DEP0029162DA - Ausscheiden von Wasserstoff aus gegossenen Stahlwerkstücken. - Google Patents

Description

Es ist bekannt, dass beim Herstellungsprozess von Stahl sehr leicht Wasserstoff eingeschlossen bleibt, und sein Vorhandensein im Stahl insofern höchst schädlich ist, als er oft die Ursache von Brüchen und inneren Rissen im Material bildet.

Eine kontrollierte Abkühlung des Stahls in einem geeigneten Stadium oder in Stufen ermöglicht dem eingeschlossenen Wasserstoff zu entweichen, bevor er in der Lage gewesen ist, irgend welchen Schaden anzurichten; jedoch ist es notwendig, dass die kontrollierte Abkühlung während der Zeit angewandt wird, in der das Gusstück auf die atmosphärische Temperatur abkühlt, da während dieser ersten Abkühlungsperiode die Gefahr innerer Rissbildung, bedingt durch den eingeschlossenen Wasserstoff, entsteht. Es hat keinen Zweck, Stahlwerkstücke, deren Abkühlung vorher nicht überwacht worden ist, in der Hoffnung wieder zu erhitzen und dann unter Kontrolle abkühlen zu lassen, dass diese zweite Behandlung alle Gefahren aus- schaltet, da es nahezu sicher ist, dass der Schaden bereits während der ersten Abkühlung eingetreten ist. Dies trifft insbesondere für viele legierte Stähle und Stähle mit höherem Kohlenstoffgehalt zu.

Ist der Wasserstoff einmal entfernt, so kann ein Erhitzen und Abkühlen in der üblichen Weise geschehen.

Es ist früher bereits vorgeschlagen worden, während der Abkühlung von Stahlschienen, wenn sie das kritische Stadium durchlaufen, das Maß der Abkühlung über einen Temperaturbereich, dessen untere Grenze unterhalb 250°C liegt, zu vergrößern.

Ein Verfahren ist auch bereits für das Entfernen des Wasserstoffs aus einer Metalloberfläche in Vorschlag gebracht worden, das darin besteht, das betreffende Werkstück in eine heisse Lösung mit Chrombestandteilen einzutauchen.

Die Menge Wasserstoff, die abgeschieden wird, hängt vom Anfangsgehalt ab, jedoch ist es, da dieses während der Herstellung nicht bekannt ist, notwendig, dem Material in allen Fällen die volle Behandlung angedeihen zu lassen, sodass der Anteil, ob gross oder klein, durch die beschriebene Behandlung auf eine vernachlässigbare Menge reduziert wird, um jede Gefahr von Brücken oder innerer Rissbildung im Stahl auszuschliessen.

Auf Grund der Erforschung des Problems der kontrollierten Abkühlung von Stahlwerkstücken im Laufe ihrer Herstellung wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, sie in einen Behälter zu bringen, der so eingerichtet ist, dass sein Inhalt für eine genügend lange Zeit auf einer bestimmten konstanten Temperatur gehalten wird, um die Bildung von inneren Rissen zu vermeiden, wobei diese Behandlung während der Zeit stattfinden muss, wo sich das Werkstück nach dem Guss auf die Lufttemperatur abkühlt. Die hierfür erforderliche Zeit ist von der im Behälter aufrecht erhaltenen Temperatur abhängig, d.h. wenn die konstante Temperatur in Behälter etwas unter dem kritischen Bereich liegt, wird nahezu ein Viertel der Zeit benötigt werden, wie wenn die Temperatur in dem Behälter etwa bei 400°C gehalten wird, und entsprechend wird eine noch niedrigere Temperatur als 400°C eine noch längere Zeit erfordern.

Die benötigte Zeit, um das Verfahren durchzuführen, hängt auch von dem Gehalt an Wasserstoff in dem Stahl ab.

Zum Beispiel ist festgestellt worden, dass, um den Wasserstoff auf einen vernachlässigbaren Betrag zu vermindern, 3 Stunden, bei einer Temperaturhaltung von 600°C, 4 Stunden, bei einer Temperaturhaltung von 600°C, 4 Stunden, bei einer Temperaturhaltung von 600°C, 4 Stunden, bei einer Temperaturhaltung von 480°C und 5 Stunden bei einer Temperaturhaltung von 260°C notwendig sind.

Wenn es bevorzugt wird, kann man die Stahlwerkstücke in dem Behälter sehr langsam von einer Temperatur unterhalb jener des kritischen Bereichs sich abkühlen lassen.

Wenn der Stahl verhältnismässig schnell auf eine niedrige Temperatur abgekühlt wird, wie es in der normalen Praxis vorkommt, so hat der Wasserstoff nicht genügend Zeit zu entweichen, insbesondere nicht aus der Mitte der Masse, und der Wasserstoff, der verbleibt, kann genügend sein, um gewisse innere Spannungen zu erzeugen, die sich in einem Reissen des Materials auswirken.

