DE3152955C1

DE3152955C1 - Hochlegierter eisenhaltiger Zusatzstoff fuer das Aufbringen von Verschleissschutzschichten auf Basismaterial aus Eisenlegierungen und Verwendung eines solchen drahtfoermigen Zusatzstoffes

Info

Publication number: DE3152955C1
Application number: DE3152955A
Authority: DE
Inventors: Marinus Christiaan Spijkenisse Kesting
Original assignee: Alusuisse Holdings AG; Schweizerische Aluminium AG
Current assignee: Alcan Holdings Switzerland AG
Priority date: 1981-11-03
Filing date: 1981-11-06
Publication date: 1986-07-17
Also published as: DE3144148A1; NL191933C; IS2763A7; ES516996A0; IS1257B6; US4521663A; FR2515551A1; IT1153345B; WO1983001588A1; US4584019A; NL191933B; IT8224036A0; FR2515551B1; ES8400907A1; CH653936A5; DE3144148C2; NL8220377A

Description

5,0- 6,5% C,

12,0-13,0% Cr,

1,5-3,5-
7,0-7,0-1,5-1,0-

2,0% Mn,
4,5% Si,
8,0% Mo,
8,0% Nb,
2,0% W,
1,5% V,

61,0-55,0% Fe.

5. Zusatzwerkstoff nach Anspruch 4, gekennzeich net durch die Zusammensetzung

5,5% C,
12,5% Cr,

2,0% Mn,

4,0% Si,

8,0% Mo,

8,0% Nb,

2,0% W,

1,0% V,
57,0% Fe.

6. Verwendung eines drahtförmigen Zusatzwerkstoffs nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Auftragen von Verschleißschutzschichten in Umgebungsatmosphäre, wobei die Stromstärke je nach Durchmesser des Zusatzwerkstoffdrahtes so gewählt wird, daß der Quotient (S) aus Stromstärke/ Durchmesser (Ampere/mm) im Bereich von S= 70 bis 80, vorzugsweise bei 75, liegt.

7. Verwendung gemäß Anspruch 6, indem bei einem Basismaterial mit einem Kohlenstoffgehalt bis maximal 0,22% und einem Mangangehalt größer/ gleich fünffachem Kohlenstoffgehalt der Zusatzwerkstoff direkt auf das Basismaterial aufgetragen wird.

8. Verwendung gemäß Anspruch 6, in dem bei einem Basismaterial mit einem Kohlenstoffgehalt über 0,22% und einem Mangangehalt größer/gleich fünffachem Kohlenstoffgehalt in Fällen, in denen das Basismaterial einer Vorwärmung unterzogen werden kann, dieses auf ca. 200 bis 400° C, vorzugsweise auf 180 bis 250° C, vorgewärmt und der Zusatzwerkstoff bei dieser Temperatur direkt auf das Basismaterial aufgetragen wird.

9. Verwendung gemäß Anspruch 6, indem bei einem Basismaterial mit einem Kohlenstoffgehalt über 0,22% und einem Mangangehalt größer/gleich

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-fünffachem Kohlenstoffgehalt in Fällen, in denen ein Vorwärmen des Basismaterials nicht möglich ist, dieses mit einer Pufferlage versehen und bei noch erwärmter Pufferlage um 350⁰C der Zusatzwerkstoff aufgetragen wird.

10. Verwendung gemäß Anspruch 6, wobei unter Aufbringung einer Pufferlage der Quotient (P) aus Stromstärke zum Aufbringen der Pufferlage/Drahtdurchmesser (Ampere/mm) P= 120 bis 160, vorzugsweise das Doppelte des Quotienten 5, beträgt.

11. Verwendung gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei für die Pufferlage und für die Verschleißlage derselbe Zusatzwerkstoff verwendet wird.

12. Verwendung gemäß Anspruch 10, indem bei einem Basismaterial mit einem Kohlenstoffgehalt über 0,22% und einem Mangangehalt von weniger als dem fünffachen Kohlenstoffgehalt zunächst eine Pufferlage und nach Abkühlen derselben auf Raumtemperatur der Zusatzwerkstoff aufgetragen wird.

13. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 7 oder 12, wobei der Auftrag des Zusatzwerkstoffs intermittierend erfolgt.

14. Verwendung gemäß einem der Ansprüche 6 bis 13, wobei die Oberfläche des Basismaterials mit reduzierenden heißen Gasen gereinigt wird und die Auftragsschweißung erst nach Abkühlung erfolgt.

