DE1752757B2 - Process for the production of profiles, e.g. full-density tubes and rods - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Profilen, z. B. Rohren und Stäben, voller Dichte.The invention relates to a method for the production of profiles, e.g. B. Tubes and rods, full density.

Bei den spanenden Bearbeitung - z. B. beim Abdrehen, Sägen und Bohren von Blöcken aus hochlegierten Stählen - fallen große Mengen von Spänen an. Der Wert des zerspanten Werkstoffes ist erheblich geringer als der eines kompakten Stückes gleichen Gewichtes.When machining - z. B. when turning, sawing and drilling blocks made of high-alloy steels - large amounts of chips are generated. The value of the machined material is considerably lower than that of a compact piece of the same weight.

Da die Stahlwerke lockere Späne in Folge des großen Volumens und des großen Abbrandes nur sehr ungern einsetzen, wurde bereits nach Aufbereitungsmöglichkeiten gesucht, die Späne dem Schmelzprozeß in einer günstigeren Form zuzuführen. So wurde z. B. vorgeschlagen, die Späne zu Paketen oder Briketts zu pressen (deutsche Patentschrift 912 167, Kl. 49c, Gr. 15/02),Since the steelworks are very reluctant to use loose chips due to the large volume and the large burn-up, treatment options have already been sought to supply the chips to the melting process in a more favorable form. So was z. B. proposed to press the chips into packets or briquettes (German patent specification 912 167, class 49c, size 15/02),

in die Erzbunker einzugeben (deutsche Patentschrift 853 757, Kl. 18a, Gr. 2/01) oder zu verbrennen wobei ihr Volumen stark verkleinert wird (deutsche Patentschrift 895 219, Kl. 40a, Gr. 15/60). Nach einem weiteren Vorschlag sollen die Späne gepreßt, gesintert und heißgepreßt werden (Hoffmann, H. W., St. u. E 66/67, 1947, S. 59/60). Die Herstellung hochwertiger Produkte, z. B. Rohre und Stäbe mit voller Dichte, war nicht vorgesehen und wurde besonders bei chromhaltigen Spänen für unmöglich gehalten.to enter into the ore bunker (German patent specification 853 757, class 18a, size 2/01) or to be burned whereby their volume is greatly reduced (German patent specification 895 219, class 40a, size 15/60). According to another suggestion, the chips should be pressed, sintered and hot-pressed (Hoffmann, H. W., St. and E 66/67, 1947, p. 59/60). The manufacture of high quality products, e.g. B. Full-density tubes and rods was not provided and was considered impossible, especially with chips containing chromium.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde aus billigen Spänen Profile mit voller Dichte herzustellen, deren Eigenschaften häufig denen der zerspanten Werkstoffe überlegen sind.The invention is based on the object of producing profiles with full density from cheap chips, the properties of which are often superior to those of the machined materials.

Gelöst wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, daß eisen-, chrom- oder nickelhaltige Späne, die bei der spanenden Bearbeitung von kompakten oder porösen Teilen, z.B. durch Drehen, Bohren oder Sägen und/oder aus Drahtabschnitten entstanden sind, und gegebenenfalls bis zu 80%, vorzugsweise 20 bis 60% Metallpulver zu Blöcken gepreßt und vor Oxidation geschützt, oberhalb der Rekristallisationstemperatur stranggepreßt werden.According to the invention, this object is achieved by the fact that iron, chromium or nickel-containing chips that have arisen during the machining of compact or porous parts, for example by turning, drilling or sawing and / or from wire sections, and optionally up to 80%, preferably 20 to 60% metal powder pressed into blocks and protected from oxidation, extruded above the recrystallization temperature.

Die Teilchengröße des Pulvers sollte <2 mm sein.The particle size of the powder should be <2 mm.

Die Späne werden vorzugsweise zu Blöcken mit einer relativen Dichte von 60 bis 85% gepreßt.The chips are preferably pressed into blocks having a relative density of 60 to 85%.

