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Verfahren zum Entzundern bzw. zur Oberflächenabtragung von Halbzeug aus Stahl
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Entzundern bzw. zur Oberflächenabtragung von Halbzeug von grossem oder kleinem Querschnitt aus Kohlenstoffstahl, legiertem Stahl oder Edelstahl.
Der Ausdruck"Halbzeug"bedeutet hier sowohl massive Stahlprodukte, wie Blöcke, Vorblöcke, Stabmaterial, Grobblech, Brammen u. ähnl., als auch Formen mit kleinem Querschnitt, wie z. B.
Rundeisen und Drähte. Halbzeug aus Stahl enthält an seiner Oberfläche oft anhaftenden Zunder oder unerwünschte Oberflächendefekte und Fehler, wie z. B. Grate, Sprünge, Schuppen und Schlackeneinschlüsse, die vor der nächstfolgenden Behandlung, wie z. B. Walzen, auf die endgültigen Abmessungen entfernt werden müssen.
Das Hauptziel der Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Entfernen von Zunder und/oder Oberflächendefekten von Stahlgegenständen, das einfach, wirtschaftlich, rasch und wirksam ist.
Erfindungsgemäss wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass die zu behandelnden Stahlgegenstände in ein Bad aus flüssigem Eisen, das zumindest 0, 040/0 Kohlenstoff enthält, bis zur Abtragung des Zunders bzw. einer gewünschten Stärke des Metalls von der Aussenfläche des Werkstückes getaucht werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auf Kohlenstoffstähle, legierte Stähle sowie auch auf Edelstähle anwenden. Die Oberfläche wird natürlich in einem gewissen Masse neuerlich oxydieren, wenn das Werkstück im warmen Zustand der Luft ausgesetzt wird. Dies kann man während des Transportes des Werkstückes zum nächsten Verarbeitungsschritt oder während des Abkühlens auf eine Temperatur, bei welcher keine Reaktion stattfinden kann, durch eine Anzahl von Methoden, wie z. B.
Schutz durch ein Inertgas wie Argon, Bestreichen mit einem als Schutz wirkenden Flussmittel oder Anwendung von Vakuum, verhindern.
Das Eintauchen des Werkstückes kann durch Hineinsenken in das Bad vorgenommen werden, doch sind auch andere Methoden möglich. Bei der Behandlung einer länglichen Form, wie z. B. eines Drahtes, Stabes oder im Strangguss gegossenen Knüppels oder einer Bramme, kann es vorteilhaft sein, das Werkstück kontinuierlich durch das Bad zu führen. Dies lässt sich durch Bewegung des Werkstückes durch das Bad hindurch erzielen. Eine andere Methode besteht darin, flüssiges Metall über die zu behandelnde Oberfläche strömen zu lassen.
Das Bad aus flüssigem Eisenmetall muss nur eine geringfügige Menge von Kohlenstoff enthalten, d. h. zirka 0, 040/0 ; solche Zusammensetzungen werden als niedrig gekohlte Eisenbäder bezeichnet. Die Bäder enthalten jedoch vorzugsweise höhere Kohlenstoffmengen, u. zw. bis zu zirka 4, 40/0. Zur Verwendung als Badmaterial gemäss der Erfindung eignen sich insbesondere flüssiges Gusseisen oder Roheisen.
Mittels der Erfindung lässt sich an der Oberfläche festhaftender Zunder von Halbzeug aus Stahl, das sich auf einer Temperatur von zirka 816 bis zirka 12600C befindet, durch Eintauchen in ein Bad aus flüssigem Roheisen mit einer Temperatur von zirka 1204 bis zirka 15380C entfernen. Die freiliegende Aussenhaut des Stahls lässt sich durch fortgesetztes Eintauchen eine geeignete Zeitspanne lang bis zu einer bestimmten Tiefe entfernen. Bei der Behandlung von Kohlenstoffstahl und legiertem Stahl stellten sich Eintauchzeiten von zirka 30 sec als zur Entfernung von starkem Ofenzunder und zur Reinigung der
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Stahloberfläche bis auf einen für Warmwalzen günstigen Zustand als ausreichend heraus. Edelstahl jedoch benötigt bei vergleichbarer Badtemperatur und-Zusammensetzung ungefähr die doppelte Eintauchzeit von Kohlenstoffstahl.
