DE881597C - Staehlung des aus aluminothermischen Umsetzungen gewonnenen Eisens, vorzugsweise fuer die aluminothermische Schweissung von Schienen und Werkstuecken - Google Patents

Description

• Stählung des aus aluminothermischen Umsetzungen gewonnenen Eisens, vorzugsweise für die aluminothermische Schweißung von Schienen und Werkstücken Die für die Durchführung aluminothermischer Schweißungen erforderliche Schweißmasse besteht im wesentlichen aus einer Mischung. von Eisenoxyd und Aluminium, wobei beide Bestandteile in pulver- oder grießförmiger Gestalt verwendet werden. Während das Eisenoxyd als Hammerschlag oder Walzzunder ohne Schwierigkeiten gepulvert werden kann, muß das Aluminium in einem besonderen Arbeitsgang entweder mechanisch zerkleinert oder aber aus flüssigem bzw. breiigem Zustand gespritzt, geschüttelt oder sonstwie in die gewünschte Pulver- oder Grießform überführt werden. Da die Temperatur der aluminothermischen Umsetzung mit ungefähr z400° für die meisten technischen Zwecke, insbesondere für Schweißzwecke, reichlich hoch liegt, gibt man dem aluminothermischen Gemisch zur Temperatursenkung gewisse Mengen von Eisenschrott zu, wodurch gleichzeitig die Eisenausbeute erhöht wird. Aus der Umsetzung von Eisenoxyd und Aluminium wird fast reines Eisen gewonnen, das wegen zu geringer Festigkeit und Härte für Schweißzwecke nicht ohne weiteres verwertbar ist. Es muß vielmehr in Stahl verwandelt werden, der in seinen mechanischen Eigenschaften dem zu schweißenden Werkstück angepaßt ist. Zur Stählung des aluminogenetischen Eisens sind verschiedene Verfahren bekannt. Zunächst lag es nahe, Oxyde von stahlbildenden Elementen an der aluminothermischen Reaktion in bestimmter Menge teilnehmen zu lassen. So reagiert z. B. Titanoxyd mit Aluminium in ähnlicher Weise wie Eisenoxyd, indem metallisches Titan frei wird. Man gab also dem aus Eisenoxyd und Aluminium bestehenden Gemisch noch eine kleinere Menge eines Gemisches von Titanoxyd und Aluminium bei, um gleich während der Umsetzung die erforderlichen Mengen Titan in das aluminogenetische Eisen einzulegieren. Dieses Verfahren hat sich nicht im großen durchgesetzt.
• Ein anderer Weg der Stählung ist der, daß man stahlbildende Grundstoffe, wie Mangan, ,Silicium, Kohlenstoff, Titan u. a. m., in reiner Form oder mit Eisen legiert in abgestimmter Dosis der aluminothermischen Masse untermischt oder gesondert als Stahlzusatzpäckchen beilegt. Man hat festgestellt, daß hierbei je nach dem mechanischen Verlauf der Umsetzung im Tiegel einmal mehr, das andere Mal weniger Stahlzusätze verschlacken, so daß trotz gleicher Vorbedingungen bezüglich der Mengenverhältnisse nicht bei allen Umsetzungen der gleiche Stahl gewonnen wird, was aber insbesondere für Serienschweißungen von gleichartigen Werkstücken, z. B. .Schienen, erforderlich ist.
• Um diesen Nachteil zu beseitigen, hat man auch versucht, die .Stahlzusätze vorher mit dem Eisenschrott, der dem aluminothermischen Gemisch ohnehin beigesetzt wird, zu legieren. Die Stahlzusätze- wurden daher mit dem Eisenschrott zusammengeschmolzen, diese Legierung wurde nach einem beliebigen Verfahren gekörnt und dann die gekörnte Schrottlegierung der aluminothermischen Schweißmasse untermischt. Auch dieses Verfahren hat sich wegen auftretender Schwierigkeiten besonders hinsichtlich der Körnung der Schrottlegierung in der Praxis nicht durchgesetzt.
• Die Erfindung betrifft ein neues Verfahren zur Stählung des aus aluminothermischenUmsetzungen gewonnenen Eisens, vorzugsweise für die aluminothermische Schweißung von Schienen und Werkstücken. Es besteht darin, daß die der Stählung dienenden Stoffe in ihrer Gesamtheit oder zum Teil vor Herstellung der aluminothermischen Gemische mit demAluminium zusammengeschmolzen werden, und daß dann diese Aluminiumlegierung in zerkleinerter bzw. Pulver- oder grießförmiger Form zur Herstellung der aluminothermischen Mischung verwendet wird. Es werden also erfindungsgemäß besondere Aluminiumlegierungen hergestellt, die die jeweils gewünschten Stahlzusätze für das aluminogenetische Eisen enthalten. Diese Aluminiumlegierungen werden nach bekannten Verfahren zerkleinert und dann daraus das aluminothermische Gemisch unter Hinzufügung von Eisenoxyd hergestellt. Bei der Reaktion dieses aluminothermischen Gemisches verbindet sich das Aluminium mit dem Sauerstoff des Eisenoxyds, Eisen wird frei, und die vorher im Aluminium einlegierten stahlbildenden Bestandteile legieren sich bis auf einen verschlackenden Teil mit dem Eisen. Da die Korngröße dieser Aluminiumlegierung und des Eisenoxyds immer in bestimmten Grenzen gehalten wird, so ist das erfindungsgemäße Verfahren die beste Voraussetzung für die gleichmäßigste Verteilung der Stahlzusätze und somit für die Gewinnung eines in allen Fällen gleichbleibenden Stahls.