Die Erfindung betrifft einen hochlegierten eisenhaltigen Zusatzwerkstoff, das Aufbringen von Verschleißschutzschichten auf Basismaterial aus Eisenlegierungen, die insbesondere in der kohlenstoffverarbeitenden Industrie Anwendung finden, und Verwendung eines solchen drahtförmigen Zusatzwerkstoffs.

Für die Bereitstellung des Masseversatzes zur Herstellung von Elektroden, insbesondere von Anoden für die Schmelzflußelektrolyse zur Gewinnung von Aluminium nach dem Hall-Heroult-Verfahren, werden große Mengen von kohlenstoffhaltigem Material wie beispielsweise Kokse verschiedener Art, Anodenreste, Teer- und Pechbinder transportiert, gebrochen, gemahlen, klassiert und gemischt. Die zum Einsatz gelangenden Geräte wie Brecher, Mühlen, Mischer, Transportanlagen usw. unterliegen einem intensiven Verschleiß. Man begegnet diesem durch z. T. sehr unterschiedliche Maßnahmen.
Bei Maschinen- und Apparateteilen aus Eisenwerkstoffen ist neben Flammspritzen und Auskleiden mit keramischen Materialien das Aufbringen von verschleißfesten Stoffen mittels elektrischem Flammbogenschweißen bekannt.
Eine der bekanntesten Gegenmaßnahmen zur Verhinderung von vorzeitigem Bruch bei mechanisch hoch beanspruchten Teilen ist der Einsatz von Verbundlösungen, insbesondere das Auftragsschweißen von Hartstoffen auf zähes Basismaterial, In jedem Fall ist es nötig, die Zusammensetzung der Schutzlage dem Anwendungsfall anzupassen, wobei sowohl die Art der physikalischen Einwirkung wie Abrasion und/oder Zerrüttung als auch Adhäsion und chemische Eigenschaften — insbesondere in bezug auf tribochemische Reaktionen — des den Verschleiß verursachenden Materials und besonders die Betriebstemperatur von Bedeutung sind.

Ein detailierter Stand der Technik zur Verschleißschutztechnologie wird in Aufbereitungs-Technik Nr. 10, 1979, wiedergegeben, insbesondere wird das

Verfahren der Auftragsschweißung auf den Seiten 562—565 behandelt.

Beim Auftragsschweißen ist ein Schutzverfahren bekannt, bei dem auf das Eisen enthaltende Basismaterial zuerst eine sogenannte Pufferlage aufgebracht wird, wofür z. B. Röhrchendrahtelektroden mit einem Durchmesser um 3 mm verwendet werden und mit einem Schweißstrom von 300—350 Ampere gearbeitet wird. Auf die Pufferlage wird die eigentliche Verschleißlage aufgebracht.

In der Kohlenstoff verarbeitenden Industrie, insbesondere der zur Herstellung von Elektroden für die Aluminiumerzeugung, werden bei den zum Einsatz kommenden Geräten zur Verarbeitung von Kohlenstoff in Form von Petrolkoks, Pechkoks und Anthrazit sowie bei der Zerkleinerung von Kunstkohlekörpern, hergestellt aus den genannten Rohstoffen unter Verwendung von pech- und teerhaltigen Bindemitteln, für die Verschleißbekämpfung nach dem obengenannten Stand der Technik zur Auftragsschweißung beispielsweise bei Basismaterial aus Kohlenstoff und Mangan enthaltenden Eisenlegierungen Fülldrähte der folgenden Zusammensetzung verwendet:

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C	= ca.	5,5%,
Cr	= ca.	20,0-23,0%,
Mn	= ca.	0,5%,
Si	= ca.	0,50/0,
Mo	= ca.	6,0-8,0%,
Nb	= ca.	6,0-8,0%,
W	= ca.	2,0%,
V	= ca.	1,0%,
Fe	= ca.	Rest.

sein, da ohne diese Nebenbedingung höhere Technologien zur Lösung der gestellten Aufgabe in Frage kommen, die im praktischen Betrieb nicht eingesetzt werden, weil sie erhebliche Kosten durch den notwendigen Maschinenstillstand verursachen.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe führt, daß der Zusatzwerkstoff einen Siliziumgehalt von 3—4,5%, insbesondere 3,5—4,5%, aufweist.

