DE2530509A1 - Verfahren zur herstellung von legierungen mit einem gehalt an titancarbid - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Legierungen auf Eisen-, Cobalt- oder Nickelbasis mit einem Gehalt an Titancarbid von mindestens 0,6 Gew.-%.

Die GB-PS 1 339 ^20 beschreibt die Herstellung von Legierungen mit einem Gehalt an Titancarbid in einem Grundmetall auf der Basis eines oder mehrerer aus der Gruppe Eisen, Nickel und Cobalt ausgewählter Metalle im Schmelzverfahren. Die nach dem Verfahren gemäß der genannten Patentschrift erzeugten Legierungen stellen Alternativen zu der Klasse von Legierungen dar, die nach pulvermetallurgischen Verfahrensweisen hergestellt werden und unter der Bezeichnung Ferro-TiC im Handel erhaltlich sind. Diese Legierungen sind recht brauchbar für Teile, an die hohe Anforderungen hinsichtlich der Verschleißfestigkeit gestellt werden, sowie für verschiedene Ferkzeuge, wie Stanz_T, Kaltstauch- und Ziehwerkzeugeο Außer in Ferro-TiC kommt Titancarbid

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"²" 7 530 5

auch in Hartmetallen vor, die ebenso wie Ferro-TiC nach pulvermetallurgischen Verfahren hergestellt werden.

Wie in der genannten Patentschrift angegeben, unterliegt das bei der Herstellung von Ferro-TiC verwendete pulvermetallurgische Verfahren gewissen Beschränkungen und Nachteilen, die durch die Anwendung von Schmelzverfahren beseitigt werden können. Eine Aufgabe der in der obengenannten Patentschrift beschriebenen Erfindung bestand in der Schaffung eines Verfahrens zur Herstellung von Materialien vom Ferro-TiC-Typ unter Anwendung der Schmelztechnik.

Bei den in der genannten Patentschrift beschriebenen Verfahren wird Titancarbid in Pulverform mit dem geschmolzenen Bindeoder Grundmetall in Verbindung gebracht. Wegen der geringen Dichte des Titancarbids im Vergleich zur Dichte des Grundmetalls neigen aber die Titancarbidkörner dazu, sich gegen die Oberfläche der Grundmetallschmelze nach oben zu bewegen und dort während des Erstarrens des Grundmaterials Dendriten auszubilden. Es ist außerdem schwierig, die erforderliche Benetzung der Titancarbidkörner durch das Grundmetall zu bewirken.

Um diese Schwierigkeit zu beseitigen, ist vorgeschlagen worden, in einem Tiegel oder einem ähnlichen Gefäß eine Schicht des Titancarbidpulvers zu bilden und das Grundmetall in Form kleiner Klumpen oder Körner auf die Pulverschicht aufzulegen und dann das Grundmetall durch Induktionswärme oder auf andere Weise im Vakuum zu schmelzen, so daß es in die Pulverschicht einsickert. Anschließend wird das Titancarbidpulver in dem geschmolzenen Grundmetall durch Rühren verteilt.

Nach einem weiteren Vorschlag wird das Titancarbid einer Vorlegierung (master alloy) als Bestandteil zugesetzt. Diese Vorlegierung wird pulvermetallurgisch durch Sintern im Vakuum hergestellt» Im einen der Fälle wird die Vorlegierung der

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Grundmetallegierung in körniger Form in Luftatmosphäre zugesetzt. In einem anderen Fall wird ein Lichtbogen-Schlackenumschmelzverfahren verwendet, bei dem die Absclunelzelektrode aus der Grundmetallegierung hergestellt ist und zusammen mit einem oder mehreren Stäben aus der Vorlegierung abgeschmolzen wird= Das letztere Verfahren kann zwar fertige Legierungen mit guten Eigenschaften liefern, ist jedoch wegen der Notwendigkeit der vorangehenden Herstellung der Vorlegierung verhältnismäßig teuer.

Der Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß eine Schmelze vorgesehen wird, die innerhalb praktischer Grenzen von einem der Elemente des Titancarbids frei, d.h« entweder frei von elementarem Titan oder frei von elementarem Kohlenstoff ist, und daß das andere dieser Elemente mit der Schmelze unmittelbar vor deren Erstarren zusammengebracht wird, so daß das Titancarbid erst im spätesten möglichen Stadium gebildet wird., Venn die Zeitspanne zwischen dem Zusammenbringen des Titans und des Kohlenstoffes bis zum Erstarren zu lang ist, werden die Titancarbidkörner in der fertigen Legierung zu groß. Es besteht also eine Beziehung zwischen (a) der Zeitspanne, die zwischen dem Zusammenbringen des Titans und des Kohlenstoffes und dem Erstarren verstreicht, und (b) der Größe der Titancarbidkörner j und wenn diese Zeitspanne genügend kurz ist, ist die Gefahr eines übermäßigen Kornwachstums des Titancarbids verminderte

