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.
Process for producing a good iron with 2.6-3.2% C content and high strength in the ICupol furnace. It is known that high strength cast iron (at least 28 kgfqmm) in the cupola furnace:
It can be produced that the carbon content is suppressed below the 3.8-3.5% which is considered normal for cupola furnace c4ses. In an effort to produce such iron, it has already been proposed to use a type with up to 20% steel addition to the usual pig iron and cast iron, whereby in certain cases half of this percentage of steel has already been replaced by low-carbon iron.
The cast iron obtained in this way only has a strength of no more than 25 kg / qmm and also has a coarse graphite deposit and no purely pearlitic structure. In order to eliminate these disadvantages, it has already been proposed. To choose the addition of steel (scrap) significantly higher, 50% and more of the entire Uattierung, what a: very strong carburization allowed, but also required.
The cast iron obtained with such a type has the desired high strength, but it is difficult to achieve the desired C content during the melting process.
If the (\ -content 2U. Turns out to be small, then the cast iron is either non-castable or it shows a strong tendency to form cavities; if, on the other hand, the C-content is too high, the iron loses its weight #, desires high strength, as well as the desired pearlitic structure. Furthermore, an iron with strongly fluctuating C content is obtained.
As a result, this method is also unsuitable for producing quality cast iron. On the other hand, it has been shown that such iron is obtained if, in accordance with the invention, an iron mixture is used which consists of no less than 30% low-carbon special pig iron with a C content of about 2.5%, no less than 10%, but also not more than 30% steel, both additives together not making up more than 70%,
as well as not less than <B> 30 </B>% ordinary pig iron and cast iron, and if the amount of wind is kept constant in a manner known per se at -I- 10% of an amount set once.
In order to express the essence of the invention even more clearly to your acquaintance, reference is made to the attached diagram, which clearly shows the circumstances in question. The graph . shows .an equilateral triangle P ,, P. =, P3, whose height PH, respectively. PZH2, P, H, = 100 units of the selected scale.
Any perpendicular distance from side P1, P, shall be the percentage of one type of low carbon special pig iron, any perpendicular distance from side P1, P3 shall be the percentage of one type of ordinary pig iron and cast iron, and any perpendicular distance from that Side P2, P;
indicate the percentage of steel (scrap) of the type so that, for example, the intersection Sh of the three heights P, H ,, PZH2, PuHz of the triangle corresponds to a type consisting of 3.31 "% low-carbon special pig iron, scrap and ordinary Pig iron and cast iron is made.
Points on the triangle side P1, P = thus correspond to genera that do not contain any low-carbon special pig iron, while points on the triangle side P_., Pz, correspond to genera that do not correspond to scrap, and points on the triangle side P1, P, correspond to genera,
which do not contain ordinary pig iron or cast iron. Corner point P corresponds to a type that consists exclusively of steel, while corner point P corresponds to a type that consists exclusively of ordinary pig iron and cast iron, and corner point P3 corresponds to a type that exclusively consists of carbon-poor special pig iron.
Out. each type has a certain theoretical carbon content. If, for example, a carbon content of 0.1% for steel, 2.5% for special pig iron and 3.7% for g @ - normal pig iron is used, the C content for the various points on the side of the triangle is P. ,, P2 between 0.1 (corner point P,) and 3.7% (corner point P ::
), for the points on the triangle side P ,, P .. between 3.7 (corner point P2) and 2.5% (corner point P;), and for the points on the I) rear side P ,, P; between 0.1 (corner point P,) and 2.5% (corner point Pol.
With the help of the trapezoid P ,, <I> D, E, </I> P2, the sides P ,, <I> D </I> and P2, E iu a certain scale the carbon content in the point P, respectively. P, can be determined for each point on the side P ,, P2, the C content to be considered for the same, similar to the trapezoids P2, F.
G, P3 and P ;;, <I> J. </I> K, <I> P, </I> with respect to the points on the side Pi !, P ,; be.zeu. Allow P3, <I> P, </I> to do. The lines of constant carbon content of different genera appear in the diagram as parallel straight lines, as indicated by two dash-dotted lines.
The effective C content of the molten iron is now always a few tenths of a percent> higher than the theoretical C content of the coating as a result of the natural carburization during the melting process. So, for example, in order to achieve a C content of 3.2% in the molten iron, Gattierumgeu must be chosen, which is about. lie on the C-line 2.8.