• Man kann die stahlbildenden Zusätze nach dem vorliegenden Verfahren naturgemäß nur so weit einbringen, wie -sie mit Aluminium legierungsfähig sind. Je nachdem, welchen Stahl man herstellen will, d. h. welche Legierungselemente man verwendet, ist es möglich, entweder die gesamten Stahlzusätzevorher in dasAluminium einzubringen oder aber, falls ein Teil der Stahlzusätze mit Aluminium nicht legierungsfähig sein sollte, nur den Teil der Stahlzusätze, der mit Aluminium eine Legierung eingeht. Dann werden die mit Aluminium unlegierbaren Stahlzusätze auf eine andere Weise in die aluminothermische Schweißmasse gebracht. Die bisher gebräuchlichen Stahlzusätze, nämlich Mangan, Silicium, Chrom, Vanadin, Titan sind aber mit Aluminium legierbar.
• Unter den bekannten technischen Aluminiumlegierungen und Umschmelzaluminiumsorten gibt es nun eine Anzahl, die Mangan, Silicium und andere stahlbildenden Elemente enthalten. Diese Legierungen sind also bis zu einem gewissen Grade für die Stählung von aluminogenetischem Eisen im Sinne der Erfindung verwendbar, wobei gleichsam die erste Arbeitsstufe des erfindungsgemäßen Verfahrens, allerdings für einen anderen Zweck, bereits ausgeführt ist. Die in der Legierung fehlenden stahlbildenden Bestandteile können dann auf beliebige andere Weise der aluminothermischen Schweißmasse hinzugefügt werden.
• Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Verfahren in der Weise anzuwenden bzw. durchzuführen, daß ein Teil des für das aluminothermische Gemisch vorgesehenen Aluminiums nur mit einem Teil der Stahlzusätze legiert wird und der andere Teil des für das aluminothermische Gemisch vorgesehenen Aluminiums mit einem anderen Teil der stahlbildenden Zusätze bzw. mit anderen stahlbildenden Bestandteilen legiert wird.
• Bei Ausführung des Verfahrens zur Stählung des aus aluminothermischen Umsetzungen gewonnenen Eisens in der Weise, daß die stahlbildenden Zusätze mit Aluminium zusammengeschmolzen werden und daß dann diese Aluminiumlegierung, in zerkleinerter Form zur Herstellung aluminothermischer Gemische verwendet wird, ist es möglich, als Grundlage für die Einlegierung der stahlbildenden Zusätze sowohl Reinaluminium als auch ein bereits legiertes Aluminium bzw. bekannte technische Aluminiumlegierungen oder sogenanntes Umschmelzaluminium zu verwenden, gegebenenfalls sogar Leichtmetallschrott bzw. Schrott von Aluminiumlegierungen, wodurch sich eine Verbilligung erzielen läßt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Stählung des aus aluminothermischen Umsetzungen gewonnenen Eisens, vorzugsweise für die a?uminothermischeSchweißung von Schienen und Werkstücken, dadurch gekennzeichnet, daß die stahlbildenden Zusätze mit Aluminium zusammengeschmolzen werden, und daß dann diese Aluminiumlegierung in zerkleinerter Form zur Herstellung aluminothermischer Gemische verwendet wird. a. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nur ein Teil der stahlbildenden Zusätze in Legierung mit Aluminium in das aluminothermische Gemisch eingebracht wird, der restliche Teil der stahlbildenden Zusätze dagegen auf beliebige andere Weise. 3. Verfahren nach Anspruch i oder z, dadurch gekennzeichnet, daß das für das aluminothermische Gemisch erforderliche Aluminium in zwei Teilmengen verwendet wird, von denen die eine Teilmenge nur einen Teil der stahlbildenden Zusätze und die andere Teilmenge des Aluminiums einen anderen Teil der stahlbildenden Zusätze enthält. q.. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoff für die Herstellung der die stahlbildenden Zusätze haltenden Aluminiumlegierung Reinaluminium benutzt wird. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche i bis q., dadurch gekennzeichnet, daß als Ausgangsstoff für die Herstellung der die stahlbildenden Zusätze enthaltenden Aluminiumlegierung bekannte technischeAluminiumlegierungen oder sogenanntes Umschmelzaluminium oder Schrott von Aluminiumlegierungen verwendet werden.