Die folgenden Beispiele veranschaulichen die Durchführung der Erfindung für verschiedene Stahlarten. Für jedes Beispiel wurde ein Stab der angegebenen Zusammensetzung und mit Abmessungen von zirka 2, 5 x 2, 5 x 61 cm in einem elektrischen Ofen mit einer Temperatur von 982 C zirka 18 h lang erwärmt, um starke Verzunderung hervorzurufen. In einem Induktionsofen wurde ein Bad der angegebenen Zusammensetzung erschmolzen und auf die angegebene Temperatur gebracht. Der glühende Stab wurde dann bis in eine Tiefe von 30,5 cm eingetaucht und eine bestimmte Zeit lang im Bad gehalten, dann entnommen, auf Raumtemperatur abgekühlt und auf die abgetragene Materialmenge und die Oberflächenqualität untersucht.
In allen Fällen war der Zunder zur Gänze entfernt, ebenso die angegebene Menge des Grundmetalls, wobei eine für weitere Verarbeitung geeignete saubere Metalloberfläche zurückblieb. Bei Kühlung in Argon blieb die Oberfläche sauber, bei Kühlung in Luft trat das erwartete Ausmass an neuerlicher Oxydation ein. Die Versuchsbedingungen und die erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle I dargestellt.
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Tabelle I
EMI3.1
<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Geprüftes <SEP> Muster <SEP> Zusammensetzung <SEP> des <SEP> Bades <SEP> Badtemperatur <SEP> Liquidus-Eintauchzeit <SEP> Tiefe <SEP> des <SEP> abgetragenen
<tb> Oc <SEP> Temperatur <SEP> sec <SEP> Materials
<tb> %C <SEP> % <SEP> Mn <SEP> % <SEP> Si <SEP> (1) <SEP> C <SEP> Zunder <SEP> (6) <SEP> Metall
<tb> mm <SEP> mm <SEP>
<tb> 1 <SEP> unlegierter <SEP> Stahl <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 86 <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 1416 <SEP> 1146 <SEP> 30 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 0, <SEP> 9 <SEP>
<tb> 2 <SEP> unlegierter <SEP> Stahl <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 1449 <SEP> 1149 <SEP> 35 <SEP> 3, <SEP> 8 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 3 <SEP> unlegierter <SEP> Stahl <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 31 <SEP> 1, <SEP> 04 <SEP> 1427 <SEP> 1282 <SEP> 30 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 0,
<SEP> 9 <SEP>
<tb> 4 <SEP> unlegierter <SEP> Stahl <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 31 <SEP> 1, <SEP> 04 <SEP> 1430 <SEP> 1282 <SEP> 45 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 5 <SEP> unlegierter <SEP> Stahl <SEP> 4, <SEP> 0--1427 <SEP> 1166 <SEP> 20 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 8 <SEP> (2)
<tb> 6 <SEP> unlegierter <SEP> Stahl <SEP> 0,04 <SEP> 0, <SEP> 48 <SEP> 0, <SEP> 04 <SEP> 1596 <SEP> 1535 <SEP> 25 <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> 6, <SEP> 4 <SEP>