Gemäß der Erfindung wird also das Erstarren so kurz nach dem Zusammenbringen des Titans und des Kohlenstoffes herbeigeführt, daß die durchschnittliche Korngröße des Titancarbids 10 ,um, vorzugsweise 8 /um und zweckmäßigerweise 4 ,um, nicht überschreitet, wobei nicht mehr als 4 % der Anzahl der Titancarbidkörner in der fertigen Legierung eine durchschnittliche Korngröße von 20 /um überschreiten. Bei einer bevorzugten Durch-

B Π 3 ß R Π / Π Π ? L

führungsform überschreiten nicht mehr als 2 % der Anzahl der Titancarbidkörner die durchschnittliche Korngröße von 15 ,um.

Das Zusammenbringen von Kohlenstoff und Titan zur Bildung von Titancarbidkörnern gemäß der Erfindung kann auf mannigfaltige Weise geschehen. Bei einem Verfahren wird zunächst eine titanreiche, im wesentlichen kohlenstofffreie Schmelze (mit maximal 0,03 his 0,04 Gew.-% Kohlenstoff) hergestellt, der der Kohlenstoff beim Abziehen der Schmelze in eine Ingotform oder eine sonstige Gießform zugesetzt wird. ¥ie eingehender aus der vorliegenden Beschreibung hervorgeht, besteht auch die Möglichkeit, eine Schmelze zu verwenden, die den Kohlenstoff enthält, und der Schmelze Titan zuzusetzen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß gleichzeitig eine im wesentlichen kohlenstofffreie, titanreiche Schmelze und eine im wesentliche titanfreie, kohlenstoffreiche Schmelze in die gleiche Gießform gegossen werden. Dies ist von Vorteil, wenn das Schmelzen und Gießen im Vakuum oder in einer inerten Atmosphäre erfolgt.

Die oben angeführten Verfahrensweisen können in der Praxis auch in einer Stranggießmaschine durchgeführt werden. In allen Fällen sollte der Kohlenstoffanteil hoch genug sein, daß er sowohl die Erfordernisse für die Bildung des Titancarbids erfüllt als auch den gewünschten Kohlenstoffgehalt in dem Grundmetall der fertigen Legierung ergibt.

Wenn die fertige Legierung in Form von Ingots hergestellt werden soll, wird die vorliegende Erfindung vorteilhafterweise durch Anwendung des Lichtbogen-dchlackenumschmelzens, d.h. durch Stranggießen eines Ingots unter elektrothermischem Abschmelzen einer oder mehrerer Elektroden in einer Schlacke über einem Schmelzsumpf, dessen Metall kontinuierlich erstarrt und einen Ingot bildet, durchgeführt. Auf diese Weise befindet sich zu jedem beliebigen gegebenen Zeitpunkt nur ein verhält-

η η R R π / η π? u

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nismäßig kleiner Teil des Materials in geschmolzenem Zustand, und dies bedeutet, daß die Zeitspanne zwischen dem Zusammenbringen des Titans und des Kohlenstoffes bis zum Erstarren der Schmelze ohne Mühe verhältnismäßig kurz gehalten werden kann, so daß die Titancarbidkörner nicht zu groß werden und unerwünschte Titancarbidanhäufungen vermieden werden.

Die titancarbidreichen Legierungen und ihre Verwendung sind in der GJ3-PS 1 339 ^20 vollständig beschrieben, und die vorliegende Erfindung befaiit sich mit der Herstellung von titanhaltigen Legierungen mit einem Titancarbidgehalt von 0,6 bis 35 und vorzugsweise von 1,3 bis 15 Gew»-^ Titancarbid.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, die ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung sowie eine Refinermahlscheibe aus der gemäß der Erfindung hergestellten Legierung schematisch zeigte

Fig. 1 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung unter Verwendung von zwei Abschmelzelektroden, von denen die eine titanreich und praktisch kohlenstofffrei und die andere kohlenstoffreich und praktisch titanfrei ist;

Fig„ 2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II durch die Abschmelzelektroden der Figo 1 in größerem Maßstab;

Fig. 3 ist ein Schnitt ähnlich Fig. 2 zur Veranschaulichung einer anderen Anordnung der Abschmelzelektroden ;

Figo 4 ist eine teilweise geschnittene schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung unter Verwendung einer einzigen Abschmelz-

s a ft 6 / η R \η

elektrode und einer getrennten Einrichtung zum Zuführen von Kohlenstoff in elementarer Form;

Fig. 5 ist eine teilweise vertikal geschnittene schematische Darstellung zur Veranschaulichung einer anderen Durchführungsweise des Verfahrens gernäß der Eifindung;

Fig. 6 ist eine Ansicht eines gemäß dem Verfahren nach Fig. 5 erzeugten Mahlscheibensegmentes;

Fig. 7 ist ein Ausschnitt aus Fig. 6 im Schnitt entlang der Linie VII-VII in Figo 6 ; und

Figo 8 ist ein Schema zur Veranschaulichung eines wesentlichen Merkmales der MätiLscheibensegmente.