Unter Verwendung des Zusatzwerkstoffes wird die Aufgabe weiter dadurch gelöst, daß die Auftragsschweißung mit Hilfe von Fülldraht mit Gleichstrom in Umgebungsatmosphäre, d. h. ohne Schutzgas, erfolgt und die Stromstärke je nach Durchmesser des zugesetzten Werkstoffs so gewählt wird, daß der Quotient S = Stromstärke/Durchmesser (Ampere/mm) im Bereich von 70—80, vorzugsweise bei 75, liegt Gegebenenfalls unter Aufbringung einer Pufferlage soll der Quotient P, d. h. P = Stromstärke zzum Aufbringen der Pufferlage/ verwendeter Drahtdurchmesser (Ampere/mm), zwischen 120 und 160 liegen, vorzugsweise das Doppelte von 5 betragen.

Vorteilhaft ist es, sowohl für die Pufferlage als auch für die Verschleißlage denselben Zusatzwerkstoff zu verwenden.

Ein weiterer Vorteil wird erzielt, wenn je nach Kohlenstoff- und Mangangehalt des Basismaterials eine Verwendung in folgender Weise erfolgt:

(Hier und in allen folgenden Prozentangaben sind Gewichtsprozente gemeint.)

Mit diesem im Handel erhältlichen Zusatzwerkstoff wird eine Härte von 59—64 HRC bei Umgebungstemperaturen oder eine Härte von 40—44 HRC bei Arbeitstemperaturen von 600⁰C erreicht Es kann mit diesem oder einem ähnlichen Werkstoff bei Einsatz geeigneter Schweißgeräte eine Verschleißlage mit guter Verbindung zwischen Basismaterial und Schutzlage hergestellt werden.

Die verschleißmindernde Wirkung der aufgetragenen Schichten befriedigt in der Praxis jedoch nicht. Beim Dauerbetrieb der Anlagen, wie es in der genannten Industrie üblich ist, trägt sich die aufgebrachte Verschleißschicht schnell ab. Es ist daher erforderlich, schon nach wenigen Wochen den Verschleißschutz zu erneuern, was zu erheblichen Unterhaltskosten und, bedingt durch den unerwünschten Anlagenstillstand, zu hohen Betriebskosten führt

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, für den Verschleißschutz bei Maschinen- und Apparateteilen aus kohlenstoff- und manganhaltigen Eisenlegierungen, insbesondere von Geräten, die in der Kohlenstoff verarbeitenden Industrie, vornehmlich der zur Herstellung von Elektroden für die Aluminiumproduktionen, gebraucht werden, einen Zusatzwerkstoff zu finden, der die Standzeit der Aggregate erhöht und die Verwendung eines solchen drahtförmigen Zusatzwerkstoffes anzugeben.

Es soll nach praxisnahen Lösungen gesucht werden, die nicht nur von Spezialisten, sondern im Betrieb kurzzeitig und erfolgreich von den allgemeinen Wartungsequipen ausgeführt werden können. Die wirtschaftlichen Aufwendungen sollen jedoch von mit dem analogen Stand der Technik vergleichbarer Größenordnung

1. Kohlenstoffhaltiges Basismaterial mit einem Kohlenstoffgehalt bis maximal 0,22% und einem Mangangehalt größer/gleich 5mal den Kohlenstoffgehalt wird ohne Pufferlage mit der Verschleißschutzschicht versehen,

2. Basismaterial mit einem Kohlenstoffgehalt über 0,22% und einem Mangangehalt größer/gleich 5mal den Kohlenstoffgehalt wird

a) in Fällen, in denen eine Erhitzung möglich ist, vorrangig auf ca. 200—400⁰C, vorzugsweise 180—250⁰C, vorgewärmt und die Verschleißlage bei dieser Temperatur ohne Pufferlage aufgeschweißt,

b) in Fällen, in denen eine Vorwärmung nicht möglich ist, mit einer Pufferlage versehen und bei noch erwärmter Pufferlage um 350⁰C die endgültige Verschleißschicht aufgetragen.

