DE16399C - Verfahren zur Verbindung von Stahl und Eisen durch eine veränderte Heizmethode - Google Patents

Description

KAISERLICHES

PATENTAMT.

PATENTSCHRIFT

KLASSE 18: Eisenerzeugung.

Patentirt im Deutschen Reiche vom ao. November 1880 ab.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, Stahl und Eisen irgend welcher Qualität derartig mit einander vereinigen, dafs der erzielte Körper nicht

zu g,

nur die unterscheidenden Eigenschaften beider Metalle beibehält, sondern gleichzeitig von einer so vollständig homogenen Textur ist, dafs weder eine weitere Bearbeitung in einem Walzoder Hammerwerk, noch die Unterwerfung desselben zu »irgend einer Gewaltprobe jemals die Trennung der beiden Metalle an ihren ursprünglichen Berührungsflächen hervorbringen kann.

Das Verfahren, wodurch dieses Resultat erreicht wird, besteht hauptsächlich:

1. in der Herstellung eines Packetes aus Stahl und Eisen irgend welcher Qualität und Gestalt in der Weise, dafs ersteres Metall von letzterem fest umgeben, der Zutritt der Luft abgeschlossen und der Stahl verhindert wird, herauszufliefsen, wenn er sich ganz oder theilweise in flüssigem Zustand befindet;

2. in der Unterwerfung des so hergestellten Packetes einer sehr mäfsigen, äufserst langsam gesteigerten Wärme, bis der Stahlkern theilweise oder ganz geschmolzen ist;

3. in der darauf stattzufindenden rapiden Erhitzung der äufseren Eisenhülle bis zu einer intensiven Schweifshitze und

4. in dem Zusammendrücken des so geheizten Packetes zwischen Walzen oder unter einem Hammer.

Die Zubereitung der Packete vor ihrer Erhitzung kann auf verschiedene Arten bewirkt werden, je nach der endgültigen Bestimmung der Metalle, vorausgesetzt, dafs die oben erwähnten Bedingungen erfüllt werden; es sollen daher nur einige einfache und billige Methoden beschrieben werden, ohne dafs es nöthig wäre, sich ausschliefslich auf dieselben zu beschränken. Handelt es sich z. B. um die Erzeugung von Stahleisenplatten, d. s. Platten, welche in ihrer Mitte eine harte Stahlschicht haben und zu beiden Seiten von einer Schicht weichen Eisens geschützt und mit derselben innig verbunden sind, so nehme man Puddeleisen von gewünschter Breite und schneide dasselbe zu passenden Längen für den Boden und den Deckel der kastenförmigen Umhüllung des Packets. Die Seiten- und Endstücke derselben werden alsdann aus zwei Stücken Puddeleisen hergestellt, von denen jedes eine etwas mehr als die Summe der Länge und Breite des Packets betragende Länge und eine solche Breite hat, dafs dieselbe mit der Dicke der Boden- und Deckplatte die gewünschte Höhe des Packets ausmacht. Diese Puddeleisenstücke werden, sobald sie das Walzwerk verlassen, heifs geschnitten und dann zweimal zu einem rechten Winkel über einen gufseisernen Formblock gebogen, so dafs die zwischen den beiden Winkeln gelegenen Theile mit den Endstücken des Packetes, welches sie zu bilden haben, correspondiren. Diese beiden Eisenstücke werden so auf die Bodenplatte gesetzt, dafs letztere überall ungefähr um 13 mm hervorsteht. Sie bilden zusammen mit dieser Platte, also in drei Stücken, den Boden des Packets und deren Seiten- und Endstücke. Dieses kastenförmige Packet wird darauf ganz mit Stahl angefüllt, welcher aus einem oder mehreren Stücken bestehen und auch oxydirt sein kann, durch Auflegen der Deckplatte geschlossen und schliefs-

lieh zum Zweck des Zusammenhaltens der einzelnen Theile während des Heizens mit hinreichend starkem Bandeisen oder Draht umwickelt wird.

Behufs Herstellung von Packeten zu anderen Zwecken als Platten oder Blechen benutze man auf gleiche Länge geschnittene Boden-, Deckel- und Seitenplatten und bilde die Enden durch zweimal zu einem rechten oder anderen Winkel gebogene Eisenstücke, deren Höhe mit der der Seitenplatten übereinstimmt und deren umgebogene Enden innerhalb oder zwischen den letzteren zu liegen kommen.

In diesem Falle werden die Seiten und Enden mit den Kanten der Bodenplatte so ausgeglichen, dafs der oben erwähnte, für Platten und Bleche erforderliche Vorsprung wegfällt. Das Packet wird darauf mit Stahlstücken oder Platten angefüllt, welche für gewisse Zwecke auch mit Eisenstücken oder Platten abwechseln können, durch Auflegen des Deckels geschlossen und mit Draht oder Bandeisen zusammengebunden. Dasselbe kann alsdann dem Heizprocefs unterworfen werden.

Auf solche Weise hergestellte Packete werden im Ofen hinreichend dicht, so dafs die Luft abgehalten und der plastische oder flüssige Stahl verhindert wird, aus demselben herauszufliefsen.

Das Erwärmen der Packete, welches in einem guten Eisen-, Glüh- oder Schweifsofen stattzufinden hat, mufs mit einer gelinden Wärme beginnen. Die Hitze darf nur sehr langsam gesteigert werden, so dafs dieselbe genügend Zeit hat, Grad für Grad in den Stahlkern zu dringen, bis endlich ein theilweises oder vollständiges Schmelzen desselben stattgefunden hat. Nachdem dieser Punkt erreicht worden ist, wird die äufsere Eisenhülle einer schnellen intensiven Hitze unterworfen, und sobald dieselbe in die erforderliche Schweifshitze gebracht worden ist, wird das Packet zwischen Walzen oder unter einen Hammer gebracht und hier zusammengedrückt.