Bei der Vorrichtung gemäß Fig. 1 sind Abschmelzelektroden 10 und 11 vorgesehen, die oberhalb einer Bodenplatte 12 angeordnet sind, die den kontinuierlich in die Höhe wachsenden strangförmigen Ingot 13 tragen, dessen oberer Teil, der sich in einer wassergekühlten Kokille 14 befindet, einen Schmelzsumpf 15 des flüssigen Metalls bildet, der von einem Schlackebad 16 bedeckt ist. Die unteren Enden der Abschmelzelektroden 10, 11 tauchen in die flüssige Schlacke ein und schmelzen unter dem Einfluß der in dem Schlackebad 16 entwickelten Widerstandswärme kontinuierlich ab. Der elektrische Strom für die Entwicklung dieser Widerstandswärme wird den Abschmelzelektroden 10, 11 über Anschlüsse 17 und 18 entweder von einer Stromquelle 19 oder von einer Stromquelle 20 zugeführt, und im ersteren Fall sind die Elektroden in Reihe geschaltet, und im letzteren Falle sind die Elektroden parallelgeschaltet und an einem Pol der Stromquelle 20 angeschlossen, während der andere Pol derselben mit der Bodenplatte 12 verbunden ist, so daß der Ingot 13 den elektrischen Stromkreis schließt« Gleichgültig, welches der beiden Verfahren

0 9 β Β Β / Π) R 2 U

gewählt wird, fällt das geschmolzene Metall der Elektroden getrennt durch das Schlackebad 16 in den Schmelzsumpf 15» der von unten her mit einer Geschwindigkeit erstarrt, mit der neu abschmelzendes Material von den Elektroden durch das Schlackebad nachgeliefert wird. Die von der einen Elektrode fallenden Tropfen kommen mit den von der anderen Elektrode fallenden Tropfen während des Durchtritts durch das Schlackebad nicht in Berührung, und das Mischen erfolgt erst in dem Schmelzsumpf 15·

Wie in Figo 1 und 2 veranschaulicht, sind die Abschmelzelektroden 10 und 11 hinsichtlich Form und Abmessungen praktisch gleich. Sie sind im wesentlichen von halbkreisförmigem Querschnitt und sind in einem geringen Abstand voneinander angeordnete

Die Elektrode 10 ist aus einem Material hergestellt, das einen Titangehalt hat, der aus dem gewünschten Gehalt des fertigen Ingots an Titancarbid bestimmt ist, jedoch praktisch kohlenstofffrei ist. Dies bedeutet, daß der Kohlenstoffgehalt so niedrig ist wie unter Berücksichtigung der Kosten und der Ausbeute mögliche Die Elektrode 11 ist im wesentlichen titanfrei, enthält jedoch Kohlenstoff in einer Menge, die dem gewünschten Kohlenstoffgehalt des fertigen strangförmigen Ingots 13 entspricht. Die anderen Bestandteile der Elektroden 10 und 11 bestimmen die Zusammensetzung des Binde- oder Grundmetalls des fertigen Ingots 13» in dem die Titancarbidkörner eingebettet sind.

Die Zusammensetzung typischer Elektroden 10 und 11 sowie fertiger Ingots 13 ist in Tabelle 1 (siehe Seite 8) in Gewichtsprozenten angegeben.

In den drei Spalten der Tabelle 1, in denen die Zusammensetzung des Ingots an dessen Enden und in der Mitte zwischen den Enden angegeben ist, ist jede der Prozentangaben das arithmetische Mittel von Werten, die an drei Stellen eines Quer-

π η π R R R / π η :■ L

2 5 3 O 5 Π 9

	Elektrode 10 (enthält Titan)	Tabelle 1	Fertiger Ingot 13	Mitte	unteres Ende
	0,25		oberes Ende	2,13	2,00
Legierungs bestandteil	0,64	Elektrode 11 (enthält Kohlenstoff)	2,21	1 ,04	1.01
C	0,24	3,82	1,07	0,25	0,26
Si	0,013	1,44	0,25	0,011	0,012
Mn	0,005	0,22	0,010	o,oo4	0,007
P	25,2	0,007	0,007	12,0	11,6
S	1 ,60	o,oo4	12,1	0,84	0,78
Cr	1,78	-	0,84	0,84	0,83
Mo	4,8	-	0,88	2,4	2,4
V	0,88	-	2,5	0,59	0,68
Ti	Rest	-	0,58	Rest	Rest
Al	-	Rest
Pe	Rest