3. Basismaterial mit einem Kohlenstoffgehalt über 0,22% und einem Mangangehalt von weniger als 5mal den Kohlenstoffgehalt wird mit einer Pufferlage versehen, auf Raumtemperatur abgekühlt und die Verschleißlage des Zusatzwerkstoffes aufgeschweißt

In den Fällen 1 und 3 muß das Aufbringen der Schutzlage bei möglichst niedriger Temperatur erfolgen, d. h. möglichst bei Temperaturen unter 18O⁰C. Dies kann z. B. durch folgende Maßnahmen, einzeln oder kombiniert geschehen:

— Wärmeabfuhr durch Einspannen des Werkstückes zwischen gut wärmeleitenden Metallblöcken,

— intermittierendes Aufbringen der verschleißfesten Lage, wobei der Schweißstelle immer wieder Gelegenheit zum Abkühlen gegeben wird (durch Bearbeitung mehrerer Werkstücke im Kreislauf wird dadurch kaum Zeit verloren),

— pulsierendes Schweißen mit einer Pulsfrequenz von ca. 2,5 Impulsen/Sek.

Die Wirkung wird wesentlich durch Abstimmung der Ausbildung des Schweißmaterials und des Schweißstroms erhöht. Besonders günstig zum Erzielen der obenerwähnten begünstigten niederen Temperaturen sind möglichst geringe Durchmesser. Durchmesser von lediglich 1,6 mm — dies dürfte der geringste Durchmesser sein, der für die Herstellung hochlegierter Schweißdrähte heute möglich ist — erfordern die niedrigsten Stromstärken. Durchmesser von 2,4 mm haben sich sowohl von der Handhabung als auch von dem erreichten Resultat besonders gut bewährt. In jedem Fall ist der Schweißstrom zum Auftragen einer Verschleißschutzschicht bei der erfindungsgemäßen Verwendung niedriger als er nach dem Stand der Technik angeführt wird. Er liegt deutlich unter dem Schweißstrom, der vom Hersteller des Zusatzwerkstoffs in den Verwendungsvorschriften angegeben wird.

Als Stromquelle muß ein Gleichrichter mit einer flachen Spannungscharakteristik verwendet werden, um den niedrigen Schweißstrom aufrechterhalten zu können.

Das für das Aufbringen des Verschleißschutzes vorgesehene Werkstück muß von Verunreinigungen befreit werden. Insbesondere ist auf eine intensive Reinigung von anhaftendem Kohlenstoffprodukten zu achten, da diese bei nicht sorgfältigem Entfernen den Kohlenstoffgehalt auf der Oberfläche des Basismaterials erhöhen und damit andere Schweißbedingungen schaffen. Zur Reinigung eignen sich erfindungsgemäß heiße reduzierende Gase, ζ. Β. Flammen mit geringem Überschuß von Propan, wobei sich das Werkstück auf Temperaturen bis ca. 300° C aufwärmen kann. Die Reinigung ist bis zum Beenden der Gasbildung der Zersetzungsprodukte fortzusetzen. Gegebenenfalls erfolgt nachträglich die bisher übliche mechanische Nachbehandlung, z.B. Sandstrahlen, zum Entfernen der anhaftenden Zersetzungsrückstände.

Bei Versuchen zur Lösung der gestellten Aufgabe von der Materialseite her hat sich herausgestellt, daß in Verschleißschutzlegierungen ein Gehalt an Silizium in der Größenordnung von 3—4,5%, insbesondere 4—4,5%, die Standzeit der Auftragsschweißschicht in überraschender Weise erhöht. Weiterhin zeigte sich, daß eine Steigerung der Standzeit zu erreichen ist, wenn zusätzlich der Mangangehalt im Bereich von 1,5—2% liegt. Die Wirkung des angeführten Silizium- oder Silizium- und Mangangehalts ist besonders vorteilhaft, wenn gleichzeitig Kohlenstoff in der Größenordnung von mindestens 5,0% zugegen ist.

Eine weitere Erhöhung der Standzeit konnte dadurch erreicht werden, daß man das erfinderische Verfahren mit Zusatzwerkstoffen durchführte, die die genannten Elemente, einzeln oder erfolgreicher in Kombination, in den angeführten Mengen enthalten.

Erfindungsgemäß bietet eine Schweißlegierung im Bereich der folgenden Zusammensetzung:

sondere die Legierungszusammensetzung

C -	5,0- 6,5%,
Cr =	12,0-13,0%,
Mn =	1,5- 2,0%,
Si =	3,5- 4,5%,
Mo =	7,0- 8,0%,
Nb =	7,0- 8,0%,
W =	1,5- 2,0%,
V =	1,0- 1,5%,
Fe =	61,0-55,5%,

60

65

Cr

Mn

Si

Mo

Nb

Fe

5,5%,

12,5%,

2,0%,

4,0%,

8,0%,

2,0%,

1,0%,

57,0,

einen hervorragenden Verschleißschutz, wobei insbebevorzugte verschleißmindernde Eigenschaften aufweist.

