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Verfahren zur Herstellung beliebig geformter Stahlgegenstände Die
Erfindung bezieht sich auf eine unmittelbare Herstellung von Stahlgegenständen mit
geregelter Dichte aus Eisenoxyd.
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Bisher stellt man Gegenstände aus Stahl her, der geschmolzen war,
so daß er eine Dichte zwischen 7,3 und 7,8 g/cms aufweist. Wie bekannt, bringt dieses
Verfahren von der Gewinnung des Eisenerzes bis zur Herstellung des Stahlgegenstandes
in bestimmtem Umfang Verunreinigungen, wie Phosphor, Schwefel, Nickel und Chrom,
in den Stahl. In manchen Fällen können solche Verunreinigungen im Stahl geduldet
werden, doch eignen sich manche Eisenerze wegen der Einwirkungen dieser Verunreinigungen
auf die Behandlung des Eisens zur Erzeugung von Stahl und der anschließenden Behandlung
des Stahls nicht für die normalen Verfahren zur Stahl- und Eisenerzeugung. Die unmittelbare
Herstellung von Stahlgegenständen aus Eisenoxyd, wie sie im nachfolgenden beschrieben
wird, macht gewisse Eisenerze für die Industrie verwertbar, die für die üblichen
Verfahren nicht geeignet sind.
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Die Erfindung ist darauf gerichtet, beliebig geformte Stahlgegenstände
herzustellen, die eine Gesamtdichte zwischen 15 und 98% der Dichte des normalen
Stahls aufweisen sollen. Das Verfahren zur Herstellung solcher Gegenstände kennzeichnet
sich dadurch, daß verhältnismäßig feines Eisenoxydpulver auf geeignete Weise, z.
B: durch Pressen mit einer Strangpresse oder durch Einfüllen in eine sich verbrauchende
Hülle aus Papier od. dgl., nach der Gestalt des gewünschten Gegenstandes geformt
und dann in dieser Gestalt bei einer unterhalb der
Schmelztemperatur
des fertigen Stahls liegenden Temperatur in reduzierender Atmosphäre in metallisches
Eisen übergeführt und sodann Kohlenstoff in das metallische Eisen während eines
über den Zeitpunkt der vollständigen Reduktion des Eisens hinausgehenden Zeitraumes
eingeführt wird, wobei der Kohlenstoffgehalt und die Dichte des erzeugten Stahls
durch Regelung der Temperatur und der Zeit dieser Behandlung mit Kohlenstoff geregelt
wird.
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Bei der Ausführung des Verfahrens liegt die Reduktionstemperatur unter
146o° C, vorzugsweise etwa bei 98o bis i 15o° C, während die Temperatur, bei der
Kohlenstoff in die metallischen Eisenteilchen eingeführt wird, zwischen 735 und
i4oo° C liegt. Verwendet man Kohlenmonoxyd als Reduktionsmittel, so nimmt der Kohlenstoffgehalt
des fertigen Stahls mit der Dauer zu, in der die Reduktionstemperatur über den Zeitpunkt
der vollständigen Reduktion hinaus aufrechterhalten wird. Insbesondere werden aber
die endgültige Dichte, die Festigkeit und andere mechanische Eigenschaften des fertigen
Gegenstandes durch diese weitere Warmbehandlung bestimmt.
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Das Verfahren nach der Erfindung kann auch zur Herstellung von legierten
Stahlgegenständen von geregelter Dichte verwendet werden, die verschiedene andere
Stoffe in Mischung und/oder Bindung enthalten, so daß der das Grundgefüge bildende
Stahl beispielsweise Schleifteilchen, keramische Isolationsstoffe und andere Materialien
enthält, denen nur durch die Bedingungen des beschriebenen Verfahrens und die Eigenschaften
des hergestellten Stahls Grenzen gesetzt sind.