<tb> 7 <SEP> 91o <SEP> Nickelstahl <SEP> 4, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 86 <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 1371 <SEP> 1146 <SEP> 30 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 5 <SEP>
<tb> 8 <SEP> 91o <SEP> Nickelstahl <SEP> 4, <SEP> 1 <SEP> 0, <SEP> 35 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 1460 <SEP> 1149 <SEP> 35 <SEP> 3, <SEP> 2 <SEP> 1, <SEP> 0 <SEP>
<tb> 9 <SEP> 90/0 <SEP> Nickelstahl <SEP> 2, <SEP> 9 <SEP> 0, <SEP> 31 <SEP> 1,
<SEP> 04 <SEP> 1432 <SEP> 1282 <SEP> 30 <SEP> 3,2 <SEP> 0,9
<tb> 10 <SEP> Mayari-R. <SEP> Stahl <SEP> (3) <SEP> 2, <SEP> 3-0, <SEP> 86 <SEP> 1399 <SEP> 1343 <SEP> 30 <SEP> 2, <SEP> 4 <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> (4) <SEP> (5)
<tb> 11 <SEP> 304 <SEP> Stainless-Stahl <SEP> (7) <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 86 <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 1432 <SEP> 1130 <SEP> 60 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 0 <SEP> (4)
<tb> 12 <SEP> Edelstahl <SEP> 304 <SEP> 3, <SEP> 0 <SEP> 0, <SEP> 27 <SEP> 0, <SEP> 13 <SEP> 1521 <SEP> 1282 <SEP> 30 <SEP> 2, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 4 <SEP>
<tb>
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<tb>
<tb> (1) <SEP> Die <SEP> Liquidus-Temperaturen <SEP> für <SEP> die <SEP> obige <SEP> Tabelle <SEP> werden <SEP> nur <SEP> aus <SEP> dem <SEP> Kohlenstoffgehalt <SEP> berechnet, <SEP> der <SEP> Silizium- <SEP> und <SEP> der <SEP> Magnesiumgehalt <SEP> wird <SEP> vernachlässigt.
<SEP> Würde <SEP> man <SEP> auch <SEP> letzteres <SEP> berücksichtigen, <SEP> so <SEP> ergäben <SEP> sich <SEP> etwas <SEP> andere <SEP> Werte.
<tb>
(2) <SEP> Bei <SEP> Beispiel <SEP> 5 <SEP> war <SEP> der <SEP> Querschnitt <SEP> der <SEP> Probe <SEP> 7,6 <SEP> x <SEP> 8,9 <SEP> cm <SEP> anstatt <SEP> 2, <SEP> 5 <SEP> x <SEP> 2,5 <SEP> cm.
<tb>
(3) <SEP> Mayari-R. <SEP> Stahl <SEP> ist <SEP> ein <SEP> hochfester, <SEP> niedrig <SEP> legierter, <SEP> korrosionsfester <SEP> Stahl <SEP> mit <SEP> zirka <SEP> 0. <SEP> 1-'/0 <SEP> C,
<tb> 0, <SEP> 60/0 <SEP> Cu, <SEP> 0, <SEP> 7% <SEP> Cr, <SEP> 0, <SEP> 51a <SEP> Ni.
<tb>
(4) <SEP> Bei <SEP> den <SEP> Beispielen <SEP> 10 <SEP> und <SEP> 11 <SEP> war <SEP> trotz <SEP> einer <SEP> nur <SEP> vernachlässigbar <SEP> geringen <SEP> Abtragung <SEP> des <SEP> darunterliegenden <SEP> Basismetalls <SEP> der <SEP> ganze <SEP> Zunder <SEP> entfernt, <SEP> und <SEP> es <SEP> blieb <SEP> eine <SEP> saubere <SEP> Oberfläche
<tb> zurück.
<tb>
(5) <SEP> Bei <SEP> Beispiel <SEP> 10 <SEP> wurde <SEP> die <SEP> Probe <SEP> auf <SEP> 10800C <SEP> anstatt <SEP> auf <SEP> 982 C <SEP> vorgewärmt. <SEP>
<tb>
(6) <SEP> Zundertiefe <SEP> vor <SEP> dessen <SEP> Entfernung.
