Verfahren zum Erzeugen eines Guteisens von 2,6-3,2 % C-Gehalt und hoher Festigkeit im ICupolofen. Es ist bekannt, dass Gusseisen hoher Festigkeit (mindestens 28 kgfqmm) dadurch im Kupolofen :
erzeugt werden kann, dass der Kohlenstoffgehalt unter den für Kupolofen- c4sen als normal anzusehenden von 3,8-3,5% herabgedrückt wird. Im Bestreben, solches Eisen herzustellen, ist bereits vorgeschlagen worden, eine Gattierung zu verwenden mit bis zu 20 % Stahlzusatz zum gewöhnlichen Roheisen und Gussbruch, wobei in gewissen Fällen die Hälfte dieses Prozentsatzes an Stahl auch schon durch kohlenstoffarmes Eisen erset=zt worden ist.
Das dabei erhaltene Gusseisen besitzt aber nur eine Festigkeit von liöehstens 25 kg/qmm und weist ferner ein grobes Graphitvorkommen, sowie kein rein perlitisches Gefüge auf. Um diese Nach- lcile zu beseitigen, ist _ auch schon vorge- .,chlagen . worden, den Zusatz an Stahl (Schrott) wesentlich höher, 50 % und mehr der ganzen Uattierung, zu wählen, was eine: sehr starke Aufkohlung erlaubt, aber auch erheischt.
Das bei -#-nwenduno7 einer solchen Gattierung erhaltene Gusseisen weist die ge- wünschte hohe Festigkeit auf, nur ist e schwierig, beim Schmelzvorgang ,den wünschten C-Gehalt zu treffen.
Fällt der (\-Gehalt 2U. klein aus, so ist dann das. Guss-_ eisen entweder unvergiessbar, oder es zeigt starke Neigung zur Lunkerbildung; ist da gegen .der C-Gehalt zu gross, so geht dem Eisen die ge-v#,ünscht e hohe Festigkeit, sowie auch das gewiinschte perlitische Gefüge ab. Es wird ferner ein Eisen mit stark schwan kendem C-Gehalt erhalten.
Infolgedessen eignet sich auch dieses Verfahren nicht zur Herstellung eines Qualitätsgusseisens. Dage gen hat es sieh gezeigt, dass ein solches Eisen < rhalten wird, wenn ..erfindungsgemäss eise Gattierung verwendet wird, die aus nicht weniger a.ls 30 /o kohlenstoffarmem Sonder roheisen von etwa 2,5 % C-Gehalt, nicht weniger als 10 %, aber auch nicht mehr als 30 % Stahl, beide Zusätze zusammen nicht mehr als 70 % ausmachend,
sowie aus nicht weniger als<B>30</B> % gewöhnlichem Roheisen und Gussbruch besteht, und wenn dabei die Windmengge in an sich bekannter Weise auf -I- 10 % einer einmal eingestellten Menge konstant gehalten wird.
Um da.s Wesen der Erfindung dein Be kannten gegenüber noch deutlicher zum Aus druck zu bringen, sei .auf das beiliegende Schaubild verwiesen, das die in Betracht kommenden Verhältnisse sehr übersichtlich erkennen lässt. Das Schaubild . zeigt .ein gleichseitiges Dreieck P,, P.=, P3, dessen Höhe PH, bezw. PZH2, P,H, = 100 Ein heiten des gewählten Massstabes ist.
Irgend ein senkrechter Abstand von der Seite P1, P, soll den Prozentgehalt einer Gattierung an kohlenstoffarmemSonderroheisen, irgend ein senkrechter Abstand von der Seite P,, P3 den Prozentgehalt einer Ga@ttierung an gewöhn lichem Roheisen und Gussbruch, und irgend ein senkrechter Abstand von der Seite P2, P;
den Prozentgehalt der Gattierung an Stahl (Schrott) angeben, so dass zum Beispiel der Schnittpunkt Sh der drei Höhen P,H,, PZH2, PuHz des Dreiecks einer Gattierung ent spricht, die aus je 3,31" % kohlenstoffarmem Sonderroheisen, Schrott und gewöhnlichem Roheisen und Gussbruch besteht.
Punkte auf der Dreieckseite P1, P= entsprechen somit Gattierungen, die kein kohlenstoffarmes Sonderroheisen enthalten, während Punkte auf der Dreieckseite P_., Pz, Gattierungen ent sprechen, die kein Schrott, und Punkte auf der Dreieckseite P1, P, Gattierungen entspre chen,
die kein gewöhnliches Roheisen und keinen Gussbruch enthalten. Eckpunkt P, entspricht einer Gattierung, die ausschliess- ,,--lieh aus Stahl besteht, während Eckpunkt P, einer Gattierung entspricht, die ausschliess lich aus gewöhnlichem Roheisen und Guss- bruch, und Eckpunkt P3 einer Gattier-ung entspricht, die ausschliesslich aus kohlen stoffarmem Sonderroheisen besteht.