Schnitts des Ingots festgestellt wurden, nämlich an einem Punkt in der Nähe des Umfangs, der währ-end der Herstellung des Ingots an der gleichen Seite lag wie die Elektrode 10 (ganz weit rechts in F±g. i), an einem Punkt in der Nähe des Umfanges, diametral gegenüber dem erstgenannten Punkt und an einem Punkt in der Mitte des Ingots. Die Werte für diese drei Punkte weichen voneinander etwas ab, jedoch sind die Unterschiede verhältnismäßig klein» Bewegungen in dem Schmelzsumpf

Π 9 R R R / Π Π ? U

_₉_ ? 5 3 Π 5 Π Β

15 und in dem Schlackebad 16 ergeben eine ziemlich, gleichmäßige Verteilung der verschiedenen Legierungsbestandteile.

Die Prüfung stranggegossener Ingots von 120 mm Durchmesser, die mittels der Vorrichtung gemäß Fig. 1 hergestellt wurden, zeigte, daß die durchschnittliche Größe der Titancarbidkörner unter 10 /um betrug. Der Durchschnitt der Werte für eine Heihe von drei Ingots, die aus Elektroden der Zusammensetzung gemäß Tabelle 1 hergestellt worden waren, betrug 8 /Um, und einer dieser Strangingots hatte eine durchschnittliche Korngröße von k ,um. Bei dem letztgenannten Ingot hatten nur 2 % der Titankarbidkörner eine Durchschnittsgröße von mehr als 15 /Um. In dem Ingot mit den größten Titancarbidkörnern befanden sich weniger als 4 ήΌ Titancarbidkörner mit Korngrößen von 20 ,um oder darüber. Die Prüfung sämtlicher Ingots erfolgte vor der späteren plastischen Bearbeitung oder sonstigen Behandlung derselben.

Die Größe der Titancarbidkörner in den s}it der Vorrichtung gemäß Fig. 1 hergestellten Ingots kann in gewissem Maß beeinflußt werden, indem die Stromstärke des über die Elektroden zugeführten Stromes, die Abschmelzgeschwindigkeit der Elektroden, die Kühlung der Kokille sowie andere Größen eingestellt werden, die die Zeitspanne zwischen dem Zusammenbringen des Kohlenstoffes und des Titans und dem Erstarren der Schmelze beeinflussen. Damit die Durchschnittsgröße der Titancarbidkörner den normalerweise tragbaren Maximalwert nicht überschreitet, sollte diese Zeitspanne 10 Minuten oder weniger betragen. Bei dem in Figo 1 veranschaulichten Verfahren ist die Erstarrungszeit erheblich kürzer und beträgt normalerweise zwischen 2 und k min. Je nach dem beabsichtigten Verwendungszweck der Legierung können auch Erstarrungszeiten von mehr als 10 rnin zu vertretbaren Korndurchschnittsgrößen und Korngrößenverteilungen führen.

Der Kohlenstoffgehalt gemäß Tabelle 1 ist der gesamte Kohlen-

R Π 9 B 8 R■ / Π R 7 U

2 B Ί 0 5 Q 9

stoffgehalt, d_oh. ein Teil des angegebenen Kohlenstoffgehaltes ist diejenige Kohlenstoffmenge, die sich mit dem Titan in der Verbindung Titancarbid befindet. Der angegebene Titangehalt von ca. 2,5 Gew.-^ entspricht einem Titancarbidgehalt von ca. 3, 1 i

Bei JJurchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung unter Verwendung der Vorrichtung gemäß Figo 1 ist die obere Grenze des Titancarbidgehaltes des Ingots in der Praxis durch den Umstand bestimmt, daß die den Kohlenstoff enthaltende Elektrode 11 nur einen gewissen Höchstgehalt an Kohlenstoff haben darf, wenn sie eine ausreichende mechanische Festigkeit haben soll. Ein Kohlenstoffgehalt von über 5 bis 6 °/a ist im Falle einer Elektrode aus Roheisen kaum zu verwirklichen, was in der Praxis bedeutet, daß der Gesamtgehalt an Kohlenstoff in dem fertigen Ingot normalerweise nicht über 2,5 bis 3 Gew. —% betragen wird, da die den Kohlenstoff enthaltende Elektrode bis annähernd 50 % des Gesamtgewichtes des Ingots beisteuert.