<tb>
(7) <SEP> Edelstahl <SEP> 304 <SEP> ist <SEP> ein <SEP> schweissbarer <SEP> Stahl, <SEP> der <SEP> gegen <SEP> interkristalline <SEP> Korrosion <SEP> unempfindlich <SEP> ist
<tb> und <SEP> maximal <SEP> 0, <SEP> 0080/0 <SEP> C, <SEP> maximal <SEP> 2% <SEP> Mn, <SEP> maximal <SEP> 121o <SEP> Si, <SEP> 18 <SEP> bis <SEP> 20% <SEP> Cr <SEP> und <SEP> 8 <SEP> bis <SEP> Illo <SEP> Ni
<tb> enthält.
<tb>
Wie aus dem obigen Beispiel 6 hervorgeht, ist es möglich, durch das erfindungsgemässe Verfahren unter Verwendung eines Bades mit nur einem geringfügigen Gehalt an Kohlenstoff eine Stahloberfläche zu behandeln. Die Liquidus-Temperatur eines solchen Bades ist hoch und die Badtemperatur wird im allgemeinen über dem Schmelzpunkt des behandelten Stahles liegen. Bei dieser Betriebsweise besteht die Tendenz des Abschmelzens der Oberfläche des eingetauchten Werkstückes. Dieser Vorgang lässt sich durch entsprechende Einstellung der Badtemperatur und der Form des eingetauchten Werkstückes kontrollieren.
Die Regelung des Verfahrens ist leichter und die endgültige Oberfläche ist besser, wenn man ein Bad mit hohem Kohlenstoffgehalt mit einer Temperatur unter dem Schmelzpunkt des behandelten Werkstückes anwendet. Der Kohlenstoffgehalt des Bades setzt dessen Liquidus-Temperatur herab und erhöht dessen Lösungsvermögen für Eisen und Eisenoxyd, wodurch man das Bad bei einer tieferen Temperatur betreiben kann. Bei dieser Betriebsart werden Zunder und Metall nicht durch Abschmelzen, sondern durch Lösung entfernt.
Beispielsweise hat ein Bad mit einer eutektischen Kohlenstoff-Eisenzusammensetzung, d. h. mit zirka 4, 3go Kohlenstoff, eine Liquidus-Temperatur von zirka 11300C. Bei einer Betriebstemperatur von 13710C löst ein solches Bad Kohlenstoffstahl mit einem Schmelzpunkt über 1482"C und Eisenoxyd-Zunder mit einem Schmelzpunkt von 15380C leicht.
Bei der Entfernung des Zunders begünstigt der Kohlenstoff nicht nur dessen Auflösung, sondern auch dessen Reduzierung zu Metall. Die Oxyde wichtiger Legierungsbestandteile des Stahls, wie z. B. Nickel, werden auf dieselbe Weise wie Eisenoxyd reduziert. Die reduzierten Oxyde verbleiben als Metall im Bad, und ihr Metallwert bleibt daher in leicht rückgewinnbarer Form erhalten. Bei der Reduktionsreaktion des Zunders wird auch Kohlenmonoxyd im Bad erzeugt, das eine gewünschte Rührwirkung durch die aufsteigenden Gasblasen bewirkt.
Die Wirkungen des Kohlenstoffes im Bad (herabgesetzter Schmelzpunkt, erhöhte Lösungskraft für Eisen und andere Metalle sowie Reduzierung des Zunders) lassen sich durch andere Badbestandteile, wie z. B. Silizium und Mangan, in einem mehr oder weniger grösseren Masse erzielen. Diese Stoffe sind in Gusseisen- und Roheisenbäder in signifikanten Konzentrationen (zirka 0, 1 bis 1, Wo Mangan und 0, 1 bis ,"o Silizium) vorhanden und nehmen zusammen mit Kohlenstoff an den Reduktionsreaktionen für den Zunder teil.
