Verfahren Und Einrichtung zur Herstellung von Gussstücken aus Karbiden schwer schmelzbarer Metalle. Es sind bereits Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus Karbiden schwer sclunelzbarer Metalle, wie zum Beispiel Uran, Molybdän, Titan, Bor, Zirkon, Silizium, insbe- s sondere aber Wolfram bekannt, bei denen zu nächst zum Beispiel ein Oxyd (los betreffen den Metalles in einem Schmelzprozess in Kar bid übergeführt und dann das Karbid fein gepulvert, in Kohleformen gepresst und in einem zweiten Erhitzungsprozess bis unnit- telbar unter den Schmelzpunkt des Karbids zum Kristallisieren bezw. Zusammensintern gebracht wird, so dass sich ein Formkörper von einiger mechanisehen Festigkeit ergibt.
Es ist ferner eine Abänderung dieses Ver- fahrrens, beckannt geworden, hei welcher die Erhitzung des Formstückes nicht bis zur Neubildung von Kristallen getrieben wird, zu demn Zwecke, ein amorphes Gefüge zu erhal ten.
Den gleichen Zweck verfolgt eine weitere Abänderung dieses Verfahrens, wonach den Formstücken einige Prozent Molybdänoxyd, Molybdänmetall oder Molybdänkarbid zuge setzt wird.
Bei allen diesen Verfahren kommt es also überhaupt nicht zu einem Schmelzen der erhitzten Formstücke, und die gewünschte Form wird nicht durch Giessens, sondern durch Pressen des Ausgangsmaterials erzielt.
Ein anderes Verfahren benutzt als Aus- gan gsmaterial ebenfalls beispielsweise Wolf ram- oder Molybdänsäureanhydrid oder -oxyd, dem die zur Karbidbildung erforder liche Menge Kohle in Pulverform zugesetzt wird, worauf das Ganze in einem Kohlerohr widerstandsofen bis zur vollständigen Er- reielung des Schmelzflusses erhitzt wird. Ein Giessen findet also auch hier nicht statt. Durch dieses Verfahren wird lediglich ein sehr sprödes, stark kristalllinisches, mit star ken Graphitausscheidungen behaftetes End produkt von nicht vorausbestimmbarer Form gewonnen.
Es liegt in der Natur aller dieser Ver fahren begründet, dass stets nur Doppelkar- bide, zum Beispiel WC mit zirka 6,2% C mit eineri mehr oder weniger grossen Menge von freiem Kohlenstoff (Graphit) als End produkte erhalten werden. Dass die in Be tracht kommenden Metalle auch einfache Karbide, zum Beispiel W2C bilden, ist eben falls bekannt; es war aber noch nicht be kannt, aus solchen einfachen Karbiden Gruss stücke, zum Beispiel Gebrauchsgegenstände herzustellen.
Die genannten Doppelkarbide sind auch noch nicht die härteste Karbidform der ge- nannien Metalle, und die Graphitausscheidun gen machen sie noch weicher und brüchiger. Die einfachen Karbide, zum Beispiel W2C mit zirka 3,1 % C sind beträchtlich härter und mechanisch fester. W2C zum Beispiel kommt in seiner Härte (9,8) der Diamant härte ungemein nahe. Die bisher erzeugten Doppelkarbide lassen sich mit Carborundum noch schleifen. Die nach gegenwärtigem Ver fahren erzeugbaren Grussstücke vermögen in dessen Carborundum zu schleifen.
Die vorliegende Erfindung ermögliclit es nun, Gussstücke aus Karbiden der genannten schwer sehmelzbaren Metalle herzustellen, die einer geringeren Kohlenstoffgehalt als die Doppelkarbide haben, also zum Beispiel aus W2C. Dieser Zweck wird der Erfindung ge mäss dadurch erreicht, dass das mindestens aus einem schwer schmelzbaren Metall be stehende Schmelzgut in einen elektrischen @ohli@al'@n eingebracht und in Gegenwart von Kohlenstoff niedergeschmolzen wird.
Als Ausgangsmaterial des Verfahrens verwendet mau vorzugsweise reines, hoch reduziertes, schwer schmelzbares Metall in feingepulverter oder feinkristallinischer Form. Dasselbe kann entweder mit einer voraus bestimmten Menge fein gepulverten Kohlenstoffes gemengt, oder auch ahne Kohlenzusatz verwendet werden. Aus dem Gemenge bezw. aus dem Metallpulver allein wird zweckmässig ein Presskörper gebildet, der dann niedergeschmolzen wird.
Das Niederschmelzen des Presslings kann im Wasserstoffstrom oder in einem andern reduzierenden oder indifferenten Gase erfol gen. Die Verwendung von hochreduziertem Metallpulver ist ans dem Grunde besonders vorteilhaft, weil sonst im Schmelzprozess Re duktionsgase entstehen würden, die das Pro dukt porös oder zum wenigsten weniger dicht machen könnten.
Die Menge des dem Metallpulver zuzu setzenden Kohlenstoffes kann nach Belieben gestuft werden. lin allgemeinen soll sie chemisch äquivalent zur Menge des verwen deten Metallpulver s sein, so dass sie gerade ausreicht, um alles Metall in das einfache Karbid überzuführen. In der Praxis wird diese Menge je nach Art, Form und Grösse der verwendeten Einrichtungen eine empi rische Korrektur erfahren, da der Pressling vor, wahrend und nach dem Schmelzen so wohl aus der Sehmelzform, wie auch aus der Giessform, die Trier zweckmässig aus Kohle oder Graphit bestellen, Kohlenstoff aufzu nehmen pflegt. Die Menge dieses letzteren Kohlenstoffes kann von der Menge des ur sprünglich dem Metallpulver beizumengenden in Abzug gebracht werden.
Es kann aber auch sogar, wie schon oben erwähnt, ledig lich reines Metallpulver zur Bildung der Presslinge Verwendung linden, je nach der Grösse der beim Schmelzen zu erwartenden Kohlenstoffaufnahme und je nach dem Pro dukt, das man zu erzielen wünscht. Urn die Kohlenstoffaufnahme beim Schmelz- und Giessprozess auf ein tunlichst geringes Mass zu beschränken, kann dafür gesorgt werden, dass der Pressling möglichst nut Kantenbe rührung mit der Sclimelzform hat.
Das Niederschmelzen der Presslinge kann beispielsweise wie folgt vor siele gehen: Die Presslinge werden in ein als Schmelzform die nendes Kohle- oder Graphitrohr eingebracht und mit diesem in einen elektrischen Kohle rohrofen bezw. Graphitrohrofen mit Kohle- bezw. Graphitklemmen eingeführt.
Unterhalb des Presskörpers befindet siele in der Schmelz form ein Giesskanal, der nach einer Gussform, zum Beispiel aus Kohle oder C raphit führt, welche die genaue ITohlfoi#m des zu giessen den Werkstiiehes besitzt. Wird nur, der I'rc:ss- körper in der Schmelzform im Wasserstoff strom bis zum Niederschmelzen erhitzt, so fliesst das Schmelzgut sofort durch den Giess- kcanal in die Form.
Durch geeignete Mittel wird dieses Abfliessen in die Form ausserhalb des elektrischen Ofens angezeigt bezw. sicht bar gemacht, worauf entweder sofort oder nach Verlauf eines vorausbestimmten Zeit raumes die Stromzuführung unterbrochen wird, so dass eine weitere oder eine über mässige Kohlenstoffaufnahme des flüssigen Formstückes bei Verwendung einer Kohle bezw. Graplitgussform mit Sicherheit ver hindert wird.
Der Giesskanal hat zweckmässig oben zu rrst Trichterform in der Weise, dass der Pressling nur mit einer schmalen Fläche auf dem Rande des Trichters anfliegt. Dies hat den Zweck, eine zu starke Kohlenstoffauf nahme durch den Pressling, die zur Bildung des weicheren Doppelkarbids WC führen würde, zu vermeiden.
