nastepujacym zestawieniu: PbS, 60% Pb, 40% Sn, 32% Pb, 66% Cu, 2% Sn, PbO, Pb3/P04/2, 1, 5% Sn i reszte stopu stanowi olów, 0,6% Ca ¦ 3% Bi „ „ 1,1% As 0,5% Cd — 1,6% Cd 0,1% Te 1,7% Sb 0,1% Li reszte stopu stanowi. Pb 0,3%-0,9% Zn . „ 0,3% Na 0,3% Mg 20% Pb, 46% Mn, 33% Fr. PbS. FeS (64% Pb, 13% Fe, 17% S) niem olowiu do stali, a odlewaniem jej, zwieksza, zdaje sie, ilosc olowiu zawartego w stali w stosunku do ilosci dodanej, zwlaszcza jezeli stal poddaje sie przy tym wstrzasom lub krazeniu. Wydajnosc byla korzystniejsza przy wprowadzaniu olowiu w stosunkowo mniejszych dawkach, jak np. - 4 -0,4%, niz przy stosowaniu duzych porcji, np. 1,5%. Chemiczny sklad stali w pewnym stopniu oddzialywa na ilosc olowiu zatrzy¬ manego w stali, lecz ta zaleznosc nie zo¬ stala dotychczas jeszcze scisle okreslona.Jak podano w dalszym ciagu opisu, olów dodawano do stali o róznych skladach che¬ micznych.Stopien rozpuszczalnosci olowiu w roz¬ topionej stali nie jest dokladnie znany, uzyskano jednak stal zawierajaca 0,53% olowiu i stwierdzono, ze az do tej ilosci wzrastajaca zawartosc olowiu ulepsza co¬ raz to bardziej obrabialnosc stali. Przy do¬ datku olowiu w ilosci 0,80%—1,5% stwier¬ dzono, ze pewna czesc olowiu wykazuje tendencje do osadzania sie na dnie pieca z powodu swego duzego ciezaru wlasciwe¬ go. Jest jednak rzecza prawdopodobna, ze przy dlugim utrzymywaniu stali w tempe¬ raturze jej topnienia przez dluzszy czas i przy korzystnym sposobie wprowadzania olowiu, zawartosc jego w stali mozna zwiekszyc powyzej 0,53%, co stanowilo maksymalna zawartosc.Przeprowadzono równiez scisle badania nad dodawaniem olowiu do stali, zawiera¬ jacych stosunkowo duzo siarki, np. okolo 0,20% S, i stosunkowo malo siarki, okolo 0,03% S. Wydaje sie, ze nie ma zasadni¬ czej róznicy w ilosci olowiu zatrzymanego w stali, ani we wzglednej zawartosci olo¬ wiu. Przekonano sie, ze dodatek olowiu do stali zarówno o malej, jak i o duzej zawar¬ tosci siarki w sposób widoczny polepsza ich obrabialnosc. Przy dodawaniu olowiu w po¬ staci blyszczu wzrasta zawartosc siarki w stali wskutek przechodzenia do stali siar¬ ki zawartej w blyszczu.Wprowadzajac olów do stali, zawieraja¬ cej 0,80 — 1,35% manganu, uzyskiwano zasadniczo taka sama zawartosc olowiu w stali i taki sam stopien polepszenia obra- bialnosci jej. Podobnie dodawano olów do stali o zawartosci 0,03 i 0,25% krzemu, bez widocznych róznic w zawartosci olowiu w stali i w jego wplywie na obrabialnosc.Drukarnia Panstwowa Nr Doswiadczenia wykazaly, ze olów mozna dodawac w róznych fazach procesu wytwa¬ rzania stali.Olów w rozmaitych postaciach, jak olów metaliczny, siarczek olowiu i inne zwiazki dodawano do roztopionej kapieli metalo¬ wej. Dodawano go równiez do kadzi odlew¬ niczej przy spuscie stali z pieca lub prze¬ lewaniu z wiekszej kadzi. Jakkolwiek moz¬ na wprowadzac olów bezposrednio do wsa¬ du, np. w piecach martenowskich, nalezy jednak unikac tego, gdyz zachodzi obawa, ze olów roztopi sie wczesniej i spowoduje uszkodzenie ogniotrwalego wylozenia pie¬ ca, czego sie unika przy wprowadzaniu olo¬ wiu po*roztopieniu stali. Najkorzystniejsze sposoby dodawania olowiu sa nastepujace: Dodawanie olowiu do roztopionej kapieli stalowej bezposrednio przed spustem stali, lub wprowadzanie go do kadzi odlewniczej podczas spustu roztopionej stali. PL