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Erzeugung eines Ausgangswerkstoffes für die Eisenpulverherstellung
Für die Metallpulvererzeugung, insbesondere zur Herstellung von Sintermeta @lkörpern,
hat es sich für manche Zwecke als besonders vorteilhaft erwiesen als Ausgangswerkstoff
nicht Stahl, sondern ein höher- bzw. hochgekohltes Eisen zu verwenden, welches aber
insbesondere mit Rücksicht auf die Verpreßbarkeit des Metallpulvers und mit Rücksicht
auf die Festigkelltseigenschaften der aus dem Metallpulver durch Pressen und Sintern
hergestellten Körper sowie unter Berücksichtigung des Umstandes, daß das Silizium
weder beim Glühen noch beim Reduzieren bzw. Sintern des Pulvers aus dem Werkstoff
herausgeht, einen möglichst niedrigen Si-Gehalt, vorzugsweise unter o,25%, haben
muß.
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Gemäß einem nicht vorveröffentlichten. Vorschlag verwendet man infolgedessen
als Ausgangswerkstoff für die Metallpulverhers,tellung in neuester Zeit auch schon
ein nach dem sogenannten Stürzelberg-Verfahren erschmolzenes, Si-armes und C-reiches
Eisen, da im Blashochofen ein entsprechend Siarmes Roheisen nicht zu erschmelzen
ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß die Reduktion im Stürzelberg-Ofen schwächer
ist als im Blashochofen, da die schwer reduzierbaren Oxyde, wie z. B. die des Si,
Mn, Ti, im Stürzelberg-Ofen nur in geringerem Umfang reduziert werden als im Blashochofen.
Infolgedessen kann im Stürzelberg-Ofen, in welchem Einerz unmittelbar auf flüssiges
Eisen verhüttet wird, bei der verhältnismäßig ,geringen Kieselsäurereduktion z.
B. unter Führung einer hochbasischen Schlacke ein sehr Si-arrnes, dem schwedischen
Holzkohlenrohreisen ähnliches Eisen. gewonnen werden, welches sich auf Grund seines
niedrigen Si-Gehaltes und hohen C-Gehaltes ganz besonders als Ausgangswerkstoff
für
die Metallpulverherstellung eignet. Das aus diesem Eisen durch Verblasen mittels
Preßluft hergestellte Pulver weist einen verhältnismäßig hohen 02-Gehalt von bis
zu etwa 49 auf, so daß bei dem nachfolgenden Glühprozeß unter Bildung einer CO-
und C02-Atmosphäre ohne Zufuhr fremden Reduziergases der C-Gehaltdes Pulvers durch
dessen Sauerstoffgehalt heruntergefrischt wird und durch die weitgehende Herauslösung
des Kohlenstoffs aus dem Pulver ein Erzeugnis von schwammiger bis schalenförmiger
Struktur entsteht, welches hervorragende Preßeigenschaften besitzt.
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Zur Durchführung des Stürzelb;erg-Verfahrens sind nun außer dem eigentlichen
Trommelofen verhältnismäßig umfangreiche weitere Einrichtungen, wie Kalksteinbrenntrommel,
Erzvorwärmm'öfen, Luftvorwärmer, Reduzierkohletrocknerusw., erforderlich, und weiterhin
sind die Leistung :einer derartigen, Ofenanlage, d. h. ihrem Durchsatz, entsprechende
Grenzen gesetzt. Die in Deutschland vorhandenen Stürzelberg-Ofenanlagen würden bei
der ständig steigenden Metallpulverherstellung ihren sonstigen Aufgaben kaum noch
gerecht werden können, und der Bau neuer Anlagen Mt sich insbesondere in kurzer
Zeit nicht verwirklichen. Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens sowie auch eines
abgewandelten Verfahrens, bei welchem im Stürzelberg-Ofen Stahlabfälle mit einem
Aufkohlungsmittel geschmolzen werden, besteht darin, daß der Stürzelberg-Ofen chargenweise
arbeitet, so daß ein laufender Betrieb nicht durchgeführt werden kann, wie er für
die Metallpulverhersteilung wünschenswert ist, da hierbei die Einrichtungen zum
überführen des Eisens in Pulverform nach Möglichkeit laufend ausgenutzt werden sollten,
so daß eine dauernde Belieferung mit flüssigem Eisen angestrebt werden muß.
