DE16399C

DE16399C - Process for joining steel and iron through a modified heating method

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Publication number: DE16399C
Application number: DENDAT16399D
Authority: DE
Original assignee: J. HALDEMAN in London

Description

KAISERLICHESIMPERIAL

PATENTAMT.PATENT OFFICE.

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 18: Eisenerzeugung.CLASS 18: Ironmaking.

Patentirt im Deutschen Reiche vom ao. November 1880 ab.Patented in the German Empire by ao. November 1880.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, Stahl und Eisen irgend welcher Qualität derartig mit einander vereinigen, dafs der erzielte Körper nichtThe subject of the present invention relates to a method, steel and iron unite any quality with one another in such a way that the body obtained does not

zu g,train,

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.only retains the distinguishing properties of both metals, but of one at the same time is so completely homogeneous in texture that it cannot be further processed in a rolling or rolling process Hammerwerk, nor its submission to "any test of violence ever that Can bring about separation of the two metals at their original contact surfaces.

Das Verfahren, wodurch dieses Resultat erreicht wird, besteht hauptsächlich:The process by which this result is achieved is mainly:

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;1. in the manufacture of a package of steel and iron of whatever quality and Form in such a way that the former is firmly surrounded by the latter, the entry of air closed and the steel prevented from flowing out when it is wholly or partially is in a liquid state;

2. in der Unterwerfung des so hergestellten Packetes einer sehr mäfsigen, äufserst langsam gesteigerten Wärme, bis der Stahlkern theilweise oder ganz geschmolzen ist;2. in the subjection of the package thus produced to a very moderate, extremely slow one increased heat until the steel core is partly or wholly melted;

3. in der darauf stattzufindenden rapiden Erhitzung der äufseren Eisenhülle bis zu einer intensiven Schweifshitze und3. in the rapid heating of the outer iron covering to an intense one Tail heat and

4. in dem Zusammendrücken des so geheizten Packetes zwischen Walzen oder unter einem Hammer.4. in the compression of the thus heated package between rollers or under a 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-There are several ways to prepare the packets before heating them It is assumed, according to the final destination of the metals, that the above-mentioned Conditions are met; it is meant to be just a few simple and cheap methods can be described without it being necessary to restrict oneself exclusively to them. Is it z. B. the production of steel iron plates, d. see plates, which in their Have a hard steel layer in the middle and a layer of soft iron on both sides are protected and intimately connected with it, take puddle irons of the desired Width and cut the same to suitable lengths for the bottom and top of the box-shaped wrapping of the packet. The side and end pieces of the same are then made from two pieces of puddle iron, each one slightly more than that Sum of the length and width of the packet and has such a width, that the same with the thickness of the bottom and top plate, the desired height of the packet matters. These pieces of puddle iron are cut hot as soon as they leave the rolling mill and then bent twice to a right angle over a cast iron mold block, so that the parts lying between the two angles correspond to the end pieces of the packet which they are to form. These two pieces of iron are placed on the base plate in such a way that the latter protrudes everywhere by about 13 mm. she together with this plate, i.e. in three pieces, form the bottom of the package and its Side and end pieces. This box-shaped package is then completely filled with steel, which consist of one or more pieces and can also be oxidized through Place the cover plate closed and asleep

lieh zum Zweck des Zusammenhaltens der einzelnen Theile während des Heizens mit hinreichend starkem Bandeisen oder Draht umwickelt wird.borrowed for the purpose of holding the individual parts together during heating sufficiently strong iron or wire is wrapped around it.

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.One uses for the production of packages for purposes other than plates or sheets Bottom, top and side panels cut to the same length and through the ends Pieces of iron bent twice to a right or another angle, their height with that of the side plates coincides and their bent ends within or between the the latter come to rest.

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.In this case, the sides and ends are leveled with the edges of the base plate so that that the above-mentioned projection required for plates and sheets is omitted. The package is then filled with pieces of steel or plates which are used for certain purposes can also alternate with pieces of iron or plates, closed by placing the lid on and tied together with wire or iron band. The same can then be said of the heating process be subjected.