Diesen Zweck kann man auch dadurch erreichen, dass man den Schmelzprozess so leitet, dass der Pressling nicht dünnflüssig, sondern nm zähflüssig oder teigig wird, und durch mechanischen, Gras-, Flüssigkeits- oder Zentrifugaldruck in diesem Zustande durch den Giesskanal in die innerhalb oder ausser halb des Ofens befindliche Giessform gepresst wird, wodurch sich gleichzeitig ein homoge ner, dichter Guss erzielen lässt.
Ferner kann man eine rasche bezw. zeit gerechte Ablküllung des Gussstückes vor nehmen: a) durch Stromunterbrechung sofort oder in genau bestimmter Zeitspanne nach dem vollständigen Einlauf in die Giessform (Momentausschaltung mit oder ohne Zeit relais), b) durch intensive Kühlung der Giess form mit einem wirksamen Kühlmittel, wo bei die Giessform auch ausserhalb des Ofens angeordnet sein kann.
Versuche haben ergeben, dass beispiels weise ausser des Ofens gegossene Ingots a us Wolframkarbid ein ausserordentlich fei nes, gleichmässiges, nicht grobkristallinisches Gefüge besassen, weil die Kohlenstoffauf nahme nicht gross genug war, um feststell- bare oder grössere Mengen des weicheren und in der Struktur gröberen Doppelkarbids zu erzeugen.
Dass sich die Giessform durchaus nicht notwendigerweise innerhalb des Ofens zu be finden braucht, sondern auch ausserhalb an geordnet sein kann, namentlich dann, wenn Presslinge aus reinem Wolfram verwendet werden, ergibt sich aus folgender Überle gung: Presslinge aus reinem Wolfram schmel zen erst bei 3200 C. Da sie nun während des Niederschmelzens aus der Schmelzform immer mehr Kohlenstoff aufnehmen und hierbei in flüssige Karbidstufen übergehen. deren Schmelzpunkt sich mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt mehr und mehr ermässigt (das Doppelkarbid WC mit zirka 6% Koh lenstoffgehalt hat zum Beispiel nur mehr einen Schmelzpunkt von zirka 2600 C), so wird der Schmelzfluss schon bei Aufrechter haltung der Temperatur von 3200 mehr und mehr überhitzt.
Hierzu kommt noch die Temperatursteigerung durch Freiwerden der Bildungswärme des Wolframkarbids.
Der Schmelzfluss kann sich also, wenn beispielsweise die Karbonisierrug bis zur vollständigen Bildung des Wolfrarndoppel- karbi.ds fortgesetzt wird, auf seinem Wege bis in die ausserhalb des Schmelzofens lie gende Giessform um 600 abkühlen, ohne da bei in die feste Form überzugehen.
Aber auch schon dann, wenn der Prozess so geleitet wird, dass nur das ein fache Wol- framkarbid entsteht, ist die sich einstellende Überhitzung des Schmelzflusses eine derar tige, dass derselbe ohne zu erstarren, in die ausserhalb des Schmelzofens liegende Giess form übergeleitet werden bann.
Eine Herabsetzung des Sclrrrielzpiinlctes kann sogar noch in der ausserhalb des Ofens liegenden Giessform erfolgen, wenn dieselbe aus Kohle oder Graphit besteht und der ein laufende Schmelzfluss für Kohlenstoff nach aufnalrmefuthig ist. Dadurch wird ein sich stetig verziigerndes Erstarren und eine vor zügliche Ausfüllung der Form, ausserdem wregen der Volumenzunahme durch Kohlen ein ausserordentlich dichter, blasenfreier Gruss erzielt, wenn durch geeig nete Mittel, zum Beispiel durch Einbettung der Kohleform in eine Stahlforrn oller der gleichen dafür gesorgt wird, dass die Kohle form nicht naehgehen kann.
Die oben beschriebene Ausführungsform des Verfahrens, bei welcher der Schmelzfluss durch allmählich zunehmende Kohlenstoff aufnahme überhitzt wird, ermöglicht auch die Anwendung aller möglichen Giessverfah ren, insbesondere solcher, die sonst ziemlich schwer durchzuführen sind (Giessen mittelst Handtiegeln, Abstechverfahren etc.). Als be sonders vorteilhaft erweist sich dabei das an sich bekannte Zentrifugierverfahren, welches darinli besteht, dass der Schmelzfluss unter die Einwirkung von Zentrifugalkräften gestellt wird, was zur Folge hat, dar sich die ver schiedenen Bestandteile des Schmelzflusses entsprechend ihren spezifischen Gewichten konzentrisch gruppieren und in dieser An ordnung zum Erstarren gebracht werden.
Man kann Trierbei als besonders vorteilhaften Umstand die Tatsache benutzen, dass die jenigen Teile des Schmelzflusses, die den höchsten Schmelzpunkt haben, gleichzeitig auch das höchste spezifische. Gewicht besitzen, oder dass allgemein gesprochen, Schmelzpunkt und spezifisches Gewicht Mit wachsendern Kohlenstoffgehalt gleich mässig miteinander abhehmen.
Die Um gruppierung der einzelnen Bestandteile wird hierdurch wesentlich erleichtert, weil die Dünnflüssigkeit des Schmelzflusses nach der Mitte hin, wo die Zentrifugalkräfte noch kleiner sind, zunimmt, und weil sich die spezifisch schweren, mit einem höheren Schmelzpunkt behafteten Teile des Schmelz flusses durch die etwas entfernter voll der Mitte befindlichen, zähflüssigen Nachbarbe tandteile vermöge der ihnen an der hetref- fenden Stelle eigenen höheren Zentrifugal kraft leichter hindurcharbeiten, so dass eine reinliche konzentrische Scheidung der Be standteile nach dem Kohlenstoffgehalt er- fohlen kann.
Dadurch ist es möglich, die ein fachen Metallkarbide von den Doppelkarbi- den und sämtlichen eventuell entstehenden Zwischenverbindungen zu trennen.
Man kann bei dem Verfahren den Kohlen stoff aueh ganz oder teilweise in bereits ge bundener Form, zuführen, enden) man voll einem Metalldoppelkarbid ausgeht, dem eine äquivalente oder annähernd äquivalente Menge feingepulverten Metalles oder l'ein- gepulverten Monokarbids (W2(@) zugesetzt wird, je nach der gewünschten Beschaffen heit der herzustellenden Gusslörper.
Grollt man zum Beispiel voll Wolframbi- karhid aus, so wird dasselbe in bekannter Weise aufs Feinste gepulvert, und diesem Pulver dann eine solche Menge voll hochredu ziertem metallischem Wolfram in Pulverform beigemengt, als zier Unisetzung des Wolfram- bikarbids in das metallreichere Wolfram monokarbid unter Berücksichtigung lies für Ausgangsmaterial etwa enthaltenen freien Kohlenstoffes und der bei der Erhitzung bezw. beim Niederschmelzen unvermeidlich aufzunehmenden Kohlenstoffmenge erforder- z auf7 lich ist.
Die beiden Pulver werden gehörig ge mengt und entweder in Kohleformen gepresst, oder unter starkem Druck zu Presslingen ge formt. Hierauf werden dieselben in der schon beschriebenen Weise in einem elektrischen Kohlerohrofen bezw. Graphitrohrofen mit Kohle- bezw. Graphikklemmen eingebracht und bis zur Bildung von Wolframmonokar bid erhitzt lind niedergeschmolzen, worauf anschliessend an, den Schmelzprozess ein Gie ssen in vorbereiteite Formen vorgenommen wird.
Man kann aber auch so verfahren, dass man statt oder neben metallischem Wolfram dem gepulverten Wolframbikarbid eine ent- sprecliende Menge feingepulverten Wolfram monokarbids zusetzt und in gleicher Weise weiter verfährt, wodurch mal. Gussliörper er hielt, die aus einer Legierung von 1Volfram- monokarhid und Wolframbikarhid bestellen und ein feineres, dichteres Gefüe als das Bi t' karbid bei gleichzeitigem Fehlen der sonst unvermeidlichen Graphitausscheidungen be sitzen.