Zur Erhöhung des Gesamtgehaltes des Ingots an Kohlenstoff, doh. zur Erhöhung des Titancarbidgehaltes kann man auch mehr als nur zwei Elektroden von durchwegs gleichem Querschnitt verwenden, von denen nur eine Titan enthält und alle übrigen den möglichen Höchstwert an Kohlenstoff enthalten. Die kohlenstoffenthaltenden Elektroden tragen natürlich in einem erheblich höheren Maß zu dem Gesamtgewicht des Ingots bei als die das Titan enthaltende Elektrode. Ein Beispiel einer solchen Elektrodenanordnung zeigt Figo 3° In diesem Fall werden vier Abschmelzelektroden von praktisch gleicher Form verwendet, nämlich eine Titan enthaltende 1ÜA und drei Kohlenstoff enthaltende 11A.

Fig, 4 zeigt eine abgewandelte Form einer Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Diese Vorrichtung weicht von der gemäß Fig„ 1 insofern wesentlich ab, als sie nur eine einzige Elektrode, nämlich eine Titan enthaltende, im

β η 9 8 -R 6 / η r :h

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wesentlichen kohlenstofffreie Elektrode 21 aufweist und der Kohlenstoff 22 durch von der Kokille 14B getragene Rohre 23 zugeführt wird. Die Vorrichtung weist eine Bodenplatte 12 B auf, die den fortschreitend in die Höhe wachsenden Ingot 1JB trägt, der sich in der wassergekülten Kokille i4B befindet. Der geschmolzene obere Teil des Ingots 13B bildet einen Schmelzsunipf I5B, der von einem Schlackebad I6B bedeckt ist. Die Elektrode 21 ist über ein Anschlußstück 24 mit dem einen Pol einer Stromquelle 2OB verbunden, deren zweiter Pol mit der Bodenplatte 12B verbunden ist. Die KohlenstoffZuleitungen 23 erstrecken sich durch das Schlackebad I6B in den Schmelzsumpf I5B und der Kohlenstoff 22, der in den Rohren 23 in Pulver- oder Stabform vorhanden sein kann, wird dem Schmelzsumpf 15*3 in dem Maß kontinuierlich zugeführt, in dem die Rohre abschmelzen und die Oberfläche des Schmelzsumpfes I5B steigt«

Die Erfindung ist in vorteilhafter Weise bei der Herstellung von Mahlscheiben für Refiner des Typs anwendbar, der bei der Herstellung oder mechanischen Verarbeitung von Holzpulpe und ähnlichen Fasermaterialien verwendet wird.

Solche Mahlscheiben müssen verschiedenen widersprüchlichen Anforderungen genügen, deren Erfüllung mit der gleichen Mahlscheibe unter Verwendung der üblichen Materialien schwierig oder sogar unmöglich ist. Beispielsweise sollten Mahlscheiben eine hervorragende und gleichmäßige Mahlwirkung beibehalten, damit sie während ihrer ganzen Lebendauer die Herstellung von Pulpe gleichmäßiger hoher Qualität ermöglichen. Außerdem sollten sie eine hohe Verschleißfestigkeit, d<,h_o lange Lebensdauer sowie hohe Stoßfestigkeit haben, damit sie den selbst bei normalem Betrieb auftretenden Stoßbelastungen standzuhalten vermögen. Ein weiterer angestrebter Vorzug ist eine hohe Korrosions- und Erosionsfestigkeit. Das Material, aus dem die Mahlscheiben hergestellt werden, sollte sich durch gute Gießbarkeit auszeichnen, so daß sich auch

η q R a π / η r :> ι.

Scheiben von komplizierter Gestalt bzw. Ausbildung gießen lassen, und sollte natürlich im Verhältnis zu den Eigenschaften der fertigen Scheibe nicht zu teuer sein.

Ein Erfordernis, das mit den obengenannten Anforderungen an eine hervorragende und dauerhafte Mahlwirkung in enger Beziehung steht, ist das, daß die Scheiben selbstschleifend sein sollten. Dies bedeutet, daß die mit der Pulpe oder dem sonstigen Fasermaterial zur Berührung gelangenden Flächen während der Bearbeitung von diesen Materialien nicht zu heftig poliert oder geglättet werden dürfen, sondern eine gewisse begrenzte Rauheit beibehalten sollten.

Figo 5 ist eine schematische Veranschaulichung einer Durchführungsform des Verfahrens gemäß der Erfindung, nach der Mahlscheiben hergest-eilt werden können, die den genannten Anforderungen entsprechen. Fig» 6 und 7 zeigen ein nach dem Verfahren gemäß der Erfindung mit Hilfe der Anordnung gemäß Figo 5 hergestelltes Mahlscheibensegment und Fig. 8 ist eine schematische Skizze zur Erläuterung der Definition eines Oberflächengütefaktors des Mahlscheibensegmentes.