Die angeführten Grenzen sind durch Herstellungsschwankungen bedingt. Der Einsatz einer derartigen Legierung empfiehlt sich besonders bei Gebrauchstemperaturen bis 800° C und dort, wo die reduzierte selbstpolierende Eigenschaft, die für diese Legierung typisch ist, in Kauf genommen werden kann.

Die erfindungsgemäße Verwendung des Zusatzstoffes ergibt einen optimalen Verschleißschutz für Maschinen- und Apparateteile aus kohlenstoff- und manganhaltigen Eisenwerkstoffen, insbesondere solche, die in der kohlenstoffverarbeitenden Industrie Anwendung finden.

Die aufgetragenen Verschleißschichten, unter Verwendung der erfindungsgemäßen Legierungen, sind weniger hart als bei Anwendung der üblichen Verarbeitungsvorschriften. So werden bei Verwendung der zuletzt genannten erfindungsgemäßen Legierungszusammensetzung unter Anwendung der bekannten Auftragstechnik bei Umgebungstemperatur Härten in der Größenordnung von 60 HRC und mehr erreicht, gemäß der erfinderischen Verwendung jedoch nur ca. 50 HRC. Weiterhin ist eine Folge, daß die Schweißlage weniger schön aussieht, d. h. ungleichmäßig ausgebildet ist und den Eindruck erweckt, die Schweißlage sei kaum mit dem Basismaterial verbunden. Die Praxis zeigt jedoch, daß die Verbindung genügt und ein Abfallen oder Abspringen einerseits nicht auftritt und andererseits die verschleißhemmenden Eigenschaften der Schutzlage nicht durch Aufmischen von Basismaterial nachteilig beeinflußt werden.

Sowohl die erfinderische Verwendung als auch die erfindungsgemäße Legierung sind derartig vorteilhaft, daß es nicht unbedingt nötig ist, die dem Verschleiß unterworfenen Maschinenteile aus einem hochlegiertem Basiswerkstoff zu fertigen. Es genügt, die Maschinenteile aus billigem Eisenwerkstoff herzustellen und mit einer Verschleißschutzschicht, bestehend aus dem erfindungsgemäßen Zusatzstoff, zu versehen.

Anhand vergleichender Beispiele soll folgend die Erfindung erläutert werden.

Vergleichsbeispiel 1

Bei der Zerkleinerung von Petrolkoks und Anodenresten in einer Hammermühle tritt hauptsächlich schlagender und schiebender Verschleiß auf.

Bei einem Durchsatz von 51 Koks pro Stunde waren die Originalhämmer — bestehend aus C35-Stahl mit 0,35% Kohlenstoff und 0,35% Mangan, oberflächlich 1 mm tief gehärtet — mit einem Loch von 50 mm Durchmesser und von je 200 mm Länge, 100 mm Breite, 30 mm Dicke und einem Gewicht von 4,3 kg nach 240 Stunden derart stark verschlissen, daß ein weiterer Einsatz nicht möglich war. Das Gewicht des Hammers re-

duzierte sich auf 2,4 kg (Mittelwert).

a) Ein gleicher Hammer, jedoch nicht gehärtet und an den beiden Längsseiten sowie an der Stirnseite je 5 mm abgeschliffen, so daß dieser die Maße 195 mm Länge, 90 mm Breite und 30 mm Dicke aufweist, wurde auf der Stirnfläche und zur Hälfte auf den beiden Längsflächen mit einer Verschleißschutzschicht, bestehend aus einem Zusatzwerkstoff, desen Zusammensetzung der auf Seite 3 ge- ίο nannten Legierung entspricht, versehen, wodurch das ursprüngliche Maß des Hammers an diesen Stellen wieder hergestellt wurde. Der Auftrag erfolgte mit einem Draht des Durchmessers von 2,4 mm mit 250 Ampere, was einen Quotient 5 von 104 ergibt. Nach 2000 Betriebsstunden bei einem Durchsatz von 51 Koks pro Stunde hatte sich das Gewicht des Hammers von ursprünglich 4,3 kg auf 3,1 kg reduziert, wobei nur ein geringer Anteil des Gewichtsverlustes auf die Ausdünnung des ungeschützten Hammerteils zurückzuführen ist.