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Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung
und der Zeichnung. In dieser zeigt Fig. i eine Mikrophotographie des geätzten Schliffs
eines Stahls mit geregelter Dichte in 5oofacher Vergrößerung an einem Schnitt durch
einen Gegenstand, der gemäß der Erfindung unmittelbar aus Eisenoxyd hergestellt
ist und einen Kohlenstoffgehalt von 0,85 % und eine Dichte von 6,1o g/cm3 aufweist,
Fig. 2 eine ähnliche, 5oofach vergrößerte Mikrophotographie des Mikrogefüges eines
Stahlgegenstandes mit i,o5 % Kohlenstoffgehalt und einer Dichte von 6,61 g/cm3,
Fig. 3 bis 6 Kurvendarstellungen, die im wesentlichen nur für die im folgenden beschriebenen,
besonderen Beispiele gelten, auf die sie sich beziehen, die aber die Einwirkung
der verschiedenen Faktoren zeigen, die bei der Herstellung eines Gegenstandes aus
Stahl mit geregelter Dichte nach der Erfindung eine Rolle spielen.
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Im Interesse der Klarheit soll zuerst der Stahl mit geregelter Dichte
selbst, dann das Verfahren zu seiner Herstellung und schließlich das Verfahren zur
Herstellung eines Gegenstandes aus solchem Stahl unmittelbar aus Ei senoxvdbeschrieben
werden.
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Daß das beschriebene Verfahren wirklich zur Herstellung von Stahl
geeignet ist, ergibt sich aus den Fig. i und 2. Die Gegenstände, von denen diese
Schliffe stammen, wurden aus dem gleichen Ausgangsmaterial hergestellt, jedoch bei
verschieden langerAufrechterhaltung der Reduktionstemperatur.
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Fig. i zeigt eine Mikrophotographie eines Schliffs von nach dem folgenden
ersten Beispiel hergestelltem Stahl mit einem Kohlenstoffgehalt von annähernd o,87
0/a. Der genaue Kohlenstoffgehalt dieser Probe betrug ö,$5% und die Dichte 6,io
g/cm3. Die schwarzen Flächen in dieser Aufnahme sind Hohlräume. Die allgemeine Struktur
ist lamellarer Perlit, der charakteristisch für die eutektische Zusammensetzung
eines Normalstahls mit o,870/0 Kohlenstoffgehalt ist. Der Stahl mit geregelter Dichte,
dessen Schnitt Fig. i zeigt, wurde auf folgende Weise hergestellt: Beispiel I Hematit
von etwa 5o Feinheit und einer Schüttdichte von 1,25 g/cm3 wurde in eine
reaktionsfähige Koksmenge mit der üblichen Menge Kalkstein eingebettet und
30 Stunden lang auf einer Temperatur von io65° C gehalten.
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In Fig. 2 ist eine Mikrophotographie eines Schliffs einer zweiten
Probe des Materials nach Beispiel I dargestellt, wobei jedoch die Reduktionstemperatur
36 Stunden lang aufrechterhalten wurde. Die schwarzen Flächen sind auch hier wieder
Hohlräume, und die allgemeine Struktur ist Perlit. In diesem Fall war die Dichte
6,61 g/cm3 und der Kohlenstoffgehalt 1,5 0/0. Der Kohlenstoff, der über den eutektischen
Anteil von 0,87 hinausgeht, erscheint in Form von Zementit, der für übereutektische
Stähle charakteristisch ist. Der Zementit ist das weiße Material, das in Form von
Bändern und teilweise als Netz im Gefügebild erscheint. Dieser Stahl mit verhältnismäßig
hohem Kohlenstoffgehalt, ein Werkzeugstahl, wurde gemäß folgendem Beispiel hergestellt:
Beispiel II Herstellung mit den gleichen Ausgangsstoffen und Reduktionsbedingungen
wie im Beispiel I, nur tvurde die Temperatur von io65° C 36 Stunden lang aufrechterhalten.
Es ist wichtig, das Anwachsen der Dichte mit der Zunahme des Kohlenstoffgehalts
gegenüber Beispiel I zu beachten.
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Aus diesen Beispielen geht hervor, daß das Verfahren nach der Erfindung
zu einem charakteristischen Stahlgefüge führt, das in der gleichen Weise wie gewöhnliche
Stahlsorten von veränderlicher Art sein kann, jedoch Hohlräume aufweist, die den
einzigen offensichtlichen Unterschied zwischen dem erfindungsgemäßen Stahl mit geregelter
Dichte und dem nach den üblichen Verfahren hergestellten Stahl bilden. Die Hohlräume
im Stahl sind durch Regelung gewisser Verfahrensfaktoren beeinflußbar, so daß sich
die Gesamtdichte des Stahls ohne Beeinträchtigung seiner wesentlichen Struktur regeln
läßt.