Aus. jeder Gattierung ergibt sich ein be stimmter theoretischer Kohlenstoffgehalt. Wenn zum Beispiel mit Kohlenstoffgehalten für den Einsatz von 0,1 % für Stahl, 2,5 % für Sonderroheisen und von 3,7 % für g@- wöhnliches Roheisen gerechnet wird, so liegt der C-Gehalt für die verschiedenen Punkt der Dreieckseite P,, P2 zwischen 0,1 (Eck punkt P,) und 3,7 % (Eckpunkt P::
), für dio Punkte der Dreieckseite P,, P.. zwischen 3,7 (Eckpunkt P2) und 2,5 % (Eckpunkt P;), und für die Punkte der I)rcieckseite P,, P; zwischen 0,1 (Eckpunkt P,) und 2,5 % (Eck- punkt Pol.
Mit Hilfe des Trapezes P,,<I>D, E,</I> P2, dessen Seiten P,,<I>D</I> und P2, E iu einem bestimmten Massstab dem Kohlenstoffgehalt im Punkte P, bezw. P, entsprechen, lä.sst sich für jeden Punkt der Seite P,, P2 der für den selben in Betracht kommende C-Gehalt be stimmen, ähnlich wie eh die Trapeze P2, F.
G, P3 und P;;, <I>J.</I> K, <I>P,</I> in bezug auf die Punkte der Seite Pi!, P,; be.zeu. P3, <I>P,</I> zu tun gestatten. Die Linien konstanten Kohlen stoffgehaltes verschiedener Gattierungen er scheinen im Schaubild als unter sich paral lele Gerade., wie durch zlie strichpunktierten Linien angedeutet ist.
Der effektive C-Ge- halt des erschmolzenen Eisens liegt nun in folge der natürlichen Aufkohlung beim Schmelzprozess immer einige Zehntelprozent> höher als der theoretische C-Gehalt der Gat- tierung. Um also beispielsweise im erschmol zenen Eisen einen C-Gehalt von 3,2 % zu er zielen, müssen Gattierumgeu gewählt wer den, die etwa. auf der C-Linie 2,8 liegen.
In ,dein Schaubild werden Gattierungen, die neben gewöhnlichem Roheisen und Guss- bruch höchstens 20 % Stahl enthalten, durch Punkte dargestellt, die auf der Strecke L, P, liegen. Werden bis zu 10 % eines maxi malen Stahlzusatz von 20 '/o durch kohlen stoffarmes Sonderroheisen ersetzt, so werden die betreffenden Gattierungen durch Punkte dargestellt, die im schraffierten Dreieck L.
<I>P2, N</I> liegen. Gattierungen, die mehr als 50'/o Stahl (Schrott) und als Rest gewöhn liches Roheisen und Gussbruch aufweisen, werden im beschriebenen Diagramm durch Punkte dargestellt, die auf der Strecke P,.
H" liegen. Gattierungen, die gemäss vorlie gender Erfindung nicht unter 30 %o kohlen- stoffarrnes Sonderroheisen, sowie nicht we niger a.1, 10 0/ und nicht mehr als 30 % Stahl, Rest gewöhnlichesRoheisen und Guss- bruch, aufweisen, entsprechen dagegen Punkte, die innerhalb des schraffierten Vier- eckes S, T,<I>U,</I> V liegen, wodurch deutlich zum Ausdruck kommt,
dass bei der Ausfüh rung des Gegenstand der Erfindung bilden den Verfahrens ganz andere Gattierungen zur Verwendung kommen, als bei den ein gangs: erwähnten bekannten Verfahren.
Der Preis; jeder Gattiexung fällt mit dem Abstand des sie darstellenden Punktes von den Dreieckseiten P2, P3 (also mit wachsen dem Stahlgehalt) und P:, Ps (also mit wach sendem Gehalt an gewöhnlichem Roheisen und Gussbruch). Gättierungen, die in das Dreieck<I>L,</I> P2, <I>N</I> fallen oder durch Punkte der Strecke P" H" dargestellt werden, stel len :
daher ausgesprochen billige CTattierun- gen dar, während in das Viereck S, T,<I>U, V</I> fallende Gattierungen solche sind, bei denen der Qualität grössere Bedeutung als dem Preis beigemessen wird. würde die Viereck seite T, U parallel gegen die Dreieckseite P_, P#, verschoben, so würde da.s erschmolzene Eisen für Gattierungen in der Nähe von T zu viel Kohlenstoff enthalten und auf der ganzen Linie unnötig teuer werden.
Auch wenn die Viereckseite LT, <I>V</I> parallel gegen die Dreieckseite P1, P., hin verschoben würde, R7ürde man ein unnötig teures Gusseisen er halten.