Bei einem bevorzugten Vorgang wird daher ein Bad mit signifikanten Mengen von Kohlenstoff und einer Badtemperatur unter dem Schmelzpunkt des behandelten Stahles eingesetzt. Mangan und Silizium können im Bad ebenfalls vorhanden sein. Durch Anwendung entsprechender Mengen von Kohlenstoff, Mangan und Silizium kann eine sehr niedrige Liquidus-Temperatur des Bades von 1130 C erreicht werden, wodurch Arbeitstemperaturen auf einem so niedrigen Niveau möglich sind. Es stellte sich jedoch heraus, dass bei Badtemperaturen unterhalb zirka 13160C die Geschwindigkeit des thermochemischen Angriffes auf den auf 9820C vorgewärmten Stahl gering ist.
Man fand auch, dass bei Kohlenstoffgehalten des Bades unter zirka 10/0 die Abtraggeschwindigkeit auf Stahl, der auf 9820C vorgewärmt wurde, bei Badtemperaturen unterhalb des Schmelzpunktes des behandelten Stahles sehr gering wird. Höhere Vorwärmtemperaturen gestatten die Anwendung niedrigerer Badtemperaturen und Kohlenstoffgehalte.
Ein wichtiges Merkmal des Verfahrens besteht darin, dass die Geschwindigkeit und das Ausmass, in welchem Zunder und Basismetall durch das Bad entfernt werden, in einem ausreichend weiten Bereich leicht kontrolliert werden können, so dass man die verschiedenen Grössen und Formen von Werkstücken, Legierungen, Zunderstärken und Tiefen der Metalldefekte, die in typischen Arbeitsgängen eines Stahl-
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werkes auftreten, leicht beherrschen kann. Im allgemeinen steigt die Abtragungsgeschwindigkeit mit steigender Badtemperatur, steigenden Konzentrationen von Kohlenstoff, Mangan und Silizium im Bad und mit der Oberflächentemperatur des eingetauchten Werkstückes. Durch entsprechende Einstellung dieser Werte ist es möglich, für ein bestimmtes zu behandelndes Werkstück eine geeignete Eintauchzeit vorzuwählen.
Die folgende Tabelle II veranschaulicht die Änderung des Ausmasses der Abtragung von Oxyd und Basismetall mit der Eintauchzeit bei typischen konstanten Bedingungen der Badzusammensetzung, der Badtemperatur und der Vorwärmtemperatur der Probe. In jedem Fall wurde die Probe vor dem Eintauchen in das Bad auf 9820C vorgewärmt.
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Tabelle II
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<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Geprüftes <SEP> Muster <SEP> Badzusammensetzung <SEP> Badtemperatur <SEP> Liquidus-Eintauchzeit <SEP> Bemerkungen
<tb> C <SEP> Temperatur <SEP> sec
<tb> %C <SEP> %Mn <SEP> % <SEP> Si <SEP> C
<tb> 13 <SEP> unlegierter <SEP> Stahi <SEP> 3,0 <SEP> 0,20 <SEP> 0,10 <SEP> 1460 <SEP> 1282 <SEP> 6 <SEP> Teilweise <SEP> zunderentfernung
<tb> 14 <SEP> unlegierter <SEP> Stahl <SEP> 3,0 <SEP> 0,20 <SEP> 0,10 <SEP> 1460 <SEP> 1282 <SEP> 14 <SEP> Fast <SEP> vollständige
<tb> Zunderentfemung
<tb> 15 <SEP> unlegierter <SEP> Stahl <SEP> 3,0 <SEP> 0,20 <SEP> 0,10 <SEP> 1460 <SEP> 1282 <SEP> 20 <SEP> Vollständige <SEP> Zunderentfernung <SEP> +
<tb> l, <SEP> 6 <SEP> mm <SEP> Metall
<tb> 16 <SEP> Edelstahl <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 86 <SEP> 0,
95 <SEP> 1432 <SEP> 1130 <SEP> 30 <SEP> Teilweise <SEP> Zunderentfernung
<tb> 17 <SEP> Edelstahl <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 86 <SEP> 0,95 <SEP> 1432 <SEP> 1130 <SEP> 60 <SEP> Vollständige <SEP> Zunderentfernung
<tb> 18 <SEP> Edelstahl <SEP> 4, <SEP> 3 <SEP> 0, <SEP> 86 <SEP> 0, <SEP> 95 <SEP> 1432 <SEP> 1130 <SEP> 120 <SEP> Stab <SEP> vollständig
<tb> aufgelöst
<tb>
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Die Tabelle 1lI zeigt die Auswirkung der Badtemperatur auf Geschwindigkeit und Ausmass der Abtragung von Oxyd und Metall bei im wesentlichen konstanter Badzusammensetzung, Eintauchzeit und Vorwärmtemperatur der Probe. In jedem Falle wurde die Probe vor dem Eintauchen in das Bad auf 982 C vorgewärmt und 30 sec lang eingetaucht.