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. Packets made in this way become sufficiently tight in the oven to allow the air held and the plastic or liquid steel is prevented from flowing out of the same.

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.The heating of the packages, which is done in a good iron, annealing or welding furnace has to take place, it must begin with a gentle warmth. The heat should be very slow so that it has sufficient time, degree by degree, into the steel core to penetrate until finally a partial or complete melting of the same has taken place Has. After this point has been reached, the outer iron covering becomes a rapid one subjected to intense heat, and as soon as it was brought into the required heat of the tail has been, the package is brought between rollers or under a hammer and here pressed together.

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.During this heating process, a chemical process takes place in the two metals instead, which consists in the molten outer layers of steel sticking to those in contact with them Particles of iron give up part of their carbon.

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.As a result of this reaction, the previously existing difference in nature disappears of the two metals in the vicinity of the points of contact gradually; those touching them Steel and iron particles eventually become of the same nature and the same melting point reach and therefore easily unite.

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.However, since on the one hand the touching surfaces of the two metals are not so close can be brought together in order to completely exclude any intermediate space, and since, on the other hand, iron is prevented from yielding due to its solid state, so the steel and iron particles in question become each other by being a little expand, approach each other. The purpose of bringing the iron shell into the heat of the tail and then compressing the packet is the one between the molecules of the two metals to mechanically support evoked mutual attraction and thus their intimate union to effect.

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.Chemical analyzes have shown that, although the packets are in the final heating stage be subjected to a heat which would not be without influence on bare steel, nevertheless, the carbon content of the latter, even after repeated manipulations, around not differing by more than 0.01.

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.Furthermore, crack and fracture tests have shown that a separation of the after In the above process, metals never united at the original contact surface, but rather always takes place in the weaker metals, while such separation occurs at the contact surface is very light as soon as the two metals are heated very quickly in the usual way because in the latter case there is a chemical reaction of the outer steel layers on the the same nearest iron particle prevented in the rapid increase of the heat and the result achieved is only a certain sticking together of the two metals, but not so complete a union as in the first case.

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.The character of the metals to be used is a very important element. Is z. B. very great extensibility in cold or warm condition, combined with extraordinary Strength or resilience, required, so you need puddle irons of the best quality and pure high carbon steel. One will then use the new procedure Achieve a product that combines the best properties of both metals.

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.If a very hard wearing surface is required, «such as B. with railroad tracks, wheel tires for Iron wagons, horseshoes and the like, that's how iron with a high phosphorus content is used and low carbon steel, thereby achieving the desired hardness Surface and a tough core.

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.This product can be processed cold and warm with great ease and possesses great hardness, resilience and toughness. It must be noted here that the Quality of the phosphor iron used in the treatment after new procedures are improved.

Diese, wie alle anderen nach dem neuen Verfahren hergestellten Producte können durch Hämmern, Walzen oder auf andere Weise in irgendThese, like all other products manufactured according to the new process, can be hammered, Rolling or otherwise in any way

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.a desired shape, just as if they were made of pure wrought iron. The same relative proportions are found in the finished product, which exist between the two metals in the packet, d. H. the outer iron cover is opened have the same strength everywhere along the entire length of the finished product, provided of course, that the puddle iron was rolled evenly.

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.From this it is evident that with a suitable choice of the qualities of steel and iron, and of their relative proportions to one another, something is necessary Quality between the medium ductility and carrying capacity of the carbonaceous Iron or low carbon steel and high ductility (in cold condition) and high load-bearing capacity of the carbon-free iron or carbon-rich steel can be achieved can.

Claims

Patent claim:

The heating process, according to which pieces of steel are tightly enclosed in a box-like shape Iron shells are partially or completely melted with slowly increased heat, whereupon the iron shell is brought to the heat of the tail with great rapidity.