In Fig. 5 ist eine Gießpfanne 30 dargestellt, die eine aus einem Kupolofen 32 stammende Schmelze enthält. Abgesehen von dem Titan und einer geringen Eisenmenge entspricht die Zusammensetzung der Schmelze 3^ der Zusammensetzung des fertigen Segmentes. Aus einem Behälter 33 wird der Schmelze Titan in der Form von granuliertem Ferrotitan (70 % Titan und 30 % Eisen) in einer Menge zugesetzt, die dem gewünschten Titangehalt des fertigen Segmentes entspricht.

Unmittelbar nach Zusatz des Ferrotitans zu der Schmelze 31 und gründlichem Einmischen in diese wird die Schmelze durch den Boden der Gießpfanne 30 in eine Mantelform 34 gegossen. Die maximale Zeitspanne, die zwischen dem Zusammenbringen des Titans

fi η 9 R fi π / η r ? u

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und der kohlenstoffhaltigen Schmelze in der Gießpfanne 30 und dem Erstarren des Metalls in der Form 3^ Zugelassenwerden darf, kann zwar je nach den Besonderheiten eines bestimmten Falles verschieden sein, sollte jedoch so kurz wie möglich sein und auf keinen Fall mehr als 30 min betragen. In vielen Fällen wird diese Zeitspanne sogar erheblich kurzer sein müssen, und im allgemeinen beträgt die Höchstdauer ca. 15 min. Nach Ausformen des gegossenen Segmentes wird dieses einer Wärmebehandlung unterworfen.

Fig. 6 zeigt ein Mahlscheibensegment 35 in Ansicht von vorn, d.h. von derjenigen Seite, die im Betrieb des Refiners mit der Pulpe oder dem sonstigen Fasermaterial zur Berührung gelangt. Diese Seite bildet die eine Wand des Mahlspaltes des Refiners. Das Segment 35 ist mit (nicht dargestellten) Öffnungen oder sonstigen Einrichtungen für deren Anbringung an einer kreisförmigen Trägerscheibe ausgestattet. Mehrere an dieser Tragscheibe angebrachte Segmente 35 bilden im Verein einen Mahlring» Wie dargestellt, ist das Mahlscheibensegment 35 eine ebene Platte 36, die an ihrer Vorderseite mehrere im wesentlichen radialstehende Grate 37 und zwischen diesen kurze quergerichtete Stege 38 aufweist. Die Grate bestehen aus einem Stück mit der Platte und bearbeiten im Verein mit den entsprechenden Graten einer gegenüberliegenden Mahlscheibe oder mit' einem anderen Teil des Refiners die Pulpe oder das Fasermaterial in dem Mahlspalt. Es ist zu bemerken, daß die Querschnittsdicke des Segmentes über dessen ganze Ausdehnung verhältnismäßig gering isifc, so daß das Erstarren in der Form 3k verhältnismäßig schnell erfolgt,

Der in Fig. 8 erläuterte Oberflächengütefaktor, der hier als "durchschnittliche Gestaltsabweichung der Überfläche" bezeichnet ist, ist für die Qualität der bearbeiteten Pulpe bedeutsam. Die Figuj? zeigt in starker Vergrößerung den Profilumriß/des Querschnitts (Istoberfläche) an der Vorderseite eines der Grate

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37 in Fig. 6. Die Mittelwertlinie 41 des Profilumrisses 4O ist eine gerade Linie, die derart liegt, daß die Summe der Flächen zwischen ihr und den über ihr liegenden Abschnitten des Profilumrisses 4ü der Summe der Flächen zwischen ihr und den unter ihr liegenden Abschnitten des Profilumrisses 4o gleich ist. Die Abschnitte des Profilumrisses 40 unter der Mittelwertlinie 41 sind nun, wie bei 42 in unterbrochenen Linien angedeutet, um die Mittelwertlinie 41 gespiegelt, und zur Definition der durchschnittlichen Gestaltsabweichung R der Oberfläche wird nur der

in dieser Weise "ausgeglichene" Profilumriß verwendet.

Die durchschnittliche Gestaltsabweichung R der Oberfläche ist hier definiert als der Abstand zwischen der Mittelwertlinie 41 und einer zweiten geraden Linie R (Fig. 8), die zur Mittelwertlinie 41 parallel liegt und derart angeordnet ist, daß die Summe der (in Figo 8 horizontal schraffierten) Flächebereiche zwischen ihr und den über ihr liegenden Abschnitten des "ausgeglichenen" Profilumrisses der Summe der (in Fig_o 8 vertikal schraffierten) Flächenbereiche zwischen ihr und den unter ihr liegenden Abschnitten des "ausgeglichenen" Profilumrisses gleich isto Die zweite Linie R kann also als Mittelwertlinie des "ausgeglichenen" Profilumrisses betrachtet werden.