Tabelle III
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<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Geprüftes <SEP> Muster <SEP> Badzusammensetzung <SEP> Badtemperatur <SEP> Liquidus-Bemerkungen
<tb> C <SEP> Temperatur
<tb> % <SEP> C <SEP> %Mn <SEP> % <SEP> Si <SEP> C
<tb> 19 <SEP> unlegierter <SEP> Stahl <SEP> 3,0 <SEP> 0,27 <SEP> 0,13 <SEP> 1316 <SEP> 1282 <SEP> Teilweise <SEP> Zunderentfemung
<tb> 20 <SEP> Nickelstahl <SEP> 2,9 <SEP> 0,31 <SEP> 1,04 <SEP> 1369 <SEP> 1288 <SEP> Vollständige <SEP> Zunderentfernung
<tb> 21 <SEP> Nickelstahl <SEP> 2,9 <SEP> 0,31 <SEP> 1,04 <SEP> 1432 <SEP> 1288 <SEP> Vollständige <SEP> Entfernung <SEP> des <SEP> Zunders
<tb> + <SEP> 0,8 <SEP> mm <SEP> Metall
<tb> 22 <SEP> Nickelstahl <SEP> 4,5 <SEP> 0,86 <SEP> 0,95 <SEP> 1349 <SEP> 1130 <SEP> Teilweise <SEP> Entfernung <SEP> des <SEP> Zunders
<tb> 23 <SEP> Nickelstahl <SEP> 4,5 <SEP> 0,85 <SEP> 0,
85 <SEP> 1416 <SEP> 1130 <SEP> Vollständige <SEP> Entfernung <SEP> des <SEP> Zunders
<tb> + <SEP> 3,2 <SEP> mm <SEP> Metall
<tb> 24 <SEP> Nickelstahl <SEP> 4,2 <SEP> 0,83 <SEP> 0,71 <SEP> 1431 <SEP> 1130 <SEP> Vollständige <SEP> Entfernung <SEP> des <SEP> Zunders
<tb> + <SEP> 2 <SEP> mm <SEP> Metall
<tb>
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Da die Oberflächentemperatur des einzutauchenden Festkörpers im allgemeinen niedriger als die
Badtemperatur ist, wird im Bad in unmittelbarer Nähe des Badspiegels ein Kühleffekt eintreten. Eine gewisse Überhitzung des Bades (Überschuss der tatsächlichen Badtemperatur über ihrer Liquidus-Tempe- ratur) ist daher notwendig, um ausreichende Flüssigkeit und Lösungswirkung des Bades sicherzustellen.
Ist die Überhitzung zu gering, so wird sich Metall des Bades auf der Oberfläche des Feststoffes nieder- schlagen. Ist umgekehrt die Badtemperatur zu hoch, so kann sich die Geschwindigkeit der Zunder- und
Metallabtragung über das Mass brauchbarer Kontrolle hinaus erhöhen. Die benötigte Überhitzung hängt von der Temperatur ab, auf welche der Feststoff vorgewärmt wird, sowie auch von der Grösse des Werk- stückes aus Stahl im Verhältnis zum Badvolumen, da dieses Verhältnis das Ausmass der Kühlung beein- flukst. Der Kühleffekt lässt sich auch durch Rühren des Bades auf ein Mindestmass herabsetzen, da sich dann die Oberflächentemperatur des Festkörpers rascher einem in der Nähe der Badtemperatur liegen- den Wert nähern wird.