Die gepreßten, noch porösen Blöcke werden vorzugsweise einer Glühung unter reduzierenden Bedingungen unterworfen. Liegen nur leicht reduzierbare Oxide, z.B. bei Nickel, Kupfer, Weicheisen, vor, so erfolgt die Glühung in einem Reduktionsgas, z.B. Wasserstoff. Bei schwerer reduzierbaren Oxiden, z.B. Chromoxid, wird unter Vakuum bei Anwesenheit eines Reduktionsmittels geglüht. Das Reduktionsmittel, im allgemeinen Kohlenstoff, sollte möglichst in genügender Menge im gepreßten, porösen Block vorhanden sein. Nach erfolgter Reduktion kann, falls erwünscht, durch Schaffung einer geeigneten, die Blöcke umgebenden Gasatmosphäre eine weitere Reaktion durchgeführt werden, z.B. Aufkohlung, Aufstickung unter anderem.The pressed, still porous blocks are preferably subjected to annealing under reducing conditions. If there are only easily reducible oxides, e.g. nickel, copper, soft iron, the annealing takes place in a reducing gas, e.g. hydrogen. In the case of oxides that are difficult to reducible, e.g. chromium oxide, annealing is carried out under vacuum in the presence of a reducing agent. The reducing agent, generally carbon, should be present in sufficient quantities in the pressed, porous block. After the reduction has taken place, a further reaction can, if desired, be carried out by creating a suitable gas atmosphere surrounding the blocks, e.g. carburization, nitrogenization, among others.

Es ist vorteilhaft, die nach Werkstoffqualitäten getrennt gesammelten Späne, falls sie nichtmetallische Verunreinigungen, z.B. Sandkörner, enthalten, zunächst einer Reinigung zu unterwerfen. Diese Reinigung kann in einem Entfettungsbad erfolgen, in dem die Fremdkörper von der Spanoberfläche abgelöst werden und auf den Boden des Reinigungsgefäßes fallen. Die Reinigung entfällt, wenn die Späne nur mit Fetten, Ölen und anderen bei hoher Temperatur verdampfenden oder zerfallenden Substanzen verunreinigt sind.It is advantageous to first subject the chips, which are collected separately according to material quality, to a cleaning process if they contain non-metallic impurities, e.g. grains of sand. This cleaning can be done in a degreasing bath, in which the foreign bodies are detached from the chip surface and fall to the bottom of the cleaning vessel. Cleaning is not necessary if the chips are only contaminated with fats, oils and other substances that evaporate or disintegrate at high temperatures.

In einem weiteren zweckmäßigen, aber nicht immer zwingend notwendigen Verfahrensschritt werden die Späne durch eine Glühung in Luft oxidiert, z.B. 18/8 Cr/Ni-Stahlspäne vorzugsweise 10 Minuten bei 800 bis 1000°C. Durch die Glühung wird die bei der spanenden Bearbeitung auftretende Härtesteigerung der Späne rückgängig gemacht und deren weitere Verarbeitung erleichtert. Die Oxidation bewirt vor allem, daß später beim Reduzieren der Oxidschicht reaktions- und sinterfreudige Oberlfächen entstehen.In a further useful, but not always absolutely necessary process step, the chips are oxidized by annealing in air, e.g. 18/8 Cr / Ni steel chips, preferably 10 minutes at 800 to 1000 ° C. The annealing reverses the increase in the hardness of the chips that occurs during machining and makes their further processing easier. The main effect of the oxidation is that later, when the oxide layer is reduced, surfaces that are prone to reacting and sintering arise.

Das Mischen der Späne mit dem Pulver erfolgt zur Vermeidung einer weitgehenden Entmischung unter Zusatz von klebfähigen Substanzen, z.B. Stearinsäure, Melasse, unter anderem. Das zugemischte Pulver kann die gleiche Analyse wie die Späne, z.B. Kupfer, Nickel, Weicheisen, oder eine völlig andere Zusammensetzung als die Späne besitzen, z.B. bei der Herstellung von Profilen aus hochlegierten Stählen zur Einstellung der gewünschten Analyse der herzustellenden Produkte dienen.The chips are mixed with the powder by adding adhesive substances, e.g. stearic acid, molasses, among others, in order to avoid extensive segregation. The added powder can have the same analysis as the chips, e.g. copper, nickel, soft iron, or a completely different composition than the chips, e.g. when manufacturing profiles from high-alloy steels, it can be used to set the desired analysis of the products to be manufactured.

Das Zumischen von Metallpulvern bietet zahlreiche Möglichkeiten zur Beeinflussung der Werkstoffzusammensetzung, wenn die Späne und das zugesetzte Pulver nicht dieselbe Zusammensetzung besitzen, wie einige Beispiele zur Herstellung hochlegierter Rohre und Schweißstäbe zeigen sollen. Sowohl der Späneanteil wie auch der Pulveranteil der Mischung kann aus mehreren Schmelzen stammen.The addition of metal powders offers numerous possibilities for influencing the material composition if the chips and the added powder do not have the same composition, as some examples for the production of high-alloy pipes and welding rods are intended to show. Both the chip content and the powder content of the mixture can come from several melts.