Man kann aber auch so verfahren, dass das Wolframmetallpulver oder das Wolfram monokarbidpulver oder beides gesondert, zum Beispiel zu unierst in die Kohleform gepresst, und ebenso das Wolframbikarbidpulver, oder das zu dessen Herstellung erforderliche Wolframsäureanhydrid bezw. -oxyd, mit Kohlepulver gemengt, gesondert eingepresst wird. Wird nun die Pressform im Ofen er hitzt, so schmilzt zuerst das Wolframbikar- bid, das bei etwa 2600' C seinen Schmelz punkt hat, nieder. Bei weiterer Erwärmung schmilzt dann auch das Wolframkarbid- bezw. Wolframmonokarbidpulver und bildet mit dem darüber oder darunter befindlichen Schmelzfluss Wolframmonokarbid bezw. eine Legierung der beiden Karbide.
Werden, wie oben angedeutet, Presslinge verwendet, so werden beispielsweise die untern Presslinge aus Wolfram- oder Wolframmonokarbidpul ver, die obern aus Wolframbikarbidpulver geformt oder umgekehrt, worauf das Nieder schmelzen ebenfalls in zwei Temperaturinter vallen erfolgt. Da mit dem Niederschmelzen auch ein Giessen in eine Form verbunden ist, so werden hierbei die beiden Schmelzflüsse noch innig gemengt, und die Umsetzung er folgt umso leichter.
Bei der Herstellung von Gussstücken gemäss dem vorliegenden Verfahren können adelt Kontaktmetalle zur Anwendung gelan gen, welche lediglich die Kohlenstoffauf nahme bezw. den Kohlenstoffaustausch ver mitteln.
Man Rann auch, je nach den gewünschten Eigenschaften der leerzustellenden Guss- stüeke, gewisse Zusätze dem Pressling bei mengen, die entweder als blosse Zusätze, oder bloss, oder gleichzeitig als Kontaktsubstanz wirken, wie turn Beispiel Eisen, Wolfram, Molybdän, Vanadium, Chrom etc.
Eisen wirkt beispielsweise hauptsächlich als Kon taktsubstanz und ist bei Beginn des Nieder schmelzens in der Regel bereits wieder ver- dampft, sofern der Zusatz von Eisen oder eines gleichwertigen Metalles so gering be messen wurde, dass der Schmelzpunkt nicht weit unter den des schwer schmelzbaren Me talles sinkt; er wirkt hingegen als Legie rungskomponente und verdampft nicht, wenn der Eisenzusatz so gross bemessen wurde, dass der Schmelzpunkt bedeutend herabgesetzt wird. Legierungen haben bekanntlich meist einen niedrigeren Schmelzpunkt als die höchstschmelzende Konponente.
Molybdän wird karbonisiert und findet sielt (unter Um ständen mit metallischem Molybdän) im Endprodukt. Überschüssiges Wolfram ver leiht den Gussstücken eine grössere Festigkeit, Vanadium eine grössere Zähigkeit. Solche Zusätze von Vanadium sind besonders wich tig für die Herstellung von Schneidwerk zeugen aller Art aus Wolfram- etc. Karbi- den, da dieselben neben grosser Härte auch grosse Zähigkeit und Geschmeidigkeit besitzen müssen. Man kann das Vanadium entweder in Form von Ferrovanadium oder in Form von reinem Vanadium zusetzen und damit zahlreiche Abstufungen in der Härte und Zähigkeit der erzielten Gussstücke erzeugen.
Bei reichlichem Zusatz. von Vanadium zum Beispiel zu Wolframpresslingen werden die harten Wolframkarbidkristalle gewisser- massen in das geschmeidige Vanadium einge bettet, welches sozusagen den zi@liert Kitt für die einzelnen harten Kristalle bildet und mit denselben eine Legierung ergibt.
Die Wir,. kung der Kontaktsubstanzen kann auch in einer Reinigung der verwendetest Ausgangs- materialien von etwa anhaftenden Verunrei nigungen, zum Beispiel Sauerstoff oder Oxy den bestehen,
das heisst die Kontaktsubstan- zen können als Flussmittel oder als Reduk- tionsmittel wirken. Als solche Flussmittel kommen hauptsächlich in Betracht gewisse Leichtmetalle, zum Beispiel Aluminium, Magnesium, Natrium. Insbesondere Ahimi- niurn und Magnesium eignen sich lirrvorra- gend für den genannten Zweck.
Sie entziehen, in geringen Prozentsätzen beigemischt, den als Ausgangsmaterial dienenden Metallpul vern, sowie den andern pulverförmigen Me-
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iallrusätzen, <SEP> zum <SEP> Beispiel <SEP> Vanadium, <SEP> die
<tb> 1(#i;zien <SEP> Peste <SEP> von <SEP> Sauerstoff, <SEP> und <SEP> bilden <SEP> mit
<tb> <B>f@etl(#11J(n</B> <SEP> Oxyde, <SEP> <B>welche <SEP> bereits <SEP> unterhalb</B>
<tb> df@l' <SEP> Iiildlingsi:emperatur <SEP> der <SEP> Mi.rhide <SEP> wieder
<tb> rf@rtlarnpfen, <SEP> oder <SEP> auch <SEP> hei <SEP> nicht <SEP> genügend
<tb> li(Nlii-i' <SEP> Temperatur <SEP> ollen <SEP> auf <SEP> dein <SEP> Schmelzfluss
<tb> :(1s <SEP> ;@cblacke <SEP> s(.hwi.rnnl(:n. <SEP> Die <SEP> auf <SEP> diese <SEP> Weise
<tb> 1#r(@inigl.en <SEP> Schmelzflüsse <SEP> zeigen <SEP> beim <SEP> Er l:alt@ll <SEP> eilte <SEP> @-'rössere <SEP> Koh:i.sionsl:
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<tb> erhalten <SEP> also <SEP> grössere
<tb> I#'e@i <SEP> igh(=ü, <SEP> und <SEP> 7:ihigkeit. <SEP> Zwechmässiger wei,#l# <SEP> soll <SEP> :t.ber <SEP> die <SEP> Gesamtheit <SEP> der
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<tb> Ilalun, <SEP> beispit#lsweise <SEP> Wollr:tmlairbidlegie r(111@#(n <SEP> mlt,-r <SEP> (i0% <SEP> M'olfrraitlbeli:ilt <SEP> keine
<tb> üof,rr:lgelldeti <SEP> H;i.i'teeigenscliafteri <SEP> mehr <SEP> be <B>I'_l(I:
<SEP> bezw. <SEP> erst <SEP> durch <SEP> itIl(I</B>#u<B>I#e <SEP> 71IS:1.t'/.e <SEP> wie</B>
<tb> 1i.11'. <SEP> Tit:m, <SEP> Chrom, <SEP> Cohalt, <SEP> Mangan, <SEP> in <SEP> ihren
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tlle <SEP> (las <SEP> volumetrische <SEP> Verhältnis <SEP> der
<tb> f.iltzf,Irii-n <SEP> .Komponenten <SEP> ein <SEP> sehr <SEP> günstiges
<tb> wird. <SEP> Iille <SEP> Legierung <SEP> von <SEP> zirka <SEP> GO <SEP> Gewichts <B>1f1'cflt'Ilt(#1l <SEP> Wollranlkarhld</B> <SEP> und <SEP> <B>zirka <SEP> 40 <SEP> Ge-</B>
<tb> .-i.clt'1n'(IZen@en <SEP> Vanadium <SEP> bestellt <SEP> bei p@(#?-.@,TI#ise <SEP> mis <SEP> GG <SEP> Volurnenprozeriten <SEP> Va <B>11::11(:111( <SEP> lind <SEP> i1-1 <SEP> Volin11eI11nY)zenten <SEP> Wol-</B>
<tb> fra@nl;al'1(id, <SEP> so <SEP> dass <SEP> mehr <SEP> :11s <SEP> genügend
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inl,r,ftung <SEP> der <SEP> sehr <SEP> harten, <SEP> aber <SEP> sehr
<tb> =prii(lerl <SEP> Woll'rainharhidhristalle <SEP> vorluinden
<tb> i-t. <SEP> Seelist <SEP> bei <SEP> einem <SEP> Vanadiumzusatz <SEP> von
<tb> (@ <SEP> 1,i20() <SEP> ei-eben <SEP> sich <SEP> schon <SEP> durchaus <SEP> duk i <SEP> z:ilie <SEP> und <SEP> < äusserst <SEP> lia.rte <SEP> Legierungen. <SEP> Die
<tb> @@\:rl;un@@en <SEP> :Iller <SEP> (fieser <SEP> Beimeng1111,'en <SEP> Sollen
<tb> lli(-l' <SEP> nur <SEP> :Ingedeutet <SEP> werden.