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Die in Gießereien betriebenen Kupolöfen, mit denen an sich ein laufender
Betrieb -möglich ist, sind heutzutage fast durchweg mit saurem Futter zugestellt
und liefern wahlweise wohl ein hocbge'kohltes Eisen, welches jedoch im allgemeinen
einen viel zu hohen Si-Gehalt besitzt, als daß es für die Eisenpulvererzeugung in
Frage kommen könnte.
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Es ist wohl vereinzelt auch schon versucht worden, Kupolöfen basisch
zuzustellen, d. h. als mit dem Ofeninhalt in Berührung kommende Auskleidung basische,
z. B. tonerdehaltige Steine oder auch Magnesitteer- bzw. D-olomitteergemische zu
verwenden. und unter Führung einer hochbasischen, Schlacke zu schmelzen. Als Vorteil
des. basischen Betriebes ergab sich eine ausgezeichnete Entschwefelung des verhältnismäBig
hochgekohlt anfallenden Eisens, welches jedoch gleichfalls noch einen zu hohen.
Si-Gehalt, nämlich im Durchschnitt über o, 5 %, besaß, so daß dieses Eisen ebenfalls
nicht für die Herstellung eines aus Gründen der Verpreßbarkeit und der Festigkeitseigenschaften
nur einen niedrigen Si-Gehalt besitzenden Ausgangswerkstoffes für die Eisenpulverherstellung
hätte Verwendung finden können.
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Um nun laufend genügende Mengen eines Siarmen, C-reichen Eisens als
Ausgangswerkstoff für die Metallpulverherstellung zur Verfügung stellen zu können,
wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, unter Anwendung des an sich bekannten Schmelzverfahrens
im basisch zugestellten Kupolofen unter Führung .einer basischen Schlacke durch
Verwendung -eines Si-armen Einsatzes ein Eisen zu erschmelzen, welches bei ,einem
C-Giehalt von etwa 2 bis etwa 3,50/0 und mehr einen niedrigen Si-Gehalt von
vorzugsweise unter o,250;0 besitzt.
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Die sich beim basischen Kupolofenbetrieb gegebenenfalls durch die
Zähflüssigkeit der basischen Schlacke ergehenden Schwierigkeiten können gemäß einem
älteren, jedoch nicht vorveröffentlichten Vorschlag dadurch vermieden werden, daß
der Kupolofen in an sich bekannter Weise mit heißem Wind, vorzugsweise solchem von
mindestens 3oo bis 40o° C und mehr (bis etwa 6oo° C), betrieben wird. Eine Erhöhung
der Temperatur kann im übrigen ferner auch noch dadurch bewirkt werden, daß dem
Satzkoks in an sich bekannter Weise zusätzlich vorzugsweise Si-arme Stahlwolle od.
dgl. zugesetzt wird.
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Als Einsatz verwendet man vorzugsweise Si-armen Stahlschrott, gegebenenfalls
zusammen mit Si-armem Roheisen. Der C-Gehalt stellt sich durch die C-Aufnahme aus
dem Koks auf etwa 2 bis 3,50/0 und höher ein, wobei durch genügend hohe Sumpfhöhe,
d. h. durch eine genügend große Entfernung des StiGhloches von der Blasformebene,
dafür gesorgt werden kann, daß das heruntertropfende Eisen in einer entsprechend
hohen Füllkoksschicht genügend Zeit und Gelegenheit findet, sich entsprechend aufzukohlen.
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Im übrigen ist es weiterhin auch möglich, eine genügend hohe Aufkohlung
des Eisens dadurch hervorzurufen, daß dem basischen Ofenfutter Kohlenstoff, z. B.
in Form von Graphit, beigemengt ist oder daß die Zustellung des Ofens teilweise
aus Kohlenstoffsteinen besteht.
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Der basische Kupolofenbetrieb bietet dabei fernerhin in an sich bekannter
Weise den Vorteil, daß das zur Metallpulvererzeugung dienende.erschmolzene Eisen
schwefelarm anfällt.