Beispiel 1example 1

Die beim Sägen von Stangenmaterial eines 18/8 Cr/Ni-Stahles angefallenen flockigen Späne wurden in einem Entfettungsbad gereinigt und anschließend zu Blöcken mit 58 mm Durchmesser und etwa 100 mm Höhe in einer Stahlform gepreßt. Die Blöcke erreichten ein spezifisches Gewicht von 5,3 g/cm[hoch]3 (relative Dichte ~ 67%). Sie wurden nach dem Einschweißen in Weicheisenmäntel bei etwa 1200° C zu Stäben mit voller Dichte stranggepreßt.The flaky chips produced when sawing bar material made of 18/8 Cr / Ni steel were cleaned in a degreasing bath and then pressed into blocks with a diameter of 58 mm and a height of about 100 mm in a steel mold. The blocks reached a specific weight of 5.3 g / cm [high] 3 (relative density ~ 67%). After being welded into soft iron jackets, they were extruded at about 1200 ° C. to give rods with full density.

Biespiel 2Example 2

Die beim Drehen von 18/8 Cr/Ni-Stahl-Blöcken angefallenen Späne wurden in einem Entfettungsbad gereinigt und dann 10 Minuten bei 900°C in Luft geglüht. Die anschließend aus diesen oxydierten Spänen und einem durch Zerstäuben einer Stahlschmelze mit 18% Chrom und 8% Nickel erzeugten Pulver hergestellte Mischung bestand aus 70% Spänen und 30% Pulver, dessen Kohlenstoff- und Sauerstoffgehalte im Verhältnis von etwa 1:1,3 standen. Die Glühung der aus der genannten Mischung in einer Stahlform gepreßten Blöcke mit 58 mm Durchmesser, etwa 100 mm Höhe und einem spezifischen Gewicht von etwa 5,6 g/cm[hoch]3 (relative Dichte etwa 71%) erfolgte in einem Vakuumglühofen etwa 10 Stunden bei 1250°C und einem Druck von etwa 1 x 10[hoch]-2 Torr. Zum Schutz vor Oxydation wurden die Blöcke in Weicheisenmäntel eingeschweißt und bei etwa 1200° C in einer Strangpresse zu Rohren mit voller Dichte verpreßt. Der Kohlenstoffgehalt der Produkte lag bei etwa 0,04%.The chips produced when turning 18/8 Cr / Ni steel blocks were cleaned in a degreasing bath and then annealed in air at 900 ° C. for 10 minutes. The mixture then produced from these oxidized chips and a powder produced by atomizing a steel melt with 18% chromium and 8% nickel consisted of 70% chips and 30% powder, the carbon and oxygen contents of which were in a ratio of about 1: 1.3. The annealing of the blocks pressed from the above-mentioned mixture in a steel mold with a diameter of 58 mm, about 100 mm in height and a specific weight of about 5.6 g / cm 3 (relative density about 71%) was carried out in a vacuum annealing furnace about 10 Hours at 1250 ° C and a pressure of about 1 x 10 [high] -2 Torr. To protect them from oxidation, the blocks were welded into soft iron jackets and pressed into tubes with full density in an extruder at about 1200 ° C. The carbon content of the products was around 0.04%.

Beispiel 3Example 3

In diesem und den folgenden Beispielen wurden die Verfahrensschritte des Beispieles 2 beibehalten.In this and the following examples, the process steps of Example 2 were retained.

Die Mischung besteht aus 60% Spänen eines 18/8 Cr/Ni-Stahles und 40% Pulver mit 15,5% Chrom und 15,5 % Nickel. Zur Erzeugung von Stäben oder Rohren mit etwa 17% Chrom und 11% Nickel mit extrem niedrigen Kohlenstoffgehalten werden die Gehalte der Mischung an Kohlenstoff und Sauerstoff so aufeinander abgestimmt, daß nach der Vakuumglühung ein Kohlenstoffgehalt von etwa 0,005% vorhanden ist.The mixture consists of 60% chips of 18/8 Cr / Ni steel and 40% powder with 15.5% chromium and 15.5% nickel. To produce rods or tubes with about 17% chromium and 11% nickel with extremely low carbon contents, the contents of the mixture of carbon and oxygen are coordinated so that a carbon content of about 0.005% is present after the vacuum annealing.

Beispiel 4Example 4

Die Mischung besteht aus 50% Spänen eines unlegierten Weicheisens und 50% Pulver mit 36 % Chrom und 16% Nickel. Die stranggepreßten Stäbe weisen ein inhomogenes Gefüge aus stark gestreckten Ferrit- und Austenitkörnern auf und zeigen eine gute Verformbarkeit.The mixture consists of 50% swarf of an unalloyed soft iron and 50% powder with 36% chromium and 16% nickel. The extruded rods have an inhomogeneous structure of strongly elongated ferrite and austenite grains and show good deformability.