<tb> Ttas <SEP> Verfahren <SEP> eignet <SEP> sieh <SEP> besonders <SEP> auch
<tb> zier <SEP> Her@te:llung <SEP> von <SEP> Widerstandskörpern <SEP> aus
<tb> Silizitlnlk:irhiden, <SEP> deren <SEP> elektrische <SEP> Eigen @@@lta <SEP> 1t.(#11 <SEP> n:t(#li <SEP> F,eliehen <SEP> abgestuft <SEP> werden können.
Diese Widerstandskörper wurden bis jetzt nicht aus dem Schmelzfluss und durch Giessen erhalten, sondern durch einen blossere Sinterungsprozess gewonnen.
Man kann bei dem Verfahren auch gleichzeitig Presslinge voll verschiedener Zu sammensetzung und verschiedenen Schmelz punkten verwenden, dergestalt etwa, dass der unterste Pressling einer Charge den niedrig <B>stell</B> hat hat und Beimengungen besitzt, die ihm eine grössere Duktilität und Zähigkeit bei geringerer Härte verleihen, der oberste Pressling dagegen den höchsten Schmelzpunkt besitzt, und nach dem Nieder schmelzen und Erkalten ein Produkt voll grösster Härte, aller minderer Zähigkeit er- Wild; so bann man durch einen einzigen Guss beispielsweise ein Werkzeug mit duktilem Schaft und härtester, aber spröder Schneide erzielen, wenn die Schneide in der Form oben liegt.
Man muss mir dafür Sorge tra gen, dass die einzelnen Sclmelzpunkte nicht zu weit auseinanderliegen und die Zusam mensetzung der Presslinge ganz allmählich abgestuft wird.
Um ein solches Werkzeug mit duktilem Schaft und harter Schneide zu erzielen, kann man auch derart verfahren, dass man in die Giessform eine Fassung, turn Bleispiel ein Rohr aus Stahl oder schwer schmelzbarem Metall und von gewünschtem Querschnitt mit einformt, in der Weise, dass die Sehneide unten etwas aus dem Rohr herausragt.
Das herabfliessende Schmelzgut füllt dann sowohl die Schneidenform wie einen Teil des Rohres aus, legiert sich mit dessen Innenwand und haftet im erkalteten Zustand sehr fest in der Schutzhülle, welche einen grösseren Ausdeh nungskoeffizienten besitzt als (las Schmelz- gut und heim Erkalten sozusagen als Schwundring wirl(t. Die unter(- K:
i.nte <B>des</B> Rohres kann dann nach dem Erkalten nach- gearbeitet werden, so dass (fas 'Werkzeug aus einem Stück zu bestehen scheini;. D < 1s Rohr kann in seinem obern Teil überdies noch. mit Kohle oder besser Graphit gefüttert sein, so dass ,in seiner Mitte nur ein diinner, schmaler Giesskanal freibleibt.
Die Kohleausfütterung kann nach diesem Giessen wieder entfernt und durchn einen Metallausguss ersetzt wer den. Die Presslinge können auch ans meh reren, zum Beispiel konzentrischen Schichten von verschiedener Zusammensetzung be stehen, etwa in der Weise, dass die äussern, der Kohlenstoffaufnahme mehr ausgesetzten Schichten relativ mehr freies Metall (Wol fram etc.) enthalten als die innern, welche weniger Gelegenheit zur Kohlenstoffauf nahme haben. Umgekehrt können auch die innern Schichten eine solche Zusammen setzung erbalten, dass die Bildung eines duk tilen Kernes heim Gussstück begünstigt wird. Hierbei können auch mehrere, zum Beispiel konzentrish allgeordnete Giesskanäle verwen- der werden.
Die Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens sei nachstehend anhand einiger auf beiliegender Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Die H ig. l his 3 zeigen drei verschiedene Aus führungsformen je im senkrechten Schnitt; Fig. 4 ist ein teilweiser Schnitt durch den in Betracht kommenden Teil eines wagrecht liegenden Ofens; Fig. 5 ist ein gleicher Schnitt durch einen Ofen mit aussen liegender Giessform; Fig. G ist ein senkrechter Schnitt durch eine weitere Ausführungsform; Fig. 7 zeigt einen Schnitt durch einen wagrecht liegenden Ofen; Fig. 8 ist eine Detailvariante zu Fig. 7; Fig. 9 und 10 zeigen je eine weitere Aus führungsform im senkrechten Schnitt.
Fig. a zeigt einen vertikalen Kohle- oder Graphitrohrofen 1 mit Stromzuführungs klemmen 2 aus Kohle oder Graphit. Die Aus führung aus Graphit ist vorteilhafter, da sie bessere Resultate ergibt. Der Ofen enthält ein Einsatzrohr 3 aus Kohle oder Graphit, welches zur Aufnahme der Presslinge 4 und als Schmelzform dient. Der Boden dieser Schmelzform wird gebildet durch einen brei- len Trichter 5, der in einen Giesskanal G endigt. Letzterer setzt sich in die unmittel- bar anschliessende Giessform 7 aus Kohle oder Graphit fort, die sieh innerhalb des Ofens befindet.
In den Ringraum 9 zwischen Rohr 1 und Schmelzform 3, sowie Giessform 7 wird durch einen banal 8 ein Wasserstoff strom eingeleitet, der in der Pfeilrichtung den Ringmantel 9 durchströmt, um dann durch Öfinungen 10 in die Schmelzform 3 einzutre ten, und in dem schmalen Ringspalt 11 hoch steigend, die Presslinge zu umspülen und den Ofen oben wieder zu verlassen.
Auf den obersten Pressling druckt ein Kohle- bezw. Graphitstempel 12, der durch ein Gewicht 13 beschwert ist. Trichter 5 ist so bemessen, dass der unterste Pressling nur sehr wenig Berührung reit dem Boden der Schmelzform hat, um die Kohlenstoffauf nahme der Presslinge auf ein Minimum zu beschränken. Der Ringspalt 11 verhindert eine Berührung der obern Presslinge mit der Schmelzform.
Der Ofen wird nun, je nach der Schmelz temperatur der Presslinge, bis zu 3500' C durch Stromzuführung erhitzt. Die Presslinge schmelzen dann innerhalb weniger Minuten nieder, das Schmelzgut läuft durch den Trichter 5 und den Giesskanal 6 in die Form 7, wobei der Stempel 12 mit dem Gewicht 13 nachsinkt. Sobald der Stempel 12 seine tief ste Stellung erreicht trat, die vorher beispiels weise durch Zeiger am Gewicht 13 markiert wurde, ist der gesamte Schmelzfluss in die Form 7 hinuntergelaufen, worauf der Strom abgestellt wird, um ein rasches Erkalten der Form und des Gusskörpers zu bewirken und dadurch eine weitere Kohlenstoffaufnahme des Gussstückes zu verhindern. Der Zeit punkt der Stromabstellung kann jeweils durch Vorversuche empirisch bestimmt wer den.
