Verfahren zur Herstellung eines hochfeuerbeständigen Gusses. Das Chrom findet als Legierungselement allein oder zusammen mit. andern Legierungs metallen, wie Nickel, Wolfram, Molybdän, Vanadium usw., weitgehende Anwendung. Das Chrom erhöht die Festigkeit, die Zähig keit und insbesondere die Härte des Stahls, wodurch es zur Herstellung von hochwerti gem Werkzeugstahl und auch von Konstruk- tions- und Geschossstählen vorzüglich geeig net ist. Ein weiteres Anwendungsgebiet, des Chroms liegt in der Herstellung von rost sicherem und säurebeständigem bezw. oxy dationsfreiem Stahl.
Derartige Chromstähle sind dadurch ge kennzeichnet, dass sie, infolge ihres sehr niedrigen C-Gehaltes (unter 0,5'/o), aus Auste- nit oder Troostosorbit bestehen.
Man hat derartige niedriggekohlte Eisen chrom-Legierungen auch zur Herstellung von Gegenständen verwendet, an die hohe Anforderungen in bezug auf Feuerbeständig keit gestellt wurden. Infolge des ausser ordentlich hohen Preises, der durch die Schwierigkeit der Herstellung solcher Chrom stähle bedingt war, blieb jedoch die Anwen- dung beschränkt.
Die Schwierigkeit der Herstellung beruht auf folgendem: Das Chrom übt auf den Kohlenstoff insofern eine Schutzwirkung aus, als es vor dem Kohlenstoff herausbrennt. Gekohltes chromhaltiges Eisen lässt sich in der übli chen Weise nicht frischen, da wohl das Chrom, nicht aber der Kohlenstoff eine Ab nahme erfährt, solange noch Chrom in ge nügender Menge vorhanden ist. Man ver wendete daher niedriggekohltes Ferrochrom, das jedoch sehr teuer in der-Herstellung ist.
Der Preis von kohlenstoffreiem Chrom oder Chromeisen, das zu diesen Stählen verwendet wird, beträgt meist ein hohes Vielfaches eines 65 %igen Ferrochroms mit zum Bei spiel 6 bis 8 % Kohlenstoff bis herab zu 2 bis 4 % Kohlenstoff, da aus diesem höher- gekohlten Ferrochrom erst da,5 niedrig- gekohlte Ferrochrom in einem kostspieligen Verfahren hergestellt wird.
Aus der Erwägung, dass es bei feuer beständigen Gegenständen weniger auf hoch wertige Festigkeitseigenschaften ankommt, als auf möglichst hohe Feuerbeständigkeit, verbunden mit einer billigen Herstellung, wurde auf Grund von Versuchen gefunden, dass man einen hochfeuerbeständigen, leicht vergiessbaren Guss erhält, wenn höher- gekohlte, hochprozentige Chrom-Eisen-Le- gierungen mit 4 bis 8 % Kohlenstoff und niedriggekohltes Eisen mit etwa 0,20 Kohlenstoff gemeinsam im Stahlofen ein geschmolzen werden. .
So kann zum Beispiel 50 bis 70 %iges Ferrochrom mit 2 bis 6 % Kohlenstoff im Stahlofen mit niedriggekohltem Eisen mög lichst heiss eingeschmolzen werden.
Versuche zeigten, dass der Chrom- und Kohlenstoffgehalt und die Art des Gefüges mit der Feuerbeständigkeit und der Sprödig keit in einem Abhängigkeitsverhältnis ste hen. Mit steigendem Chrom- und Kohlen stoffgehalt erhöht sich die Feuerbeständig keit, aber auch die Sprödigkeit. Es wurde beobachtet, dass bei dem feuerbeständigen Guss, wie er gemäss dem vorliegenden Ver fahren erhalten werden kann, im Gefüge Karbide auftreten, die für dieses Material kennzeichnend sind.
Diese Karbide, die chemische Verbindun gen von Eisen, Chrom und Kohlenstoff sind, bilden mit den Mischkristallen ein Eutek- tikum, das dem Ledeburit des Eisen-Kohlen- stoff-Diagrammes ähnlich ist.