b) Ein gleicher Hammer wurde mit dem gleichen Verschleißschutz wie im vorhergehenden Beispiel in erfindungsgemäßer Weise aufgetragen. Pufferlage und Verschleißschutzschicht bestanden aus demselben Drahtmaterial mit Durchmesser von 2,4 mm. Die Pufferlage wurde mit 360 Ampere und die Verschleißlage nach Abkühlen des Werkstücks mit 180 Ampere aufgetragen, was Quotienten von P= 150 und S=75 ergibt. Nach 2000 Betriebsstunden bei gleichen Durchsatzbedingungen wie bei a) reduzierte sich das anfängliche Gewicht des Hammers von 4,3 kg auf 3,5 kg. Die Standzeit verbesserte sich wesentlich gegenüber Beispiel a).

35 Vergleichsbeispiel 2

a) An einem Hammer mit den gleichen Maßen und zum selben Zweck wie in Vergleichsbeispiel 1, jedoch aus Normalstahl, enthaltend 0,12% Kohlenstoff und 0,7% Mangan, wurden die analogen Flächen mit einer 5 mm dicken Verschleißschicht des Zusatzwerkstoffes der auf S. 3 angegebenen Legierungszusammensetzung versehen, wobei mit einem Draht von 2,4 mm bei 300 Ampere gearbeitet wurde, was einem Quotient S von 125 entspricht Nach 2000 Betriebsstunden unter gleichen Durchsatzbedingungen wie im Vergleichsbeispiel 1 reduzierte sich das Gewicht des Hammers von anfänglich 4,3 kg auf 3,3 kg.

b) Bei einem gleichen Hammer unter Verwendung des gleichen Zusatzwerkstoffes wie in a) wurde der Zusatzwerkstoff ebenfalls 5 mm dick nach dem erfindungsgemäßen Verfahren bei nur 175 Ampere aufgetragen, was einem Quotienten S von 73 entspricht. Nach 2000 Betriebsstunden bei analogen Durchsatz wie in den vorgehenden Beispielen reduzierte sich das Gewicht des Hammers nur auf 3,7 kg. Somit hat sich die Standzeit gegenüber dem vorherigen Beispiel deutlich erhöht.

c) Hammer und Vorgehensweise waren gleich wie in Beispiel b). Es wurde jedoch der erfindungsgemäße Zusatzwerkstoff der Zusammensetzung C=6,5%, Cr=13%, Mn=2%, Si=4,5%, Mo=8%, Nb=8%, W=2%, V=1,5%, Fe =54,5% verwendet. Nach 2000 Betriebsstunden hatte der Hammer die ursprüngliche Form beibehalten; vom Auge beobachtete man praktisch keinen Verschleiß. Der Gewichtsverlust, der praktisch nur auf Verschleiß des ungeschützten Hammerteils beruhte, betrug nur 100 g. Der Hammer konnte ohne Wartungsarbeit weiter eingesetzt werden.

Vergleichsbeispiel 3

Kokneter werden bei der Herstellung von Anoden für die Aluminiumindustrie zum innigen Vermischen von kohlehaltigen Massen bei Temperaturen von 250-280⁰C verwendet Die auf einer Welle befindlichen Kneterflügel bestehen im Originalzustand aus Stahl mit 0,46% Kohlenstoff und 0,7% Mangan. Das gleiche Material wird für die Kneterzähne, die sich auf rohrförmig angeordneten Panzerplatten befinden, verwendet. Die Originalpanzerplatten sind aus Stahl Mn 12 mit 1,2% Kohlenstoff und 12% Mangan.

Im Originalzustand sind unter normalen Betriebsbedingungen die Flügel und Zähne nach 1500 Drehstunden total verschlissen; das gesamte Material ist abgetragen, so daß der Kneter nicht mehr arbeitsfähig ist. Die Panzerplatten halten etwas länger. Nach 1800 Drehstunden sind sie durchgeschlissen und vollkommen unbrauchbar. Die Reparatur erfordert eine zweitägige Stillstandzeit, weil sowohl Platten als auch Flügel und Zähne vollständig ersetzt werden müssen, was den Ausbau der Welle notwendig macht.

a) Eine gemäß Anwendungsvorschrift bei 300 Ampere auf Panzerplatten aufgebrachte Verschleißschutzschicht aus drahtförmigem Zusatzwerkstoff der auf S. 3 angegebenen Legierungszusammensetzung mit einem Durchmesser von 2,4 mm, was einen Quotienten S von 125 ergibt, war nach 9000 Betriebsstunden lokal total verschwunden. Teilweise wiesen die Platten Löcher auf. Derartige Platten mußten erneuert werden, die anderen konnten am Ort durch eine erneute Auftragsschweißung wieder geschützt werden.