In your diagram, types which, in addition to ordinary pig iron and cast iron, contain a maximum of 20% steel, are represented by points on the line L, P,. If up to 10% of a maximum steel addition of 20% is replaced by low-carbon special pig iron, the genera concerned are represented by dots in the hatched triangle L.
<I> P2, N </I> lie. Generations that have more than 50% steel (scrap) and the remainder common pig iron and cast iron are represented in the diagram described by points on the line P ,.
H ". Generations which, according to the present invention, do not have less than 30% o carbon-poor special pig iron, as well as no less a.1, 10 0 / and no more than 30% steel, the remainder ordinary pig iron and cast iron on the other hand, points that lie within the hatched square S, T, <I> U, </I> V, which clearly shows that
that in the execution of the subject matter of the invention, the methods used are completely different from those used in the known methods mentioned at the beginning.
The price; Each category falls with the distance between the point representing it and the sides of the triangle P2, P3 (that is, the steel content increases) and P :, Ps (that is, with the increasing content of common pig iron and cast iron). Saturations that fall into the triangle <I> L, </I> P2, <I> N </I> or are represented by points on the segment P "H" represent:
Therefore, C-symbols are extremely cheap, while genera falling into the square S, T, <I> U, V </I> are those in which the quality is given greater importance than the price. If the square side T, U were to be shifted parallel to the triangle side P_, P #, then the molten iron for genera in the vicinity of T would contain too much carbon and would be unnecessarily expensive all along the line.
Even if the square side LT, <I> V </I> were shifted parallel to the triangle side P1, P., R7 would be an unnecessarily expensive cast iron.
If, on the other hand, the square side S. 1 'were moved parallel from the triangular line P, P.1 - v veg, that is towards the point P, then the generic value would have a C content that is too low to allow it for the desired to make, only a small amount of notice,) hlun <, while with a parallel shift of the square side .8 ', T against the triangle side Pl,
P2, an unbalanced carburization and thus poor accuracy would have to be accepted. The genera falling within the square S, T, TI, V come with certain advantages that make them particularly suitable for achieving the intended purpose. The reason why the by the square S, T, U, V en;
- limited generic range not yet used in practice. is probably related to the fact that even the very low carbon Veryott type is practically carburized to at least 2.5% in the cupola furnace, which probably led to the view that steel is an additive equivalent to the low carbon pig iron , which, since it is much cheaper, deserves preference.
The knowledge that when using a high percentage of low-carbon pig iron as a constituent part of the species a significant improvement in the accuracy with regard to the practically achievable carbon content is achieved, however, just leaves the one represented by the square S, T, U, V The generic range appear to be particularly valuable, as it is well known that cast iron can be cast.
Decreasing C content decreases extremely rapidly and incorrect results in the C content inevitably result in rejects. The next step is to go from the carbon content of the genera represented by the square rS \, <I> T, U, </I> V to the desired carbon content of 2.6 to 3.2% of the cast iron to be produced Invention feature to apply, which consists in the fact that a certain amount of wind, once set, is kept constant within the limits -% 10%.
The amount of wind can be kept constant in a simple and expedient manner by changing the height of the charging column; then only measuring devices need to be provided in the wind pipe, whereas special regulating devices can be dispensed with.
According to the method forming the subject of the invention, it is possible to obtain a cast iron which is distinguished not by its excellent strength properties, but mainly by its uniform quality and excellent castability. With the highest coke consumption (on average about 10%) it is possible to obtain an iron which, measured in the channel, has a temperature of 1400 ° to 1450 ° C.
The molten cast iron shows the characteristics of the low carbon material; The relatively low hardness and good machinability are particularly noteworthy. The maximum Brennell hardness is 230 kg per mm \. The sulfur content can easily be kept below 0.1 90, which is much lower than with other methods.
The structure of this cast iron, apart from small steatide inclusions, is pearlitic. The perlet is fine lamellax. The graphite is in the form of small, thin, slightly curved platelets that are nicely evenly distributed in the pearlitic matrix.
As a result of the favorable composition and structural relationships, as well as due to good deoxidation and ent;
In addition, the cast iron produced using the new process has very good volumetric stability at higher temperatures, as well as good resistance to corrosive, erosive influences. The volume stability can be significantly improved by appropriate coordination of the analysis and the addition of the carbide decay slowing substances such as chromium, tungsten and the like.