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Die Weiterverarbeitung des im basischen Kupolofenbetrieb erzeugten
C-reichen, Si-armen Eisens zu Metallpulver kann vorzugsweise nach einem der bekannten
Granulatiansverfahren, z. B. durch Zerstäubung mittels Preßluft oder mittels einer
schnell umlaufenden Schleuder- oder Schlagscheibe, erfolgen, wobei in letzterem
Falle der ausfließende dünne Eisenstrahl gegebenenfalls von einem Wassermantel umgeben
sein kann. Es können jedoch auch andere Verfahren, die mit anderen Flüssigkeiten,
Dämpfen oder Gasen arbeiten und die eine Zerstäubung dies Eisens in feine und feinste
Körnungen bewirken oder auch Verfahren zur Zerkleinerung des flüssigen Metalls auf
anderen mechanisch@en Wegen Anwendung finden..
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Die Verwendung des erfindungsgemäß im basischen Kupolofenbetrieb erzeugten
C-reichen, Siarmen Eisens ,als Ausgangswerkstoff für die Metallpulvererzeugung bietet
den Vorteil, daß das daraus erzeugte Metallpulver beim nachfolgenden Glühprozeß.
infolge seines hohen Kohlenstoffgehaltes aus sich heraus durch Bildung von C O eine
reduzi@erende
Atmosphäre schafft, so daß. beim Glühprozeß ein Schutz-
bzw. Reduziergasnicht oder gegebenenfalls nur bei der Abkühlung oder einer eventuell.
anzuschließenden Nachglühung benötigt wird. Bei dien Glühung können infolgedessen
gegebenenfalls auch Sauerstoffträger, wie Walzzunder od. dgl., dem Eisenpulver beigemengt
werden, oder es kann sogar auch z. B. bei Beginn der Glühung eine oxydierende Atmosphäre
eingestellt werden.. Die Verwendung von Eisenerz od. dgl. an Stelle von Walzzunder
macht eine spätere Sichtung z. B. durch magnetische Abscheidung rotwendig. Der hohe
C-Gehalt dies Ausgangswerkstoffes geht bei diesem dem Pressen vorgeschalteten. Glühprozeß
aus dem Werkstoff heraus, wobei der C-Gehalt des fertigen Pulvers entsprechend dem
Verhältnis 02: C des Rohpulvers sich unter Bildung von C O und eventuell CO2 heruntrfrischt
und wobei sich ein ganz bestimmter C-Gehalt einstellen. läßt. Bei höheren C-Gehalten
und gleichzeitig niedrigen nicht ausreichenden 02-Gehalten muß ein zusätzlicher
Sauerstoffträger, z. B. in Form von Walzzunder @od.,dgl., zugegeben werden, sofern
man die Entkohlung weiter durchführen will, als diese sich durch die Einstellung
des Gleichgewichts zwischen denn 02- und C-Gehalt des Rohpulvers ergibt. Weiterhin
kann auch eine Glüheng gegebenenfalls i.m reduzierenden Gasstrom (z. B. H2) eventuell
unter Zumischung von Wasserdampf oder C02 erfolgen.
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Das erfindungsgemäß hergestellte Pulver hat schwammige bis schalige
Struktur und weist infolgedessen beste Preßieigensch,afben auf im Gegensatz zu solchen
Pulvern, welche aus Stahl mit niedrigem C-Gehalt hergestellt sind und welche kugelige
bzw. spriatzige Form besitzen.
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Infolgedessen. eignet sich das aus dem im basischen Kupolofenbetrieb
erschmiolzenen C-reichen, Si-armen Eisen. hergestellte Metallpulver in ganz besonders
guter Weise zur Herstellung von Führungsringen, Zündern, Lagern, Geschossen und
anderen Pießteilen, da es in diesen und ähnlichen Fällen als ,ailleiniger Ausgangswerkstoff
ohne Beimengung eines anderen Pulvers Verwendung finden kann, während bisher das
aus Stahl (mit C-Gehalt bis maximal 0,25%) hergestellte Rohpulver zu diesem Zweck
mit anderen Pulverarten gemischt werden mußte.