Die Abkühlung des Bades kann natürlich gänzlich ausgeschaltet werden, wenn man eine Vorwärmtemperatur wählt, die über jener der Badtemperatur liegt. Sollen in einem Bad Werk- stücke hintereinander längere Zeit behandelt werden, so muss dem Bad natürlich Wärme zugeführt wer- den, um die erforderliche Temperatur aufrechtzuerhalten.
Die Vorwärmtemperatur des zu behandelnden Werkstückes kann in einem weiten Bereich liegen, der von andern Prozessbedingungen abhängt. In der Praxis umfassen die brauchbaren Temperaturen je- nen Bereich, den man in Tieföfen, Nachwärmöfen und ähnlichen Öfen, die zur Kontrolle der Tempe- ratur von festem Stahl benutzt werden, üblicherweise erhält. Dieser Bereich geht von zirka 816 bis zirka 12600C.
Die Tabelle IV veranschaulicht die Auswirkung unterschiedlicher Badzusammensetzung auf Ge- schwindigkeit und Ausmass der Oxyd- und Metallabtragung bei einem typischen Satz konstanter Bedin- gungen für Badtemperatur und Vorwärmtemperatur der Proben. Die Probe war in jedem Falle Kohlen- stoffstahl und wurde vor dem Eintauchen in das Bad auf 982pic vorgewärmt. Bei jedem dieser Beispiele war die Eintauchzeit 20 sec.
Tabelle IV
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<tb>
<tb> Beispiel <SEP> Badzusammensetzung <SEP> Bad- <SEP> Liquidus- <SEP> Bemerkungen <SEP>
<tb> temperatur <SEP> Temperatur
<tb> % <SEP> C <SEP> % <SEP> Mn <SEP> % <SEP> Si <SEP> C <SEP> C
<tb> 25 <SEP> 0,80 <SEP> 0,38 <SEP> 0,03 <SEP> 1480 <SEP> 1471 <SEP> 3,2 <SEP> mm <SEP> Auftrag <SEP> der <SEP> Probe
<tb> 26 <SEP> 1, <SEP> 14 <SEP> 0, <SEP> 32 <SEP> 0, <SEP> 05 <SEP> 1482 <SEP> 1454 <SEP> teilweise <SEP> Entfernung <SEP> des
<tb> Zunders
<tb> 27 <SEP> 1, <SEP> 70 <SEP> 0,30 <SEP> 0, <SEP> 52 <SEP> 1488 <SEP> 1404 <SEP> vollständige <SEP> Entfernung
<tb> des <SEP> Zunders <SEP> +
<tb> 0, <SEP> 8 <SEP> mm <SEP> Metall
<tb> 28 <SEP> 3,00 <SEP> 0, <SEP> 17 <SEP> 0,09 <SEP> 1477 <SEP> 1282 <SEP> vollkommene <SEP> Entfernung
<tb> des <SEP> Zunders <SEP> + <SEP>
<tb> 1,
<SEP> 6 <SEP> mm <SEP> Metall
<tb>
Bei der Behandlung von Stahl nach der Lösungsmethode im Gegensatz zu der Abschmelzmethode sind die aus Tabelle IV ersichtlichen Tendenzen nicht nur für die Wahl einer geeigneten Anfangszu- sammensetzung des Bades von Bedeutung, sondern auch für das Verständnis, wie sich die Wirkung des Bades ändert, wenn sich im Laufe seines Gebrauches die Badzusammensetzung ändert. Bei der Behand- lung von Werkstücken in einem gegebenen Bad werden bei der Reduktion des Zunders Kohlenstoff, Si- lizium und Mangan verbraucht. Es ist daher schliesslich notwendig, entweder diese Elemente im Bad zu ergänzen oder das erschöpfte Bad durch Einsetzen von frischem, flüssigem Metall zu ersetzen.