Wenn Wasserstoff in dem bereits erhaltenen Stahl noch vorhanden ist, hat er zwar immer das Bestreben, den Stahl zu verlassen, jedoch dauert es viele Monate und sogar Jahre, bis er ganz heraus ist.

Bei absichtlich mit Wasserstoff imprägniertem Stahl ist festgestellt worden, dass, wenn für 5 Stunden langsam von 590°C auf 380°C heruntergekühlt wurde, vor der endgültigen Kühlung an der frischen Luft, die Proben gänzlich frei von innerer Rissbildung waren, jedoch dass, wenn über 3 Stunden nur von 590°C auf 400°C langsam heruntergekühlt wurde, die Proben, viele dieser inneren Risse aufwiesen, während andere Proben die an der frischen Luft normal abgekühlt waren, eine ausserordentlich grosse Anzahl von Rissen besaßen.

Wenn eine konstante Temperatur aufrecht erhalten werden soll, kann der Behälter mittels heisser Gase beheizt werden, die um ihn durch ringförmige Räume kreisen und dann in einen Kamin ausgetragen werden. Diese heissen Gase können Abgase sein, wie sie gewöhnlich in Stahlwerken anfallen, oder es kann unter dem Behälter eine Gas- oder Oel- oder sonstige Feuerung angeordnet werden, deren Verbrennungsprodukte in gleicher Weise um den Behälter herumstreichen und dann durch die Schornsteine abziehen. Der Behälter kann aus Stahl, genietet oder geschweisst oder aus einem anderen geeigneten Material bestehen.

Wenn der Behälter eine innere und eine äussere Hülle mit einem Zwischenraum zwischen diesen beiden besitzt, durch den die heissen Gase hindurchgehen, kann die Innentemperatur des Behälters und seines Inhalts leicht konstant gehalten werden. Wenn eine langsame Abkühlung anstatt einer Behandlung bei konstanter Temperatur gewünscht wird, kann der Zwischenraum zwischen der äusseren und inneren Hülle mit einem leicht leitenden Material, z.B. Schlackenwolle, ausgefüllt sein. Zweckmässig wird stets der Behälter mit einem Deckel versehen, nachdem die Werkstücke eingebracht sind, um ihre Eigenwärme am Entweichen zu verhindern. Das Aufrechterhalten einer konstanten Temperatur kann auch durch elektrische Beheizung bewirkt werden. Geeignete Thermostaten können die Gleichmässigkeit der erzeugten Temperatur kontrollieren und regulieren.

Das Ausscheiden des Wasserstoffes aus dem betreffenden Werkstück kann dadurch gefördert werden, dass man sie in einem Vakuum oder in teilweisem Vakuum langsam sich abkühlen lässt oder auf einer konstanten Temperatur hält. Für diesen Zweck könnte mittels einer Luftpumpe oder anderer geeigneten Mittel nicht nur das Vakuum gehalten, sondern gleichzeitig fortlaufend der Wasserstoff aus dem Behälter abgezogen werden.

Über den gefüllten Behälter kann eine Schutzglocke gestülpt werden, um die Hitze in dem Behälter am Entweichen zu hindern.

Wenn die langsame Abkühlung der Werkstücke gegenüber dem Aufrechterhalten einer konstanten Temperatur bevorzugt wird, kann der Behälter wirksam rings herum mit einem geeigneten Material, z.B. Schlackenwolle, abgedeckt werden. Wenn die Artikel auf einer konstanten Temperatur gehalten werden, werden sie etwa die Hälfte der Zeit benötigen, die sonst notwendig ist, wenn sie einer langsamen Kühlung ausgesetzt werden.

Die Stahlwerkstücke, die gemäss der Erfindung sehr langsam abgekühlt werden sollen, müssen bei einer Temperatur unterhalb jener ihres kritischen Bereichs in den Behälter gebracht werden.

Claims (4)

1. Verfahren zum Ausscheiden von Wasserstoff aus gegossenen Stahlwerken, dadurch gekennzeichnet, dass die Gußstücke während ihres Erkaltens auf Raumtemperatur in einem Behälter für eine genügende Zeitspanne auf einer konstanten Temperatur unterhalb jener ihres kritischen Temperaturbereichs gehalten werden.

2. Abänderung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gusstücke von einer Temperatur unterhalb jener ihres kritischen Bereichs in einem Behälter sehr langsam abgekühlt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter mittels heisser Gase erhitzt wird, die ihn umkreisen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter vor dem Verlust an Wärme durch Isolierung geschützt wird.