Während dieses Heizverfahrens findet ein chemischer Vorgang in den beiden Metallen statt, welcher darin besteht, dafs die geschmolzenen äufseren Stahlschichten an die sie berührenden Eisentheilchen einen Theil ihres Kohlenstoffes abgeben.

Infolge dieser Reaction verschwindet die bisher bestehende Verschiedenheit in der Natur der beiden Metalle in der Nähe der Berührungspunkte nach und nach; die sie berührenden Stahl- und Eisentheilchen werden schliefslich dieselbe Natur und denselben Schmelzpunkt erreichen und sich daher leicht vereinigen.

Da jedoch einerseits die sich berührenden Flächen der beiden Metalle nicht so nahe an einander gebracht werden können, um jeden zwischenliegenden Raum vollständig auszuschliefsen, und da andererseits das Eisen infolge seines festen Zustandes verhindert ist, nachzugeben, so werden sich die betreffenden Stahl- und Eisentheilchen, indem sie sich ein wenig ausdehnen, einander nähern. Der Zweck, dafs man die Eisenhülle in Schweifshitze bringt und dann das Packet zusammendrückt, ist der, die· zwischen den Molecülen der beiden Metalle hervorgerufene gegenseitige Attraction mechanisch zu unterstützen und so ihre innige Vereinigung zu bewirken.

Chemische Analysen haben ergeben, dafs, obgleich die Packete im letzten Heizstadium einer Hitze unterworfen werden, welche für nackten Stahl nicht ohne Einflufs sein würde, dennoch der Kohlenstoffgehalt des letzteren, selbst nach wiederholten Manipulationen, um nicht mehr als 0,01 differirt.

Ferner haben angestellte Spalt- und Bruchproben ergeben, dafs eine Trennung der nach obigem Verfahren vereinigten Metalle niemals an der ursprünglichen Berührungsfläche, sondern stets im schwächeren Metalle stattfindet, während eine derartige Trennung an der Berührungsfläche sehr leicht ist, sobald die beiden Metalle auf gewöhnliche Weise sehr schnell erhitzt werden, da im letzteren Fall eine chemische Reaction der äufseren Stahlschichten auf die denselben am nächsten gelegenen Eisentheilchen bei der schnellen Steigerung der Hitze verhindert wird, und das erzielte Resultat nur ein gewisses Zusammenhaften der beiden Metalle, aber keine so vollständige Vereinigung wie im ersten Falle ist.

Der Charakter der zu benutzenden Metalle bildet ein sehr wichtiges Element. Ist z. B. sehr grofse Dehnbarkeit in kaltem oder warmem Zustande, verbunden mit aufserordentlicher Festigkeit oder Belastungsfähigkeit, erforderlich, so gebraucht man Puddeleisen bester Qualität und reinen Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt. Man wird dann nach dem neuen Verfahren ein Product erzielen, welches die besten Eigenschaften beider Metalle in sich vereinigt.

Ist eine sehr harte Abnutzfläche erforderlich, «wie z. B. bei Eisenbahnschienen, Radreifen für Strafsenfuhrwerk, Hufeisen und dergleichen mehr, so benutzt man Eisen mit hohem Phosphorgehalt und Stahl mit geringem Kohlenstoffgehalt und erzielt dadurch die gewünschte harte Oberfläche und einen zähen Kern.

Dieses Product kann kalt und warm mit grofser Leichtigkeit bearbeitet werden und besitzt grofe Härte, Belastungsfähigkeit und Zähigkeit. Es mufs hier bemerkt werden, dafs die Qualität des zur Verwendung gekommenen Phosphoreisens bei der Behandlung nach dem neuen Verfahren verbessert wird.

Diese, wie alle anderen nach dem neuen Verfahren hergestellten Producte können durch Hämmern, Walzen oder auf andere Weise in irgend

eine gewünschte Form gebracht werden, genau so, als wenn sie aus reinem Schmiedeisen wären. Es finden sich in dem vollendeten Fabrikate dieselben relativen Proportionen vor, welche zwischen den beiden Metallen in dem Packet existiren, d. h. die äufsere Eisenhülle wird auf der ganzen Länge des fertiggestellten Fabrikates überall dieselbe Stärke haben, vorausgesetzt natürlich, dafs das Puddeleisen gleichmäfsig gewalzt war.

Hieraus erhellt, dafs bei passender Wahl der Stahl- und Eisenqualitäten und ihrer Quantitätsverhältnisse zu einander irgend eine erforderliche Qualität zwischen der mittleren Dehnbarkeit und Tragfähigkeit des kohlenstoffhaltigen Eisens bezw. kohlenstoffarmen Stahles und der hohen Dehnbarkeit (in kaltem Zustande) und hohen Tragfähigkeit des kohlenstofffreien Eisens bezw. kohlenstoffreichsten Stahls erzielt werden kann.

Claims (1)

1. Patent-Anspruch:

   Das Heizverfahren, nach welchem Stahlstücke in einer dieselben kastenförmig dicht umschliefsenden Eisenhülle bei langsam gesteigerter Wärme theilweise oder ganz geschmolzen werden, worauf die Eisenhülle mit grofser Schnelligkeit in Schweifshitze gebracht wird.