Würde dagegen die Viereckseite S. 1' parallel von der Dreiecksehe P, P.1 - v veg, also gegen die Spitze P, hin bewegt, so würde die, Gattierung einen zu tiefen C-Ge- halt aufweisen, um sie für die gewünschte, nur geringe Aufk,)hlun < geeignet zu machen, während bei einem parallelen Verschieben der Viereckseite .8', T gegen die Dreieckseite Pl,
P2 hin eine unbomogene Aufkohlung und somit eine schlechte Treffsicherheit in Kauf genommen werden müsste. Den innerhalb des Viereckes S, T, TI, V fallenden Gattierungen kommen also ganz bestimmte, sie für das Er reichen des angestrebten Zweckebesonders geeignet machende Vorteile züz. Der Grund, warum der durch das Viereck S, T, U, V en;
- umgrenzte Gattierungsbereich bis jetzt noch nicht praktisch verwendet. worden ist, dürft mit dem Umstand zusammenhängen, dass auch die kohlenstoffärmste Sehrott-Gattie- rung sich im Kupolofen praktisch auf min destens etwa 2,5 % aufkohlt, was wohl dazu verleitete, Stahl als einen dem kohlenstof ( armen Roheisen gleichwertigen Gattierungs- zusatz anzusehen, dem, da er viel billiger ist, der Vorzug gebührte.
Die Erkenntnis, dass bei Verwendung eines hohen Prozentsatzes von kohlenstoffarmem Roheisen als Bestand teil der Gattierung eine wesentliche Verbes serung in der Treffsicherheit bezüglich des praktisch zu erreichenden Kohlenstoffgehal tes erzielt wird, lässt nun aber gerade den durch das Viereck S, T, U, V dargestellten Gattierungsbereich als besonders wertvoll erscheinen, da bekanntlich die Vergiessbar- keit des Gusseisens mit.
sinkendem C-Gehalt ausserordentlich rasch abnimmt und Fehl ergebnisse im C-Gehalt unvermeidlich Aus schussware ergeben. Um vom Kohlenstoffgehalt der durch das Viereck rS\, <I>T, U,</I> V dargestellten Gat- tierungen auf den gewünschten Kohlenstoff gehalt von 2,6 bis 3,2 % des zu erzeugenden Gusseisens zu kommen, ist das weitere Erfin dungsmerkmal anzuwenden, das darin be steht, dass eine einmal eingestellte, bestimmte Windmenge in den Grenzen -% 10 % kon stant gehalten wird.
Die Konstanthaltung der Windmenge kann in einfacher und zweckmässiger Weise durch Veränderung der Höhe der Beschickungssäule geschehen; es brauchen dann in der Windleitung lediglich -i#1essapparate vorgesehen zu werden, wogegen besondere Reguliervorrichtungen entbehrt werden können.
Nach dem Gegenstand der Erfindung bil denden Verfahren gelingt es, ein Gusseisen zu ersehmel7en, das sich nicht mir durch seine vorzüglichen Festigkeitseigenschaften, sondern hauptsächlich auch durch seine gleichmässige Beschaffenheit und vorzügliche Giessbarken auszeichnet. Es ist hei günstig stem Koksverbrauch (im Mittel etwa. 10 '/o) möglich, ein Eisen zu erhalten, das. in der Rinne gemessen eine Temperatur von 1400' bis 1450 C aufweist.
Das erschmolzene Gusseisen zeigt die kennzeichnenden Eigenschaften des niedrig gekohlten Materials; besonders bemerkens wert ist die verhältnismässig geringe Härt,, und gute Bearbeitbarkeit. Die maximale Bri- nellhärte beträgt 230 kg pro mm \. Der Schwefelgehalt kann mit Leichtigkeit unter 0,1 9o, das heisst viel tiefer als bei andern Verfahren, gehalten werden.
Die Struktur dieses Gusseisens ist, abge sehen von kleinen Steatideinschlüssen, reise perlitisch. Der Perlet ist feinlamellax. Der Graphit liegt in Form von kleinen, dünnen, schwach gekrümmten und schön gleichmässig in der perlitischen Grundmasse verteilten Plättchen vor.
Infolge der günstigen Zusammensetzung und Strukturverhältnisse, sowie infolge ainer guten Desoxydation und Ent;
aeung besitzt das nach dem neuen Verfahren hergestellte Gusseisen sehr gute Volumbeständigkeit bei höheren Temperaturen, sowie gute Bestän digkeit gegen korrodierende erodierende Ein- fliesse. Die Volumenbeständigkeit kann durch entsprechende Abstimmung der Analyse unrl Zugabe von den Karbidzerfall verlangsamen den Stoffen, wie zum Beispiel Chrom, Wol- fram und dergleichen, noch bedeutend ver- bessert werden.