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Bei der nach der Erfindung erfolgenden Herstellung eines Stahlgegenstandes
aus Eisenoxyd wird das Oxyd in die Form des gewünschten Gegenstandes gebracht und
dann einer reduzierenden
Atmosphäre bei einer bestimmten Temperatur
ausgesetzt, wobei die Form wenigstens anfangs aufrechterhalten wird. Auf jeden Fall
wird die Reduktionsatmosphäre noch über den Zeitpunkt der vollständigen Reduktion
hinaus aufrechterhalten. Dies beeinflußt die Dichte des fertigen Gegenstandes und,
wenn Kohlenmonoxyd als Reduktionsmittel verwendet wird, auch seinen Kohlenstoffgehalt.
In Fig. 3 sind Kurven dargestellt, die den Kohlenstoffgehalt in Prozent und die
prozentuale Reduktion über der Reduktionszeit zeigen. Die Regelung des Kohlenstoffgehalts
eines nach der Erfindung hergestellten Stahlgegenstandes wird durch Änderung der
Behandlungszeit erreicht, in der der Gegenstand nach Erreichen der vollständigen
Reduktion auf Reduktionstemperatur gehalten wird. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, wächst
der Kohlenstoffgehalt mit zunehmender Länge dieser Behandlungszeit. Es ist deshalb
möglich, mit dem Verfahren nach der Erfindung bei Verwendung eines kohlenstoffhaltigen
Reduktionsgases Stahlgegenstände mit genau geregeltem Kohlenstoffgehalt zu erzeugen.
Wünscht man im wesentlichen kohlenstofffreies Eisen, so verwendet man Wasserstoff
als reduzierendes Gas. Ist ein Stahl mit verhältnismäßig hoher Dichte, jedoch mit
relativ geringem Kohlenstoffgehalt erwünscht, so verwendet man Wasserstoff als Reduktionsmittel
und führt Kohlenmonoxyd während der folgenden Behandlung zu, um den gewünschten
Kohlenstoff-Behalt zu erzielen.
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Die maximale Reduktionstemperatur ist durch den Schmelzpunkt des metallischen
Eisens bei etwa vollständiger Reduktion bestimmt. Die zulässige maximale Behandlungstemperatur
nimmt mit dem Ansteigen des Kohlenstoffgehalts ab. Demnach ist es notwendig, obwohl
der größere Teil des Reduktionsvorganges bei einer Temperatur von etwa 1q.00° C
ausgeführt werden kann, die Behandlungstemperatur nach der vollständigen Reduktion
auf annähernd ii5o° C zu senken, wenn der Kohlenstoffgehalt des herzustellenden
Stahls etwa q.o/o beträgt. In den meisten Fällen arbeitet man jedoch vorzugsweise
bei Temperaturen zwischen iooo und 1150, C.
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Es hat sich herausgestellt, daß die Dichte von einer Anzahl von Faktoren
abhängt, was durch die folgenden Beispiele belegt werden soll.
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Beispiel III Zum Nachweis der Beeinflussung der Dichte durch die Zeit
der Aufrechterhaltung der Reduktionstemperatur wurde Walzwerkzunder von etwa 15
Maschen/cm2 Feinheit in Papierröhren von 3,8 cm Durchmesser und annähernd 3o cm
Länge geschüttet. i8 kg solcher Röhren mit Walzwerkzunder wurden mit Abstand voneinander
in einen zylindrischen Metallbehälter gestellt und in ein Gemisch aus 16'/2 kg feinem
Koksbruch und 1,8 kg feinem Kalkstein eingebettet. Der Behälter wurde dann abgeschlossen,
um den Zutritt von Luft im wesentlichen zu verhindern, und auf i065° C geheizt.