Statt oder neben einer Anzeigevorrich tung kann auch noch eine automatische Stromausschaltvorrichtung, beispielsweise in Abhängigkeit von der Stellung des Stempels 12 angeordnet sein und diese Stromaus sehaltevorrichtung lmnn ferner mit Hilfe eines Zeitrelais mit. vorausbestimmbarer <I>Vor-</I>
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zübl_rung' <SEP> arbeiten. <SEP> Sie <SEP> kann <SEP> ferner <SEP> von <SEP> der
<tb> l@illsc'haitung <SEP> einer <SEP> Kühlung, <SEP> die <SEP> ebenfalls
<tb> c-ntwi-der <SEP> in <SEP> blosser <SEP> A.bliän;iglcei.t, <SEP> von <SEP> der
<tb> St1-llnn#gdes <SEP> Stempels <SEP> 1.2 <SEP> oder <SEP> mit <SEP> Verzöge run,.;
' <SEP> e#rfolgt., <SEP> begleitet <SEP> sein. <SEP> In <SEP> letzterem
<tb> halle <SEP> wird <SEP> rn:i.n <SEP> zweckmässigerweise <SEP> den <SEP> Aus :=cIm11mech;inismus <SEP> des <SEP> Stromes <SEP> und <SEP> den
<tb> 1@ili@:clialtmechanismus <SEP> der <SEP> Kühlunb <SEP> durch
<tb> 11as <SEP> gleiche <SEP> Zeitrelais <SEP> steuern <SEP> lasen. <SEP> Die
<tb> ,@lli#z=chidt@vorriehtung <SEP> wird <SEP> zwecl@miissiger wc-is1@ <SEP> iii <SEP> allen <SEP> FiLllen <SEP> als <SEP> Alonieni.;russelial 11i11@-;' <SEP> ;lllsge#1'i111I't@, <SEP> da <SEP> der <SEP> selllne1'7- <SEP> und <SEP> Gll'ss ,-lrrgang, <SEP> der <SEP> sich <SEP> in <SEP> einigen <SEP> Minuten <SEP> ab @pi111, <SEP> zeitlieb <SEP> genau <SEP> bebrenzt <SEP> werden <SEP> muss,
<tb> si < < tllli.1#1s <SEP> dies <SEP> gleiche <SEP> Produkt <SEP> erzielt:
<SEP> wer 111\I1 <SEP> <B>toll. <SEP> Statt <SEP> des <SEP> Stempels <SEP> 12 <SEP> könnte <SEP> auell</B>
<tb> Car-, <SEP> Flüssigheits- <SEP> oder <SEP> Ferndruck <SEP> auf <SEP> die
<tb> I'1'1-I<B>.,#</B>linge <SEP> wirken.
<tb> Bei <SEP> gei' <SEP> :@.lISfl.Llirllngnach <SEP> F1:;'. <SEP> 2
<tb> sind <SEP> die <SEP> der <SEP> Fig. <SEP> 1 <SEP> entsprechenden <SEP> Teile <SEP> des
<tb> Ofelis <SEP> niii, <SEP> eben <SEP> gleichen <SEP> Bezugsziffern <SEP> mit
<tb> Lei <SEP> 1'ügung <SEP> des <SEP> Index <SEP> cl;
<SEP> versehen. <SEP> Der <SEP> Unter wchiell <SEP> gvgenüber <SEP> der <SEP> Ausführungsform <SEP> nach
<tb> Fi@- <SEP> . <SEP> 1. <SEP> liegt. <SEP> nur <SEP> in <SEP> der <SEP> besonderen <SEP> @usbil ehin,l <SEP> <B>(h-,s</B> <SEP> Einsatzrohres, <SEP> das <SEP> liier <SEP> geteilt <SEP> ist
<tb> lilie1 <SEP> aus <SEP> der <SEP> eigentlichen <SEP> Schmelzform <SEP> 3a
<tb> 11111I <SEP> denn <SEP> hohle- <SEP> bezw. <SEP> Graphitrohr <SEP> 3a' <SEP> be @i1=ilt.
<tb> I;
<SEP> i=;'. <SEP> :@ <SEP> zeigt <SEP> eine <SEP> ähnliche <SEP> Finrielit,ung,
<tb> mir <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Unterschied, <SEP> dass <SEP> die <SEP> Giessform
<tb> 7 <SEP> i@ <SEP> anl@erhalh <SEP> des <SEP> Ofens <SEP> liegt <SEP> lind <SEP> mittelst
<tb> ss;l.jl@n1#tt.@'ersrhlu <SEP> ss <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Rohr <SEP> 3b' <SEP> verbun cl(-ii <SEP> ist. <SEP> Weiter <SEP> besitzt <SEP> die <SEP> Ausführungsform
<tb> na1ll <SEP> Fi-. <SEP> :
1 <SEP> eine <SEP> Küblvorrichtung <SEP> 17 <SEP> für <SEP> die
<tb> ti111form <SEP> ih. <SEP> Das <SEP> Kühlmittel <SEP> fliesst <SEP> bei <SEP> <I>Il'</I>
<tb> zli <SEP> und <SEP> hei <SEP> <I>il=</I> <SEP> ah. <SEP> Die <SEP> übrigen <SEP> Teile <SEP> dieser
<tb> Figur <SEP> sind, <SEP> soweit <SEP> sie <SEP> den <SEP> Teilen <SEP> der <SEP> Fig. <SEP> 1
<tb> e@ni@lirecllen, <SEP> mit <SEP> denselben <SEP> Bezugsziffern
<tb> verseben, <SEP> nur <SEP> mit <SEP> Zusatz <SEP> des <SEP> Buchstabens <SEP> 1).
<tb> 1?i <SEP> . <SEP> 4 <SEP> stellt <SEP> zeitweise <SEP> einen <SEP> wagrecht
<tb> lie"c#riden <SEP> Graphitrohrofen <SEP> 1c <SEP> dar;
<SEP> dement spr-chend <SEP> ist <SEP> auch <SEP> die <SEP> Anordnung <SEP> der <SEP> Press lin@"e <SEP> 4e, <SEP> der <SEP> Schmelzform <SEP> 3e, <SEP> der <SEP> Giessform
<tb> 71', <SEP> sowie <SEP> de#s <SEP> Graphitrohres <SEP> 3c' <SEP> eine <SEP> horizon tiile. <SEP> Di1-. <SEP> Giessform <SEP> 7e <SEP> liegt <SEP> hier <SEP> im <SEP> Innern
<tb> eleOfen.
<tb> Fil-. <SEP> 5 <SEP> zeigt <SEP> eine <SEP> weitere <SEP> Ausführungs form, <SEP> die <SEP> siele <SEP> von <SEP> der <SEP> nach <SEP> Fig. <SEP> 4 <SEP> nur <SEP> da- durch unterscheidet, dass die Giessform 7d ausserhalb des Ofens allgeordnet ist.
Die Teile der Fig. 4 und 5 tragen, soweit sie den Toi- lon der Fig. 1 entsprechen, dieselben Bezugs ziffern wie diese Teile, nur mit Zusatz des Buchstabens c bei Fig. 4 und des Buch stabens d bei Fig. 5.
In Fig. G bedeutet 14 ein in die Gussform 7e eingeformtes Rohr aus duktilem Metall, 15 die Kohleausfütterung desselben, 16 die Form für das in die Form 7e einzugiessende Werkzeug bezw. für die barte Schneitle eines solchen. Die Griessform 7e' kann auch so aus gebildet sein, dass die Form 16 oben, das Rohr 14 unten zu liegen kommt. Die übrigen Teile dieser Figur entsprechend der Fig. 3 und tragen dieselben Bezugszeichen wie die entsprechenden Teile dieser Figur mit 7u- satz des Buchstabens c.
Ein weiterer, den praktischen Bedürfnis- s s en noch besser Rechnung tragender Ofen, der für die Ausführung des Verfahrens im Grossen vorzüglich geeignet ist, ist in Fig. 7 dargestellt.
Hier wird das im Kohle- bezw. Graphit- robrofen niedergeschmolzene Schmelzgut in eine an beliebiger Stelle aungeordnete, mit dem eigentlichen Ofen in keinerlei funktionellem oder konstruktivem Zusammenhang stehende Griessform eingebracht.
Der Ofenraum wird gebildet durch das an beiden Enden offene Widerstandsrohr 18 aus hohle bezw. vorzugsweise Graphit. An den beiden Enden desselben sitzen kräftige Stromzuführungsklemmen 19 aus hohle oder besser aus Graphit. 20 sind die Stromzufüh rungskabel, 21 die Stromableitungskabel. Das Ganze ruht in einem Eisenbleehkasten 22 mit abnehmbarem Deckel 23 und. einer Ent- leerungsklappe 24 am Boden, die sieh in einen untergestellten ssellälter \25 öffnet.