Beispiel 5Example 5

Die Mischung besteht aus:The mix consists of:

20% Späne aus Weicheisen,20% soft iron chips,

30% Späne aus Stahl mit 25% Chrom und 20%30% swarf made of steel with 25% chrome and 20%

Nickel,Nickel,

20% Späne aus einem Stahl mit 8 % Chrom,20% chips from a steel with 8% chromium,

25% Pulver mit 36% Chrom, 5% Nickelpulver.25% powder with 36% chromium, 5% nickel powder.

Die stranggepreßten Stäbe mit einem Chromgehalt von etwa 18% und einem Nickelgehalt von etwa 11 % zeigen ebenfalls ein inhomogenes Gefüge.The extruded rods with a chromium content of about 18% and a nickel content of about 11% also show an inhomogeneous structure.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht selbstverständlich auch die Verarbeitung von Spänen aus Nichteisenmetallen, z. B. Kupfer und Nickel,The inventive method of course also enables the processing of chips from non-ferrous metals, such. B. copper and nickel,

oder NE-Legierungen.or non-ferrous alloys.

Das erfindungsgemäße Verfahren gestattet die Erzeugung von Produkten mit gleichmäßig verteilten Einlagerungen von z. B. Karbiden, Oxiden undThe inventive method allows the production of products with evenly distributed deposits of z. B. carbides, oxides and

Nitriden.Nitrides.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch für Werkstoffe anwendbar, die leicht oxydierbare Metalle in kleinen Mengen enthalten, z. B. Aluminium. So ist z. B. die Herstellung von Stäben aus einem Cr-Al-Stahl als Heizleiterlegierung mit 5 bis 6% Aluminium möglich. Die fein verteilten Aluminiumoxide verbessern die Warmfestigkeit und die Kriechbeständigkeit. Sie verringern die Grobkornbildung.The method according to the invention can also be used for materials which contain easily oxidizable metals in small amounts, e.g. B. aluminum. So is z. B. the production of rods from a Cr-Al steel as a heat conductor alloy with 5 to 6% aluminum is possible. The finely divided aluminum oxides improve the heat resistance and creep resistance. They reduce the formation of coarse grains.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung von Profilen, z.B. Rohren und Stäben, voller Dichte, dadurch gekennzeichnet, daß eisen-, chrom- oder nickelhaltige Späne, die bei der spanenden Bearbeitung von kompakten oder porösen Teilen, z.B. durch Drehen, Bohren oder Sägen und/oder aus Drahtabschnitten entstanden sind, und gegebenenfalls bis zu 80% vorzugsweise 20 bis 60%, Metallpulver zu Blöcken gepreßt und vor Oxidation geschützt, oberhalb der Rekristallisationstemperatur stranggepreßt werden.1. A process for the production of profiles, for example pipes and rods, full density, characterized in that iron, chromium or nickel-containing chips that are used in the machining of compact or porous parts, for example by turning, drilling or sawing and / or from wire sections, and optionally up to 80%, preferably 20 to 60%, of metal powder pressed into blocks and protected from oxidation, extruded above the recrystallization temperature. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Späne zu Blöcken mit einer relativen Dichte von 60 bis 85% gepreßt werden.2. The method according to claim 1, characterized in that the chips are pressed into blocks with a relative density of 60 to 85%. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die gepreßten Blöcke unter reduzierenden Bedingungen geglüht werden.3. The method according to claims 1 and 2, characterized in that the pressed blocks are annealed under reducing conditions. 4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die gepreßten Blöcke, gegebenenfalls unter Zusatz eines Reduktionsmittels, im Vakuum geglüht werden.4. Process according to claims 1 to 3, characterized in that the pressed blocks, optionally with the addition of a reducing agent, are annealed in a vacuum. 5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Späne vor dem Pressen in einem Entfettungsbad gereinigt werden.5. Process according to claims 1 to 4, characterized in that the chips are cleaned in a degreasing bath before pressing. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Späne vor dem Pressen oxidierend geglüht werden.6. The method according to claims 1 to 5, characterized in that the chips are oxidized annealed before pressing. 7. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Pulver verschiedener Zusammensetzung zugesetzt werden.7. The method according to claims 1 to 6, characterized in that powders of different compositions are added. 8. Anwendung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 7, auf Späne aus Schmelzen verschiedener Zusammensetzung.8. Application of the method according to claims 1 to 7, on chips from melts of different compositions.