Diese Temperatur wurde dann verschieden lange aufrechterhalten und ergab nach 24
Stunden Stäbe mit einer Dichte von 3,5 g/cms und nach 36 Stunden Stäbe mit einer
Dichte von q.,q. g/cms.
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Der Verlauf der Änderung der Dichte für das Beispiel I bei Änderung
der Zeit, für die der Gegenstand auf Reduktionstemperatur gehalten wurde, ist in
Fig. q. dargestellt. Etwa im Zeitpunkt der iooo/oigen Reduktion des Oxyds beginnt
die Dichte anzusteigen, nachdem sie während der Reduktion infolge der Entfernung
des Sauerstoffs aus dem Eisenoxyd gesunken war.
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Ein weiteres Beheizen über die iooo/oige Reduktion hinaus führt zu
einem Anwachsen der Dichte des Gegenstandes bis zu einem Wert, der etwas unterhalb
der Dichte des metallischen Eisens liegt. Der endgültige Wert der Dichte ist aber
nicht nur von der gesamten Reduktionszeit, sondern auch von anderen Faktoren abhängig.
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Die eigentliche Reduktionstemperatur beeinflußt die Dichte des fertigen
Gegenstandes, wobei sich bei Verwendung einer höheren Reduktionstemperatur eine
höhere Dichte ergibt. Beispiel IV Es wurde das gleiche Verfahren wie im Beispiel
III angewendet, jedoch fand Walzwerkzunder von 12 Maschen/cm2 Feinheit Verwendung.
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DieAufrechterhaltungeinerTemperaturvon102o°C für die Dauer von 12
Stunden ergab Stäbe mit einer Dichte von 1,75 g/cms. Die Aufrechterhaltung einer
Temperatur von iogo° C für die Dauer von 12 Stünden ergab Stäbe mit einer Dichte
von 2,36 g/cms.
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Die Kurve der endgültigen Dichte über der Reduktionstemperatur ist
für dieses Beispiel in Fig. 5 dargestellt.
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Ein weiterer Faktor, der die endgültige Dichte des Gegenstandes beeinflußt,
ist die durchschnittliche Teilchengröße des Eisenoxyds. Im allgemeinen hat ein Teilchen
mit einer geringeren Größe eine verhältnismäßig größere aktive Oberfläche, und dies
vermehrt die erwünschte kohäsive Wirkung, die zwischen den Teilchen des erzeugten
Eisens auftritt. Beispiel V Bei gleicher Durchführung des Verfahrens wie in den
Beispielen II und IV, jedoch mit Ausgangsmaterialien unterschiedlicherTeilchengröße,
wurden die folgenden Ergebnisse erzielt: Hematit von etwa Maschen/cm2 Feinheit wurde
36 Stunden auf einer Temperatur von i065° C gehalten und ergab Stäbe mit einer Dichte
von 3,27 g/cms. Hematit von etwa 50 Maschen/cm2 Feinheit wurde 36 Stunden
auf einer Temperatur von i065° C gehalten und ergab Stäbe mit einer Dichte von 6,6
g/cms.
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Der Kurvenverlauf ist in Fig. 6 dargestellt. Man erkennt, daß eine
geringere Teilchengröße des Ausgangsmaterials bei konstanten anderen Bedingungen
zu einer höheren endgültigen Dichte führt.
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Auch die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials beeinflußt die endgültige
Dichte und stellt somit ein weiteres Mittel zu ihrer Regelung dar. So ergibt die
Mischung zweier Eisenoxyde von verschiedener Teilchengröße ein dichteres Gemisch
und eine größere Dichte des erzeugten Gegenstandes.
Beispiel VI
Bei Durchführung desgleichen Verfahrens wie im Beispiel V ergibt sich folgendes:
Walzwerkzunder von etwa 15 Maschen/cm2 Feinheit wurde 36 Stunden auf einer Temperatur
von io65° C gehalten und ergab Stäbe mit einer Dichte von 4,4 9/cm3. Gleiche Gewichtsteile
Walzwerkzunder von etwa 15 Maschen/cm2 Feinheit und Hematit von etwa So Maschen/cm2
Feinheit wurden 36 Stunden auf einer Temperatur von io65° C gehalten und ergaben
Stäbe mit einer Dichte von 5,05 9/cm3.