Eine analoge Verschleißschicht wurde in gleicher Weise auf einen Flügel aufgetragen. Nach 9000 Betriebsstunden war der Flügel eingekürzt und machte eine erneute Auftragsschweißung notwendig.

b) Sowohl Platten als auch Flügel und Zähne wurden mit einer 5 mm starken Schicht des Zusatzwerkstoffs wie in a) nach dem erfindungsgemäßen Verfahren versehen. Zur Anwendung kam Fülldraht des Durchmessers 1,6 mm und Gleichstrom, geliefert von einem Gleichrichter mit flacher Spannungscharakteristik. In allen Fällen wurde zunächst eine Pufferlage von etwa 3 mm bei 250 Ampere aufgetragen, was einen Quotienten P von 156 ergibt Bei den Platten wurde anschließend die Verschleißschutzschicht aus demselben Zusatzwerk- . stoff bei noch erwärmter Pufferschicht — 337° Q gemessen mit einem Kontaktthermometer zu Beginn des Verschleißschutzauftrags —, bei den Flügeln und Zähnen erst nach Abkühlen der Werkstücke auf Raumtemperatur aufgebracht, wobei immer mit 125 Ampere gearbeitet wurde, was einen Quotienten 5 von 78 =0,5 Pergibt Durch alternierende Bearbeitung der Flügel und Zähne im Kreislauf konnte eine starke Erwärmung der Werkstücke verhindert werden. Nach 9000 Betriebsstunden überdeckte die Verschleißschicht noch vollkommen alle Teile. Erst nach 12 000 Betriebsstunden ließ sich auf den Platten lokaler Abtrag der Verschleißschicht feststellen. Die Flügel

zeigten bei 12 000 Betriebsstunden etwa den gleichen Zustand wie die des Beispiels a) nach 9000 Betriebsstunden. Die Zähne waren nach 12 000 Betriebsstunden ebenfalls eingekürzt. Jedoch konnten sowohl Flügel wie Zähne in diesem Zustand erneut mit einer Verschleißschicht versehen werden, wozu die Teile vorgängig erfindungsgemäß mit einer Propan im Überschuß enthaltenden Flamme gereinigt wurden. Ein Ausbau der Welle war nicht notwendig. c) Platten als auch Flügel und Zähne wurden in analoger Weise behandelt wie im vorgehenden Beispiel b), jedoch mit dem Unterschied, daß der erfindungsgemäße Zusatzwerkstoff mit der Zusammensetzung C=5,5%, Cr=12,5%, Mn=2,0%, Si=4,0%, Mo = 8,0%, Nb = 8,0%, W=2,0%, V=1,0%, Fe=57,0% verwendet wurde. Bei Kontrollen nach 9000 und 12 000 Betriebsstunden war an allen Teilen praktisch kein Verschleiß festzustellen. Erst nach 16 000 Betriebsstunden wurde Verschleiß beobachtet. Jedoch war die Verschleißschicht an keiner Stelle durchbrochen, so daß ein weiterer Betrieb möglich gewesen wäre. Vorsorglich wurde aber ohne Pufferlage eine erneute Verschleißschutzschicht aufgetragen.

Durch die erfindungsgemäße Verwendung des erfindungsgemäßen Zusatzwerkstoffs konnte der Aufwand für die Revision gegenüber der von Beispiel a) bezüglich Zeit um ca. 50%, bezüglich Personal sogar um 65% eingeschränkt werden.

35

40

45

50

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Hochlegierter eisenhaltiger Zusatzwerkstoff für das Aufbringen von Verschleißschutzschichten auf Basismaterial aus Eisenlegierungen, die insbesondere in der kohlenstoffverarbeitenden Industrie Anwendung finden, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzwerkstoff einen Siliziumgehalt von 3 bis 4,5%, insbesondere 3,5 bis 4,5%, aufweist.

2. Zusatzwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen Mangangehalt von 1,5 bis 2% aufweist.

3. Zusatzwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieser einen Kohlenstoffgehalt von mindestens 5% aufweist

4. Zusatzwerkstoff nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch die Zusammensetzung