Der Titancarbidgehalt des Mahlscheibensegmentes 35 liegt im Ber-reich von ca. 1,8 bis ca. 6 Gew„-'$, vorzugsweise im Bereich von ca. 1,8 bis ca. 4,4 Gew.-Jb. Die besten Ergebnisse wurden mit einem Titancarbidgehalt von ca. 3 7° erzielt. Titancarbidgehalt e von über ca. 6 °fo erschweren die Vermeidung von Ansammlungen von Titancarbidkörnern und einer daraus folgenden Bruchgefahr. Allzuhohe'Titancarbidgehalte vermindern außerdem die Selbstschleifwirkung der Segmente, weil dannder durchschnittliche Abstand zwischen den Titancarbidkörnern im Vergleich zum Durchmesser der Fasern zu klein wird. Die Holzpulpefasern haben normalerweise einen Durchmesser im Bereich von 15 bis 30 ,um, und der durchschnittliche Abstand zwischen den einzelnen

5 0 9 8 8 -Π / Π 8 2/,

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Körnern sollte aus diesem Grund niemals weniger als 15 Lind vorzugsweise nicht weniger als 30 ,um betragene Andererseits vermindert auch ein zu großer Abstand zwischen den Körnern die Selbstschleifwirkung, und der durchschnittliche Kornabstand sollte daher auch nicht 100 ,um überschreiten» Die durchschnittliche Korngröße sollte 10 ,um und vorzugsweise 8 ,um nicht überschreiten. Außerdem sollten nicht mehr als h % der Körner größer als 20 /um sein.

Die Tabelle 2 (Seite 16) gibt die Zusammensetzungen von vier geeigneten Legierungen für das Segment

an. Für einige der Legierungsbestandteile sind zwei Prozentbereiche angegeben, von denen jeweils der engere der bevorzugte ist. Alle Prozentangaben sind auf das Gewicht bezogen.

Gemäß dem beschriebenen Verfahren hergestellte Mahlscheiben aus Legierungen der Zusammensetzungen gemäß Tabelle 2 haben, wie sich gezeigt hat, nicht nur die sonstigen gewünschten Eigenschaften, sondern sind auch in ausreichendem Maß unempfindlich gegen einen Glättungseffekt durch die zu behandelnden Materialien, was sich darin äußert, daß die durchschnittliche Gestaltsabweichung R (^Figo 8) doppelt bis mehr als viermal so groß a

ist wie bei Mahlscheiben aus herkömmlichem Material (legiertem Gui3eisen) _o

Die Tabelle 3 (Seite 17) zeigt drei Beispiele von Legierungen gemäß der Erfindung sowie die Härte und die durchschnittliche Gestaltsabweichung der Oberfläche von aus diesen Legierungen hergest-eilten Mahlscheibensegmenten. Zum Vergleich enthält die Tabelle außerdem die entsprechenden Angaben für eine Bezugslegierung eines Typs, wie er üblicherweisefür Mahlscheiben verwendet wird. Die Prozentangaben der Zusammensetzung sind auch hier auf das Gewicht bezogen.

η π R π π / η π ? /,

7530509

Tabelle 2

Legierungs- Legierung Legierung Legierung bestandteil ABC

Legierung D

C	0,9- 1,2-	1,8	0,4- 0,5-	1,3 0,7	0,4- 0,6-	1,2 0,9	6,0 5,3	10,0 9,5	1,3- 1,5-	2,2 1,7
Si	0,3-	0,5	0,3-	0,5	max.	0,4	5,0 3,9		0,5-	0,7
Mn	0,6-	1,0	0,6-	1,0	—max.	o,4	0,03-0,3 0,06-0,2	0,9-	1,3
P	max.	0,03	max.	o,O3	max.	0,03	7,0- 8,1-	max.	0,03
S	max c	0,02	max.	0,02	max.	0,02	-	max.	0,02
Cr	0,8- 0,8-	5,0 1,2	10, Ο Ι 2,0-	15,0 14,Ο	-		10,0- 11,5-	15,0 13,5
Ni	2,5- 3,5-	8,0 4,5	4,0- 7,Ο	12,0 9,0	12,0-20,0 17,5-19,5	-
Mo	1,5- 2,5-	5,0 3,5	Ι, Ο ι, 5-	3,5 2,5	3,0- 4,5-	-
Ti	1,5- 2,5-	5,0 3,5	1,5- 2,5-	5,0 3,5	1 ,5- 3,2-	1,5- 2,5-	5,0 3,5
Al	0,06-0,2	0,5- 0,7-	2,5 1,3	-
Co	-	-		-
V	-	-		O - 0,6-	1,5 1,0