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Hematit von etwa So Maschen/cm2 Feinheit wurde 36 Stunden auf einer
Temperatur von io65° C gehalten und ergab Stäbe mit einer Dichte von 6,6 g/cm3.
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Die endgültige Dichte des Gegenstandes kann außerdem durch Druck geregelt
werden. In den Beispielen III bis VI wurde das lockere Oxyd in die Papierbehälter
geschüttet und dann durch Vibration verdichtet. Alle Proben wurden in der gleichen
Weise verdichtet. Das Erz kann jedoch auch in Formen gepreßt oder mittels einer
Strangpresse die gewünschte Form erhalten, wobei keine Papierbehälter benötigt werden,
wenn es dann mit feinem Koks und Kalkstein umgeben wird. Der beim Pressen angewendete
Druck becinflußt die Dichte des Gegenstandes wie folgt: Beispiel VII Ringe mit einem
Außendurchmesser von 5 cm, einem Innendurchmesser von 3,8 cm und einer Höhe von
1,3 cm wurden aus Walzwerkzunder in einem Gesenk von etwa 12 Maschen/cm2 Feinheit
gepreßt, nachdem man dem Walzwerkzunder 1/2% Stärke und 80/0 Wasser zugefügt hatte.
Ringe, die mit einem Druck von etwa i00 kg/cm2 gepreßt und 36 Stunden bei io65°
C reduziert wurden, hatten eine Dichte von 4,89 g/cm3. Ringe, die mit einem Druck
von etwa 130 kg/cm2 gepreßt und 36 Stunden bei io65° C reduziert wurden, hatten
eine Dichte von 5,2 9/cm3.
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Die Zusammensetzung des verwendeten Reduziermittels ist ein weiterer
Faktor, der zur Steuerung der endgültigen Dichte des erzeugten Gegenstandes dienen
kann. Zur Erläuterung diene das folgende Beispiel: Beispiel VIII Magnetit von etwa
30 Maschen/cm2 Feinheit und in Form von mit einer Strangpresse hergestellten
Stäben von 1,3 cm Durchmesser wurde in einer reinen, trockenen Wasserstoffatmosphäre
reduziert. Andere Proben wurden im reinen, trockenen Kohlenmonoxyd reduziert. In
beiden Fällen betrug die Reduktionstemperatur io2o° C und wurde 1/2 Stunde aufrechterhalten.
Bei Wasserstoffreduktion war die Dichte 3,25 9/cm3. Bei Kohlenmonoxydreduktion
war die Dichte 2,72 9/cm3.
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Die Beispiele III bis VIII zeigen, daß es nach der Erfindung möglich
ist, die Dichte und den Kohlenstoffgehalt des Stahls zu regeln und durch Wahl der
verwendeten Mittel eine bestimmte Dichte und einen bestimmten Kohlenstoffgehalt
des fertigen Gegenstandes zu erhalten.
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Es ist bekannt, daß Eisenoxyderze je nach ihrer mineralogischen und
chemischen Zusammensetzung und der Art des Reduktionsprozesses bei Erhitzung und
unter dem Einfiuß einer reduzierenden Atmosphäre wachsen, schrumpfen oder im wesentlichen
ihre Maße beibehalten. Die Art, wie man eine genügende Zahl von Hohlräumen in der
Erzschüttung erzeugt, um die Volumenvergrößerung auszugleichen, ist bekannt; vergl.
z. B. die Abhandlung in den »Proceedings« des »American Institute of Mining arid
Metallurgical Engineers«, 195o, Heft 9, S.54.
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Nach der Erfindung kann man, wenn Eisenoxyd verwendet werden muß,
das während der Reduktion an Volumen zunimmt, diese Dimensionsänderungen durch Beimengen
eines schrumpfenden Erzes kompensieren oder durch Änderung der Dichte der Erzschütturig
regeln.
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Wenn die Volumenänderung des Ausgangsmaterials während der Reduktion
unter 51/o liegt, dann kann sie im wesentlichen außer Betracht gelassen werden.