Der Innenraum des Kastens 22 ist mit einer ge eigneten, schwer brennbaren oder unver brennbaren, schlecht leitenden und lockeren Masse, zum Beispiel Kohlehörner so weit ge füllt, dass das Widerstandsrohr 18 gut davon bedeckt ist. An das eine offene Ende des Widerstandsrohres 18 ist ein Gasrohr 26 an geschlossen, durch welches während des Schmelzvorganges Wasserstoff oder ein an deres indifferentes oder als Atmosphäre für den Schmelzvorgang geeignetes Gas (,zum Beispiel wasserfreies Ammoniak) eingeleitet wird.
Der Schmelztiegel besteht lediglich aus einer Graphitstange 27 von kleinerem Durch messer als die lichte Weite des Widerstands rohres 18 beträgt.
Die obere Seite dieser Graphitstange ist etwas abgeflacht und gegen das aus dem Ofen herausragende Ende zu keilförmig ver jüngt, um das im Ofen befindliche Ende, das die Schmelzform 28 enthält, besser beobach ten zu können.
Nil, dieser Einrichtung wird das Giessver- wird das (1 icssver- fahren folgendermassen ausgeführt: Eine oder eine beliebige Anzahl von Graphitsta.ngen 27 erhalten in die Schmelz- Iorm 28 eine Charge des Schmelzgutes ein- gestamnpft oder cingepresst. Zuletzt wird noch eine lose Pastille 29 aus der gleichen Masse wie das Schmelzgut geformt, zum Beispiel unter einer Presse, und oben auf die ausge füllte Schmelzform gelegt.
Inzwischen wird das Widerstandsrohr durch Einschalten des Stromes in wenigen Minuten auf helle Weissglut erhitzt und der Wasserstoffstrom durch Rohr<B>26</B> angestellt.
Sodann wird die erste Graphitstange 27 in das Rohr 18 bis in die gezeichnete Lage eingeführt, und mit Hilfe des optischen Pyro- meters 30 die erforderliche Schmelztempera tur, je nach Zusammensetzung des Schmelz gutes in der Regel 2700 bis 3500 C einregu liert.
Als optische Pyrometer eignen sich am besten das Interferenzphotometer bezw. Pyrometer voll Lummer oder das optische Pyrometer von Holbrun-Kurlbaum.
Sodann wird durch Beobachtung der Kontrollpastille 29 mittelst des optischen Pyrometers 30 festgestellt, wann das Nieder schmelzen des Schmelzflusses beginnt, was etwa nach 2 bis 3 Minuten der Fall ist. Man belässt dann den Schmelzfluss noch während eines empirisch vorausbestimmten Zeitrau mes, zum Beispiel während 30 Sekunden, im Ofen, worauf die Graphitstange, welche an ihrem freien Ende mit Asbesthandschuhen noch bequem angefasst werden kann, rasch herausgezogen und in eine ausserhalb des Ofens vorbereitete Giessform entleert wird.
Hierauf wird die nächste Graphitstange mit Charge in den Ofen verbracht und so fort. Je nach Grösse und Form des Wider standsrohres 18 lassen sich auch gleichzeitig mehrere Graplitstangen 27 in dell Ofen ein führen. Vorzuziehen ist aber wegen der bes seren Überwachung des Schmelzflusses das Arbeiten mit jeweils nur einer Schmelzform.
Die Warteteit bezw. Schmelzdauer vom Beginn des Niederschmelzens der Kontrollpa- stille 29 bis zum Herausziehen der Schmelz form aus dem Ofen richtet sich sowohl nach der ursprünglichen Zusammensetzung des Schmelzgutes, wie nach der Menge und der beabsichtigten Kohlenstoffaufnahme dessel ben. Es lassen sich hierbei je nach Wahl der Verhältnisse Gusskörper mit den verschieden sten gewünschten Kohlenstoffgehalten und mit der verschiedensten Kristallstruktnr, vorn absolut feinkörnigen (Perlenstruktur) bis zum grobkristallinischen, faserigen oder muschelförmig brechenden Produkt erzielen.
Bei den Versuchen wurde ferner die sehr wichtige Wahrnehmung gemacht, dass der Schmelzfluss, wenn er zu lange im Ofen ver bleibt, durch übermässige Kohlenstoffauf nahme in ein sehr schwer schmelzbares Kar bid bezw. in eine mehr kohlenstoffreiche Le gierung übergeht, welche sich nicht mehr vergiessen lässt bezw. die Giessformen nicht mehr nusfiillt. Die lc:
inhaltung der oben erwähnten, empirisch vorausbestimmten Schmelzzeit, welche einen absolut dünnflüs sigen Schmelzfluss liefert, welcher selbst nach Herausnahme aus dem Ofen noch dünnflüs- sig bleibt bezw. infolge Schmelzpunktherab- setzung und damit zusammenhängender Überhitzung noch dünnflüssiger wird, ist also sehr wichtig.
EMI0010.0001
.Lns <SEP> der <SEP> bereits <SEP> oben <SEP> erwähnten <SEP> \r.xtsa.che,
<tb> wois:relr <SEP> das <SEP> Selimelzgut <SEP> durch <SEP> zunehmende
<tb> Iiohlen@t:offa.ufnahme <SEP> allmählich <SEP> in <SEP> einen
<tb> 7i;=t-cind <SEP> liocligradi-er <SEP> L'herhitzung <SEP> überge fiilil-t <SEP> und <SEP> immer <SEP> dünnflüssiger <SEP> wird, <SEP> und
<tb> der <SEP> wi#iteren <SEP> Tatstiche, <SEP> dass <SEP> bei <SEP> über niii!:@i@er <SEP> h.r,hlenstoffaufnaaune <SEP> das <SEP> gebildete
<tb> I'r.-"luht. <SEP> Mieder <SEP> sehr <SEP> schwer <SEP> schmelzb;)i# <SEP> und
<tb> -r.;ilil'tüesig <SEP> tt#ird, <SEP> folgt, <SEP> d:l.ss <SEP> die <SEP> zuletzt;
<SEP> he llri.ehenc <SEP> :liisfiilirungsform <SEP> der <SEP> Einrieb hin- <SEP> sic#li <SEP> b(-sonders, <SEP> zum <SEP> Niederschmelzen
<tb> grül."#rc.r <SEP> Mengen <SEP> von <SEP> fichmelzgui; <SEP> eignet:. <SEP> und
<tb> ^us <SEP> rlir"@#ni <SEP> (runde <SEP> für <SEP> eine <SEP> industrielle <SEP> Ver r#ei;.:anganz <SEP> besonders <SEP> -prädestiniert <SEP> er selleillt, <SEP> denn <SEP> die <SEP> Kohlenstoffaufnahnie <SEP> des
<tb> ficlinielzgui.,#s <SEP> erfolgt <SEP> durch <SEP> die <SEP> Oberfliielie
<tb> cle <SEP> selben, <SEP> jvelehe <SEP> mit <SEP> der <SEP> zweiten <SEP> Potenz <SEP> der
<tb> linearen <SEP> Allmessungen <SEP> wächst, <SEP> während <SEP> die
<tb> Ii,@lllcnstoffaufnahme <SEP> selbst <SEP> mit <SEP> der <SEP> dritten
<tb> Pol-cnz <SEP> der <SEP> linearen <SEP> Abmessungen <SEP> des
<tb> el)melz@.;ut:
,#@ <SEP> wachsen <SEP> sollte. <SEP> Die <SEP> Warte oder <SEP> @climelzzcit:, <SEP> das <SEP> heisst <SEP> die <SEP> für <SEP> die <SEP> rich tig,. <SEP> I%ohlena,offaufna.hme <SEP> erforderliche <SEP> zeit,
<tb> -"errellnr#1; <SEP> von <SEP> der <SEP> Beohaclitung <SEP> des <SEP> Nieder sciirric@lzens <SEP> der <SEP> Kontrollpastille <SEP> 29 <SEP> his <SEP> zur
<tb> Tllei;
,usnalimc <SEP> der <SEP> Schmelzform <SEP> 27 <SEP> aus <SEP> dem
<tb> Oferl, <SEP> wird <SEP> also <SEP> bei <SEP> grösseren <SEP> Schmelzflüssen
<tb> immer <SEP> grösser, <SEP> und <SEP> zwar <SEP> im <SEP> Verhältnis <SEP> der
<tb> dritten <SEP> zur <SEP> zweiten <SEP> Potenz <SEP> der <SEP> linearen <SEP> <B>Ab-</B>
<tb> der <SEP> Schmelzform <SEP> 28. <SEP> Bei <SEP> drei der <SEP> Schmelzform <SEP> 28 <SEP> wird
<tb> also <SEP> hcispi,#1sR@eise <SEP> die <SEP> Wartezeit <SEP> für <SEP> die
<tb> Ii@,'@lesistoll':i.ixfnahme <SEP> und <SEP> das <SEP> dadurch <SEP> be <B>rlli_ <SEP> t-c</B> <SEP> Dünnflüssin <SEP> werden <SEP> im <SEP> Verhältnisse
<tb> !r <SEP> i <SEP> , <SEP> . <SEP> also <SEP> dreimal <SEP> grösser. <SEP> Dadurch <SEP> ergibt <SEP> sich
<tb> die- <SEP> \.Lö;
#lichheit, <SEP> bei <SEP> Herstellung <SEP> im <SEP> Grossen
<tb> di,- <SEP> Kohlenstoffaufnahme <SEP> auf <SEP> das <SEP> genaueste
<tb> :i.l)zt,stui'en <SEP> und, <SEP> dadurch <SEP> stets <SEP> gleichmässige
<tb> Gif:=tüehi# <SEP> von <SEP> genau <SEP> vorausbestimmter <SEP> Zu Oder <SEP> von <SEP> gewollter <SEP> Kristall struldur <SEP> zii <SEP> erhalten.