Wie oben
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nuierlich zu benutzen, während es allmählich an Kohlenstoff, Silizium und Mangan verarmt, indem man mit zunehmender Verarmung die Badtemperatur oder die Eintauchzeit oder beides erhöht. Als andere Möglichkeit kann man den Kohlenstoffgehalt und, wenn gewünscht, auch den Mangan- und Siliziumgehalt des Bades während dessen Gebrauch mehr oder weniger kontinuierlich ergänzen.
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Ein überraschender Vorteil der Erfindung besteht in der verminderten Notwendigkeit der weiteren Vorbereitung der zu walzenden Werkstücke nach der erfindungsgemässen Behandlung. Dies ist eine Folge der durch die Behandlung hervorgerufenen ausgezeichneten Oberfläche sowie auch der Tatsache, dass durch Behandlung im Schmelzbad Risse und Sprünge in den behandelten Werkstücken so weit ausgeglichen werden, dass sich die Werkstücke für das nachfolgende Walzen und Verformen gut eignen. Tiefreichende Fehlstellen werden also mit einem Minimum an gesamter Metallabtragung eliminiert.
Ein weiterer wichtiger Vorteil besteht darin, dass praktisch das ganze abgetragene Metall und auch viel vom Zunder in Form von flüssigem Metall im Bad zurückbleibt und der Stahlherstellung bequem und wirtschaftlich wieder zugeführt werden kann, indem man das Bad mit zunehmendem Volumen periodisch absticht. Die Erfindung vermeidet daher die kostspieligen Metallverluste, die bei den meisten Vorbereitungsverfahren auftreten.
Die oben beschriebene Erfindung ist zwar hauptsächlich für relativ massive Halbzeugprodukte gedacht, die erst sehr wenig mechanisch bearbeitet wurden (Blöcke, Vorblöcke, Brammen usw.), doch lässt sie sich auch auf schon mehr bearbeitete Formen, wie z. B. Rundeisen und Drähte, anwenden. Ein Grobdraht aus Kohlenstoffstahl mit 6, 4 mm Durchmesser und einer 0, 4 mm starken Zunderschicht wurde nach Vorwärmung auf 9820C 4 sec lang in flüssiges Roheisen von 14270C eingetaucht. Bei dieser Behandlung wurde der Oberflächenzunder plus 0, 6 mm Metall entfernt.
Bei der Behandlung relativ kleiner Querschnitte, z. B. bei Drähten, Rundeisen, Stäben u. ähnl., ist es möglich und eventuell vorteilhaft, ganz ohne Vorwärmen auszukommen und die Werkstücke kalt einzutauchen. Dazu bedarf es natürlich einer ausreichenden Überhitzung des Bades und eines angemessenen Verhältnisses von Badvolumen zum Volumen des eingesetzten Werkstückes. Beispielsweise wurde ein kalter Stab aus Kohlenstoffstahl mit dem Querschnitt von 2,5 x 2,5 cm, der relativ frei von Zunder war, 30 sec lang bis in eine Tiefe von zirka 30, 5 cm eines 227 kg schweren Bades aus Gusseisen mit woo Kohlenstoff und einer Temperatur von 14600C eingetaucht. Dabei wurde von der Oberfläche des Stabes eine Stahlschicht von zirka 0, 8 mm Stärke abgetragen.
Bei höheren Badtemperaturen ist es möglich, kalte Werkstücke von verhältnismässig kleinem Querschnitt zu behandeln, die mit Zunder bedeckt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Entzundern bzw. zur Oberflächenabtragung von Halbzeug von grossem oder klei-
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dass die zu behandelnden Stahlgegenstände in ein Bad aus flüssigem Eisen, das zumindest 0, 04% Kohlenstoff enthält, bis zur Abtragung des Zunders bzw. einer gewünschten Stärke des Metalls von der Aussenfläche des Werkstückes getaucht werden.