Fe und Verunreinigungen

Hest

Rest

Rest

Rest

B Π 9 R R Π / Π B ? U

-17-

Tabelle 3

Legierungs bestandteil	Probe legierung I	Probe legierung II	18	Probe legierung III	-	3	Vergleichs legierung	-
C	o,9	0,8	5	1,6	-	2,9
Cr	1	-	3,5	12	2,0
Ni	4	5
Mo	3
Ti	3

Co

0,8

Wärmebehandlung

Alterung 560 C,3h

Alterung	Austeniti-	keine
480 C,4h	sierung	Wärme-
	1020°C	behänd
	30 min;	lung
	Glühen
	250OC
	2h, 2mal

Härte HHC nach Wärmebehandlung

57 - 56

57

OfI.Gestaltsabweichung

R in ,um ^a /

0,57 0,51

R fl 9 8 8R/Π S 2

0,27

0,13

Patentansprüche

Claims (1)

1. -¹⁸~ 7530

   Patentansprüche

   Verfahren zur Herstellung von Legierungen auf Eisen-, Cobalt- oder Nickelbasis mit einem G-ehalt von mindestens 0,6 Gew.-/'ö Titancarbid,

   dadurch gekennzeichnet, daß das Titan und der Kohlenstoff in einer Schmelze einer Grundlegierung zusammengebracht werden unu die Schmelze so kurz nach dem Zusammenbringen des Kohlenstoffs und des Titans in der Schmelze zum Erstarren gebracht wird, daß die durchschnittliche Korngröße des sich bildenden Titancarbids in der Legierung 10 ,um nicht überschreitet und in der Legierung nicht mehr als 4 % der Titancarbidkörner eine Korngröße von mehr als 20 ,um haben.

   Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durchschnittliche Korngröße 4 ,um nicht übers chreitet _o

   Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nicht me.hr als 2 'ja der Titancarbidkörner eine Korngröße von mehr als 15 /um haben»

   4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Titan und der Kohlenstoff zusammengebracht werden, indem einer kohlenstofffreien, Titan enthaltenden Schmelze Kohlenstoff zugesetzt wird,

   Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Titan enthaltenden Schmelze elementarer Kohlenstoff zugesetzt wird«

   im wesentlichen

   Π 9 8R 6 / Π β 2

   Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff zugesetzt wird, indem eine Kohlenstoff enthaltende, im wesentlichen titanfreie Schmelze mit der Titan enthaltenden Schmelze gemischt wird.

   7· Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die so gebildete Schmelze kontinuierlich gegossen wird.

   8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7> dadurch gekennzeichnet, daß eine Titan enthaltende Schmelze gebildet wird, indem eine im wesentlichen kohlenstofffreie, Titan enthaltende Elektrode kontinuierlich elektrothermisch abgeschmolzen wird und nach Zusatz des Kohlenstoffes aus der gebildeten Schmelze kontinuierlich ein Ingot gegossen wird.

   9= Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Abschmelzen der Elektrode in einem Schlackebad erfolgt, das die Oberfläche der Schmelze bedeckt.

   10. Verfahren nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Kohlenstoff zugeführt wird, indem mindestens eine Kohlenstoff enthaltende Elektrode zugleich mit der Titan enthaltenden Elektrode kontinuierlich abgeschmolzen wird.

   11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Kohlenstoff enthaltende Elektrode mit der Titan enthaltenden Elektrode elektrisch parallelgeschaltet wird.

   12. Mahl- oder Schleifscheibe aus einer gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 hergestellten Legierung, dadurch gekennzeichnet, daß der durchschnittliche Abstand zwischen den Titancarbidkörnern im Bereich von bis 100 ,um liegt.

   η q R $ ρ / η r ;? u

   7 R 3 O5 Π 9

   13· Verfahren zur Herstellung einer Mahlscheibe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schmelze erzeugt wird, die im wesentlichen titanfrei ist, jedoch Kohlenstoff in einer Menge enthält, die dem gewünschten Gesarntgehalt der fertigen Mahlscheibe an Kohlenstoff entspricht, daß Titan in solcher Menge zugesetzt wird, daß der sich ergebende Gehalt der Schmelze an Titancarbid im Bereich von 1,8 bis ca. 6 G-ew. -°/o beträgt, und daß die Schmelze in eine Gießform gegossen wird.

   14. Verfahren nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der sich ergebende Gehalt der Schmelze an Titancarbid im Bereich von 1,8 bis 4,4 Gew.-'/b liegt.

   15« Verfahren nach Anspruch 13 oder i4, dadurch gekennzeichnet, daß das Titan in Form von granuliertem i'errotitan zugesetzt wird.

   R Π P R ft Π / Π Π .' L

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