<tb> Die <SEP> Ausführunbsform <SEP> nach <SEP> Fig.
<SEP> 7 <SEP> ge si.rü.iet <SEP> nicht <SEP> nur, <SEP> das <SEP> Schmelzgut <SEP> ausserhalb
<tb> de <SEP> s <SEP> Ofens <SEP> zu <SEP> vergiessen, <SEP> sondern <SEP> ermöglicht
<tb> alic'li <SEP> eine <SEP> 1i,-liebige <SEP> Artzahl <SEP> von <SEP> Schmelzun geii <SEP> in <SEP> einer <SEP> einzigen <SEP> Ofenhitze, <SEP> was <SEP> sich <SEP> bis Ian-- <SEP> noch <SEP> finit <SEP> keinem <SEP> einzigen <SEP> Verfahren und mnit keiner einzigen Einrichtung durch führen liess. Ausserdem gestattet diese Aus führungsform eine genaue optische Kontrolle des Schmelzprozesses und die richtige Wahl des Giesszeitpunktes bezw. der Unterbre chung der Schmelzung.
Ein grosser Vorzug dieser Einrichtung liegt auch in ihrer unübertrefflichen Ein fachheit, bequemen Zugänglichkeit und Über- waehharkeit. Die Ersetzung eines verbrauchten Wider standsrohres lässt sich bei einem Ofen nach Fig. 7 sehr rasch und leicht bewcrkstelligen. Man hat nur nötig, die Bodenklappe 24 zu öffnen, worauf die das Widerstandsrohr ein hüllenden Kohlekörner in den untergestell ten Kasten 25 fallen. Nun wird Rohr 18 ein fach herausgezogen und durch ein neues er setzt, worauf man den Deckel 23 öffnet und die firn Kasten 2 5 aufbewahrten Kohlekörner wieder über das neue Rohr 18 schüttet, bis es ganz von der Massc zugedeckt ist. Hierauf stellt man Behälter 2 5 wieder unter den Ofen und der Prozess kann von neuem beginnen.
Zur Herstellung grosser G ussstück kann mann aueh die Schmelzform 31 nach Fig. 8 verwenden.
Dieselbe enthält einen nach ausserhalb des Ofens führenden Giesskanal 34 bis 35, der mit etwas Gefälle versehen ist, und den nie dergeschmolzenen Schmelzfluss 32 nach dem Trichter 36 einer ausserhalb des Ofens be findlichen Giessform 37 überleitet, die zweck mässigerweise aus Graphit oder Kohlenstoff besteht und die Form 38 für das gewiinschte Gussstück enthält. Bei Verwendung einer Schmelzform nach Fig. 8 kann auch ein Ab- stechverfahren zur Anwendung gelangen.
Giesskanal 35 wird hierzu während einer empirisch vorausbestimmten Zeit nach dem Niederschmelzen der 'Kontrollpastille 33 ver schlossen gehalten und dann durch irgend ein Ahstechverfaliren geöffnet. Die ausser- lla.lb des Ofens liegende Form kann ausserdem angewärmt und sodann, nach Bedarf eni,w#.3der teilweise oder dauernd noch gekühlt werden,
zum Beispiel xim die Bildung einer bestimm- ten Kristallform oder Gefügeform zu er reichen.
Zwei andere Ausführungsformen eines mit Abstechvorrichtung versehenen Ofens zur Ausübung des Verfahrens zeigen die Fig. 9 und 10. In Fig. 9 bedeutet 39 das elektrische Widerstandsrohr des Ofens aus Kohle oder vorzugsweise aus Graphit 40 sind die Strom- zu- bezw. Ableitungsklemmen, die ebenfalls aus Kohle bezv. Graphit bestehen. Der Herd des Vertikalofens wird gebildet durch ein Formstuck 41 aus Kohle oder Graphit. Der selbe ist in das Widerstandsrohr 39 einge lassen und bildet den Boden desselben. Die ser Herd 41 enthält eine Abstechöffnung 43, die durch einen ventilartigen Pfropfen 45, der zweckmässigerweise aus Graphit besteht, während des Schmelzvorganges geseblossen gehalten wird.
Die sseschiekung des beschriebenen Ofens erfolgt nun in der Weise, dass über dem Herd 41 eine grössere Anzahl von Presslingen 42 aufgeschichtet werden. Das Einbringen die ser Presslinge kann in der Weise erfolgen, dass dieselben zunächst in ein Rohr einge füllt werden, dessen innerer Durchmesser un gefähr gleich dem innern Durchmesser des Widerstandsrohres 39 ist, worauf das so mit Presslingen gefüllte Rohr in das Wider standsrohr 39 eingeführt und nachher hoch gezogen wird.
Zum Zwecke eines bequemen Einführens wird der Ofen entweder in die Horizontallage gekippt, oder das Einfüh rungsrohr erhält unten irgend einen leicht au betätigenden Verschluss, zum Beispiel einen Bajonettverschluss, der die Presslinge wäh rend des Einfühlens festhält und nachher von aussen entfernt oder aufgehoben werden bann.
Durch diese Art der Einführung der Presslinge entstellt rund um dieselben ein konzentrischer Raum 46, der nach oben ollen ist.
In diesen konzentrischen Ringraum mün den von unten eine Anzahl von Gaskanälen 47, die aus einem ringförmigen Verteilungs raum 48 gespeist werden, der an eine Gaszu- leitung 49 angeschlossen ist. Eine Verschluss platte 52 sorgt für gasdichten Abschluss. Der oberste Pressling wird dann noch, wie bereits bei andern Ausführungsformen beschrieben, mit einem Stempel 50 und einem Gewicht 51 belastet, welche gleichzeitig die Anzeigevor richtung für das Niederschmelzen der Press- linge bilden. Auch die andern oben beschrie benen Anzeigevorrichtungen, ferner die Aus schaltvorrichtungen für den Heizstrom und Einschaltvorrichtungen für die Kühlung kön nen zur Anwendung gelangen.
Es kann aber auch eine optische Anzeige vorrichtung Verwendung finden, bestehend aus einem unter geeignetem Winkel über dem Widerstandsrohr angeordneten Spiegel und einem auf diesen Spiegel eingestellten op tischen Pyrometer oder mit Dunkelscheibe versehenen Fernrohr.