Gehört das Material zu den schrumpfenden, so nutzt man diese Eigenschaft mit Vorteil
zur Erzeugung von Gegenständen mit großer Dichte dadurch aus, daß man die Verteilung
der Oxydteilchen so wählt, daß die Erzschüttung einen möglichst kleinen Prozentsatz
an Hohlräumen aufweist. Wenn sich das Material jedoch während der Reduktion ausdehnt,
kann der Prozentsatz der Hohlräume oder die Dichte des fertigen Gegenstandes so
sein, daß Änderungen des Volumens der einzelnen Teilchen aufgenommen werden. Wo
der Volumenvergrößerungsfaktor des Erzes während der Reduktion einen Wert zwischen
5 und ioo % hat, sollten die entsprechenden Werte für die Prozentsätze der Hohlräume
zum Ausgleich solcher Volumenänderungen zwischen 15 und 30'/o liegen.
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Obwohl aber volumenvergrößernde Erze mit Erfolg in dieser Weise verwendet
werden können, sollte man sie nur dann verwenden, wenn sie wegen besonderer Faktoren,
beispielsweise aus wirtschaftlichen Gründen usw., vorteilhaft sind.
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Das Reduzieren des Eisenoxyds zu metallischem Eisen kann in irgendeiner
üblichen und bekannten Weise erfolgen, die die Erhaltung des Oxyds in. der gewünschten
Gestalt wenigstens während der Anfangsstadien des Reduktionsvorganges nicht stört.
Hierzu wird vorzugsweise eineverhältnismäßig steife Papierform verwendet, bei der
die Zusarnmensetzung des Papiers so gewählt ist, daß sie das sich bildende Eisen
oder die Reduktionswirkung auf das Eisenoxyd nicht nachteilig beeinflußt. Das Eisenoxyd
wird in die Form eingebracht. Der Zusatz eines Bindemittels ist nur in besonderen
Fällen erforderlich, in denen Einzelheiten der Form dazu zwingen. Die Papierform
mit dem darin befindlichen Eisenoxyd wird in einen Behälter, beispielsweise in einen
mit hitzebeständigem Material ausgekleideten Kübel, eingebracht. Die Form wird dann
mit einem Gemisch aus Koks oder einem anderen Reduktionsmittel und Kalkstein umgeben,
wobei das Verhältnis
dieser Bestandteile entsprechend den üblichen
Verfahren gewählt wird, beispielsweise also im Verhältnis ioo Teile Eisenoxyd zu
36 Teilen Koks und q. Teilen Kalkstein. Die reaktionsfähige Menge des reduzierenden
Materials oder irgendwelche anderen Zutaten können nach bekannten Verfahren bestimmt
werden, und das eigentliche Reduktionsmittel läßt sich ebenfalls nach bekannten
Verfahren für die Reduktion von Eisen- und anderen Oxyden festlegen.
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Bei dem zuletzt beschriebenen Beispiel wird der Kübel aber auf eine
über 98o° C, jedoch unter dem Schmelzpunkt der gewünschten Stahlsorte liegende Temperatur
erhitzt, wobei eine Temperatur von io65° C etwa richtig ist. Die Reduktionstemperatur
wird so lange aufrechterhalten, bis das Eisenoxyd zu metallischem Eisen reduziert
ist. Wird die Reduktionstemperatur über die zur vollständigen Reduktion des Eisenoxyds
notwendige Zeit hinaus beibehalten, so wird die Bindung der Eisenteilchen untereinander
verstärkt und auch der Kohlenstoffgehalt im metallischen Eisen entsprechend gesteigert.
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Es ist zweckmäßig, der Form solche Abmessungen zu geben, daß der Gegenstand
noch nachgearbeitet werden kann, beispielsweise durch Walzen, Schneiden, Fräsen,
Schleifen usw. In manchen Fällen ist nur eine geringfügige Oberflächenbearbeitung
erforderlich, beispielsweise bei der Herstellung eines Transformatorkerns oder von
Stangen für die Herstellung von Stäben oder Drähten.