Bei den übereutektischen Legierungen nehmen, wie Versuche ergaben, mit steigen dem Chrom- bezw. Kohlenstoffgehalt die im Eutektikum liegenden, primär abgeschiede nen Karbidkristalle derart grosse Abmessun gen an, dass solche Legierungen infolge der dadurch verursachten höheren Sprödigkeit wenig geeignet sind.
Dagegen sind die in der Nähe der eutek- tischen Linie des Eisen-Chrom-Kohlenstoff- Schaubildes liegenden Legierungen zur Her stellung von feuerbeständigen Gegenständen besonders geeignet.
Von den verschiedenen Legierungen, die sich als geeignet herausgestellt haben, bildet eine Legierung von 22 bis 26 % Chrom, 1,8 bis 2,2 % Kohlenstoff ein Optimum hinsicht lich wirtschaftlicher Herstellung und in be- zug auf Feuerbeständigkeit, sowie Härte bezw. Bearbeitbarkeit und Sprödigkeit.
Eine etwas teurere Legierung, die sich aber durch besondere Weichheit und Be- arbeitbarkeit auszeichnet, enthält, 30 bis 35 @o Chrom und 0,5 bis 2 % Kohlenstoff.
Legierungen mit einem höheren Silizium gehalt zeichnen sich, wie Versuche ergaben, durch besonders gute Bearbeitbarkeit, Weich heit, geringe Sprödigkeit und sonstige gute mechanische Eigenschaften aus.
Als besonders geeignet hat sich eine Le gierung von 24 bis 3-0 % Chrom, 1,,5 bis 2,5 % Kohlenstoff und 1,5 bis 4 % Silizium gezeigt. Das Gefüge dieses Gusses besteht vorwiegend aus einem Eutektikum, das '3 bis 4 % Kohlenstoff enthält. Seine Karbide scheiden sich nicht in langen Nadeln, son dern in Form kleiner, runder oder länglicher Einlagerungen ab. Die Grundmasse besteht aus einer feinen ferrit- oder perlitartigen Mischung. Die Gefügebestandteile sind weich im Gegensatz zu Legierungen mit dem üblichen Siliziumgehalt unter etwa 0,5 %.
Derartige Legierungen können billig her gestellt werden, infolge des geringen Chrom gehaltes, des höheren Kohlenstoffgehaltes und der Verwendung von höher silizierten Chromlegierungen als Einsatzmaterial. Ein etwaiger Überschuss an Silizium kann wäh rend des Schmelzens durch Oxydation ent fernt werden; schliesslich bietet der Silizium gehalt einen Schutz gegen den Abbrand von Chrom beim Schmelzverfahren.
Bei den Versuchen hat sich heraus gestellt, dass die in der üblichen Menge im Schrott vorkommenden Fremdstoffe auf die Feuerbeständigkeit keinen besonders nach teiligen Einfluss ausüben, so dass auch be liebiger Schrott verwendet werden kann; ferner, da.ss weder der Sauerstoff, noch die andern in den Feuergasen enthaltenen Be standteile, wie C02, CO, ,S02, selbst bei Temperaturen, bis etwa <B>1100'</B> den Guss' we sentlich angreifen.
Die Feuerbeständigkeit des neuen Gusses übertrifft ganz ausser ordentlich die bisher benutzter Gusseisenarten. Das gemäss dem Verfahren hergestellte Pro- dukt ist leicht vergiessbar und eignet sich vornehmlich für Tempertöpfe, Härtekästen, Glühkisten, Roststäbe, Ofenteile, Feuer schieber usw.
Process for producing a highly refractory casting. The chromium is found as an alloying element alone or together with. other alloy metals such as nickel, tungsten, molybdenum, vanadium, etc., widely used. Chromium increases the strength, toughness and, in particular, the hardness of the steel, which makes it ideally suited for the production of high-quality tool steel as well as structural and projectile steels. Another area of application, chromium, is in the production of rust-proof and acid-resistant respectively. oxy dation-free steel.