In Fig. 10 besteht der Herd des Ofens aus einem Einsatzzylinder 53 aus Kohle oder Graphit mit einem zentralen Einsatzstück 54, das ebenfalls aus Kohle oder Graphit besteht und mit einer Abstechöffnung 55, 56 ausge stattet ist, welche durcb clen ventilartigen Abstechpfropfen 57 aus Hoble oder Graphit verschlossen gehalten wird. Die Teile 54 und 53 können auch ein Stück bilden.
Der Umfang des zylindrischen Herd stückes 53 ist mit Kanälen 58 versehen. Den untern Verschluss des Ofens und Träger des Herdes bildet eine Bodenplatte 59 mit ring förmiger Kammer 60, in welche die Gaszu leitung 67. mündet, und welebe Verbindungen hat mit den Kanälen 58. Diese Anordnung hat den Vorteil, dass als Widerstandsrohr für die Erhitzung ein einfaches zylindrisches Kohle- oder Cra,pliitrolir 02 verwenden wer den kann.
Durch das Gaszuleitungsrohr 61 wird während des Erhitzungs- und Schmelz vorganges unter entsprechendem Druch ein neutrales oder reduzierendes Gas, vorzugs weise Wasserstoffgas, eingeführt.
Die übri gen den Teilen der Fig. 9 entsprechenden Teile von Fig. 10 tragen dieselben Bezugs ziffern wie in Fig. 9, nur mit dem Zusatz a.
EMI0012.0001
Da. <SEP> nun <SEP> ])ei <SEP> der <SEP> Erhii;zung <SEP> des <SEP> K:
linielz mitEilfe <SEP> deselektrischenWiderstands .rol)ri#s <SEP> 9 <SEP> bczw. <SEP> 6\? <SEP> die <SEP> Temperatur <SEP> an <SEP> der
<tb> 1-nn<B>(1</B>llwrl.ltd <SEP> @Viderstandsrohres. <SEP> am <SEP> hüch Aei) <SEP> ist, <SEP> inid <SEP> nach <SEP> der <SEP> Achse <SEP> zu <SEP> abnirrlini.,
<tb> wi.rdon <SEP> die <SEP> Presslinge <SEP> zuerst <SEP> an <SEP> ihrem <SEP> äussern
<tb> Umj7lilg <SEP> abschmelzen, <SEP> und <SEP> d('1.
<SEP> konzentrische
<tb> lt@-i@chenraUrn <SEP> zwischen <SEP> Presslingeii <SEP> und
<tb> 130-)Iii'wand <SEP> is-ird <SEP> zuerst <SEP> mit <SEP> Schmelze <SEP> wefüllt.
<tb> Diese <SEP> ist, <SEP> sowohl <SEP> wegen <SEP> der <SEP> höheren <SEP> Tempe nii.in' <SEP> ai) <SEP> (1,#r <SEP> innern <SEP> Rohrwand, <SEP> wie <SEP> auch
<tb> di#r <SEP> erhöhten <SEP> Kohlenstoffa,ufnahmean
<tb> ilr#r <SEP> fiohrwanrl, <SEP> welche, <SEP> wie <SEP> oben <SEP> näher <SEP> aus @f. <SEP> f <SEP> ü <SEP> il <SEP> r1:, <SEP> e <SEP> i <SEP> ile <SEP> lIera.bsetzung <SEP> des <SEP> Schmelz .@li)il.:lcs <SEP> ziii' <SEP> Folge <SEP> hat:, <SEP> am <SEP> dünnflüssigsten
<tb> :
u <SEP> unmittelbarer <SEP> Nachbarschaft <SEP> der <SEP> Il.olir @@anrl.
<tb> 1)7i. <SEP> nein <SEP> der <SEP> Gasstrom <SEP> stets <SEP> den <SEP> Weg <SEP> de"
<tb> <B>Widerstandes <SEP> withleIl <SEP> wird, <SEP> also</B>
<tb> dvii <SEP> durch <SEP> den <SEP> dünnflüssigen <SEP> Teil <SEP> der
<tb> cliloi.lzi., <SEP> so <SEP> beisst <SEP> das, <SEP> der <SEP> Wasserstoffstrom
<tb> tvir,l <SEP> immitIelbar <SEP> an <SEP> der <SEP> innern <SEP> Wand <SEP> des
<tb> @>-lühen(h#n <SEP> @Vidcti.-staaidsrohi'es <SEP> enthanströ til('il <SEP> 711l(1 <SEP> 711i <SEP> 1' <SEP> fliese <SEP> Weise <SEP> einen <SEP> Sehr <SEP> wirk @a.nlen <SEP> Sclnli,zmantcl <SEP> cler <SEP> Schmelze <SEP> gegen
<tb> iil)e1'nl.issige <SEP> Kohlenstoffaufnallme <SEP> aus <SEP> dem
<tb> 'iilel:
aandsrohr <SEP> bilden.
<tb> Man <SEP> < rann <SEP> also <SEP> mit <SEP> dem <SEP> Vertikalofen <SEP> nae <SEP> h
<tb> i-. <SEP> :) <SEP> 1)i.zw. <SEP> <B>10</B> <SEP> wesentlich <SEP> hohlenstoffärmere
<tb> (@lillsi.ückc <SEP> llurstellen, <SEP> als <SEP> (lies <SEP> mit <SEP> den <SEP> vorher
<tb> li,#.:,#lii'I(@1i(#n(#ii <SEP> h@inriehi,ungen <SEP> unter <SEP> sollst <SEP> glei ,'lic,i <SEP> Verlifli.nissen <SEP> möglich <SEP> ist.
<tb> infolge <SEP> der <SEP> gründlichen <SEP> Durcharbeitung
<tb> iler <SEP> ;@chmclze <SEP> <B>mit</B> <SEP> dem <SEP> @a.sscrstoffga.ssi:
ronl
<tb> werden <SEP> die <SEP> Gllssstliehe <SEP> auch <SEP> sehr <SEP> homo,).T,en
<tb> mi(1 <SEP> rein.
<tb> Die <SEP> Erhitzung <SEP> des <SEP> Ofens, <SEP> dessen <SEP> Giess kanal <SEP> im <SEP> Gegensatz <SEP> zu <SEP> den <SEP> eingangs <SEP> besciirie hen,m <SEP> Anordnungen <SEP> während <SEP> des <SEP> Schmelzens
<tb> rlur@@b <SEP> den <SEP> Pfropfen <SEP> 45 <SEP> bezw. <SEP> 57 <SEP> verschlosseli
<tb> ist, <SEP> hann <SEP> beliebig <SEP> weil:
<SEP> fortgesetzt <SEP> werden,
<tb> bis <SEP> die <SEP> Schmelze, <SEP> die <SEP> dauernd <SEP> vom <SEP> desoxy @(icrendi#n <SEP> W7i.ssei'stoffstrom <SEP> durchaprudeit
<tb> wirrt, <SEP> genügende <SEP> Homogenität, <SEP> Reinheit <SEP> und
<tb> Dünnflüssigkeit <SEP> erreicht <SEP> hat. <SEP> Wird <SEP> dann <SEP> der
<tb> Vei'scliliisspl'ropl''en <SEP> 45 <SEP> bezw. <SEP> 57 <SEP> durch <SEP> Druck
<tb> oder <SEP> Schlag <SEP> von <SEP> unten <SEP> leicht <SEP> angehoben, <SEP> so
<tb> seht <SEP> er <SEP> infolge <SEP> seines <SEP> kleineren <SEP> spezifischen Gewichtes augenblicklich in der dünnflüssi gen Schmelze hoch und schwimmt während des Giessvorganges auf deren Oberfläche.
Die beiden zuletzt beschriebenen Ausfüh rungsformen des Ofens besitzen den Vorzog der grosseren Einfachheit, besseren Aus- nützung des Ofenraumes, sowie Verbilligung der der Abnützung oder dem Ersatz unter worfenen Teile und gewähren die Möglichkeit, grössere Mengen des Schmelzgutes in einem einzigen Ofengang zu verarbeiten.