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Rohrförmige Gegenstände lassen sich unmittelbar aus Eisenoxyd durch
Pressen mittels einer Strangpresse oder in einer Papier- oder anderen verlorenen
Form herstellen. Nach der Herstellung kann der Gegenstand in mehrere Ringe zerschnitten
und mit einem Schmiermittel imprägniert werden. Solche Ringe lassen sich auch als
Gasdichtringe in Hochdruckanlagen verwenden. Es ist auch möglich, ein Rohr mit einer
sehr kleinen Bohrung dadurch herzustellen, daß Eisenoxyd um einen sehr feinen Faden
aus einem verlorenen Material herumgepackt und dann reduziert wird.
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Der nach der Erfindung hergestellte Gegenstand kann in noch heißem
Zustand und unter dem Schutz einer reduzierenden Atmosphäre warm bearbeitet werden.
Andererseits ist der Schutz einer reduzierenden Atmosphäre für Gegenstände verhältnismäßig
hoher Dichte nicht notwendig, wenn die Oberfläche durch Schmieden oder Schleifen
verdichtet wird.
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Nach dem Verfahren gemäß der Erfindung lassen sich Gegenstände mit
geregelter Dichte verschiedener Art erzeugen. So können beispielsweise Schleifmittel,
wie Diamantsplitter, Siliziumkarbid, Aluminiumoxyd u. dgl., mit dem Eisenoxyd beim
Formen gemischt werden und bleiben im fertigen Gegenstand unverändert erhalten.
Auf diese Weise lassen sich z. B. Schleifscheiben dadurch herstellen, daß mit einem
Schutzüberzug, beispielsweise mit Kupfer, überzogene Diamanten dem Eisenoxydpulver
untermischt werden und daraus dann durch Reduktion eine Stahlscheibe der gewünschten
Dichte und Festigkeit erzeugt wird. Eine andere Anwendungsmöglichkeit besteht in
der Herstellung von hochwärmefesten Turbinenschaufeln für Strahltriebwerke. Wie
bekannt, werden solche Schaufeln so hergestellt, daß die Schaufelspitze, die in
der heißesten Zone arbeiten muß, hauptsächlich aus Tonerde besteht. Der Prozentsatz
des Tonerdegehalts im Stahl kann von der Spitze der Schaufel bis zum Fuß so weit
vermindert werden, daß dieser selbst fast nur noch aus Stahl besteht. Das Eisenoxyd
und die Tonerde werden vor der Reduktion des Oxyds in der gewünschten Verteilung
gepackt, und der erzeugte Stahl weist dann dieselbe Verteilung der Tonerde in der
fertigen Schaufel auf. Eine Änderung der Dichte läßt sich ferner durch die vorherige
entsprechende Verteilung der Oxydteilchen nach ihrer Größe bewirken.
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Nach der Erfindung lassen sich auch Gegenstände aus Stahllegierungen
herstellen. Bei Verwendung von anderen Metalloxyden, die im Reduktionsmittel und
bei der beim Verfahren verwendeten Temperatur genau so leicht wie Eisenoxyd reduzieren,
können diese Metalloxyde in dem gewünschten Verhältnis vor der Formgebung des Gegenstandes
mit dem Eisenoxyd gemischt werden. Während des Verfahrens werden diese Oxyde zu
dem entsprechenden Metall reduziert, das sich dann mit dem Eisen legiert. Als Beispiele
für solche Oxyde seien Vanadiumoxyd und Kobaltoxyd genannt.
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Bei anderen Metallen, wie Mangan, Chrom u. dgl., die in der oben angeführten
Weise nur durch sehr genaue Wahl der Reduktionsbedingungen und Temperaturen eingeführt
werden können, kann es vorteilhafter sein, diese Legierungselemente in Form von
Metallpulver mit dem Eisenoxyd zu mischen.
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Weitere Legierungselemente, wie Wolfram, können überhaupt nur in Form
von mit dem Eisenoxyd gemischten Metallpulvern eingeführt werden.
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Das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung von Stahlgegenständen
mit geregelter Dichte erfordert nur geringe Anlagekosten: Dabei werden keine Hochöfen
benötigt, vielmehr lassen sich die Stahlgegenstände auch in schwach industrialisierten
Gebieten mit Eisenoxyderzvorkommen wirtschaftlich herstellen.