Such chromium steels are characterized by the fact that they consist of austenite or troostosorbite due to their very low carbon content (less than 0.5%).
Such low-carbon iron chromium alloys have also been used for the manufacture of objects to which high demands were made in terms of fire resistance. As a result of the extremely high price, which was caused by the difficulty in producing such chromium steels, the application remained limited.
The difficulty in production is based on the following: The chromium has a protective effect on the carbon insofar as it burns out before the carbon. Carbonized iron containing chromium cannot be freshened in the usual way, since the chromium but not the carbon will experience a decrease as long as there is sufficient chromium left. Low carbon ferrochrome was therefore used, but it is very expensive to manufacture.
The price of carbon-free chromium or chromium iron, which is used for these steels, is usually a high multiple of 65% ferrochrome with, for example, 6 to 8% carbon down to 2 to 4% carbon, since this is more highly carbonated ferrochrome only then, 5 low-carbon ferrochrome is produced in an expensive process.
Considering that high-quality strength properties are less important for fire-resistant objects than the highest possible fire resistance, combined with cheap production, it was found on the basis of tests that a highly fire-resistant, easily castable casting is obtained, if higher carbon , high-percentage chromium-iron alloys with 4 to 8% carbon and low-carbon iron with about 0.20 carbon are melted together in a steel furnace. .
For example, 50 to 70% ferrochrome with 2 to 6% carbon can be melted down as hot as possible in a steel furnace with low-carbon iron.
Tests have shown that the chromium and carbon content and the type of structure are dependent on fire resistance and brittleness. As the chromium and carbon content rises, the fire resistance increases, but so does the brittleness. It has been observed that in the fire-resistant cast, as it can be obtained according to the present method, carbides occur in the structure, which are characteristic of this material.
These carbides, which are chemical compounds of iron, chromium and carbon, form an eutectic with the mixed crystals, which is similar to the ledeburite in the iron-carbon diagram.
In the case of hypereutectic alloys, as tests have shown, with increasing chromium or Carbon content, the primarily deposited carbide crystals in the eutectic have such large dimensions that such alloys are not very suitable because of the higher brittleness they cause.
In contrast, the alloys in the vicinity of the eutectic line of the iron-chromium-carbon diagram are particularly suitable for the manufacture of fire-resistant objects.
Of the various alloys that have been found to be suitable, an alloy of 22 to 26% chromium, 1.8 to 2.2% carbon forms an optimum in terms of economic production and in terms of fire resistance and hardness respectively. Machinability and brittleness.
A somewhat more expensive alloy, which is characterized by its special softness and machinability, contains 30 to 35% chromium and 0.5 to 2% carbon.
As tests have shown, alloys with a higher silicon content are characterized by particularly good machinability, softness, low brittleness and other good mechanical properties.
An alloy of 24 to 3-0% chromium, 1.5 to 2.5% carbon and 1.5 to 4% silicon has proven to be particularly suitable. The structure of this casting consists mainly of a eutectic which contains 3 to 4% carbon. Its carbides are not deposited in long needles, but in the form of small, round or elongated deposits. The base material consists of a fine ferrite or pearlite-like mixture. The structural components are soft in contrast to alloys with the usual silicon content below about 0.5%.
Such alloys can be made cheaply, due to the low chromium content, the higher carbon content and the use of highly siliconized chromium alloys as feedstock. Any excess silicon can be removed by oxidation during melting; Finally, the silicon content offers protection against the burn-off of chromium during the melting process.
During the tests it was found that the foreign substances occurring in the usual amount in the scrap do not have a particularly disadvantageous influence on the fire resistance, so that any scrap can also be used; Furthermore, neither the oxygen nor the other components contained in the flue gases, such as C02, CO, S02, even at temperatures of up to about <B> 1100 '</B> significantly attack the cast.
The fire resistance of the new cast surpasses the previously used types of cast iron. The product manufactured according to the process is easy to cast and is primarily suitable for tempering pots, hardening boxes, glow boxes, grate bars, furnace parts, fire slides, etc.