STAHL UND EISEN
Z E I T S C H R I F T F Ü R D A S D E U T S C H E E I S E N H Ü T T E N W E S E N
H e r a u s g e g e b e n v o m \ e r e i n D e u t s c h e r E i s e n h ü t t e n l e u t e G e l e i t e t v o n D r . - I n g . D r . m o n t . E . h . O . P e t e r s e n
unter .Mitarbeit von Dr. J. M. Reichert uncl Dr. M . Steinberg für den w irtschaftlichen Teil
H E F T 3 5
1. S E P T E M B E R 1938 58. J A H R G A N G
Di e Breitung beim Flachwalzen von Runddraht aus Stahl.
V e r f a h r e n z u r B e s t i m m u n g d e s A u s g a n g s d r a h t d u r c h m e s s e r s f ü r e i n e n F l a c h d r a h t g e g e b e n e r A b m e s s u n g e n .
V o n A n t o n P o m p , H e i n z H ö h l e u n d W e r n e r L u e g . ,
[B e ric h t N r. 144 d es W alzw e rk sau ssch u sses des V ereins D e u tsc h e r E is e n h ü tte n le u te * ).]
(Schrifttumsübersicht. Versuchswerkstoffe. Walzplan. Versuchsergebnisse: E influß der Vorbehandlung, des Kohlenstoff
gehaltes, des Ausgangsdrahtdurchmessers, des Walzendurchmessers, der Schmierung und der Sticheinteilung auf die Breitung.
Aufstellung von Schaubildern zur Erm ittlung des Ausgangsdrahtdurchmessers fü r einen Flachdraht gegebener Abmessung.)
D
as K a ltw alze n v o n F l a e h d r a h t a u s R u n d d r a h t is t ein w ic h tig e r Z w eig d e r S ta h ld r a h tv e r f e in e r u n g . N e b e n großen M engen v o n F l a e h d r ä h te n a u s k o h le n s to ffa m ie m Stahl w erden in e rh e b lic h e m U m fa n g a u c h solche a u s kohlenstoffreichen S tä h le n h e rg e s te llt. D ie n a c h fo lg e n d e n U ntersuchungen sollen sic h n u r a u f F l a c h d r a h t a u s k o h le n stoffreichem S ta h l e rs tre c k e n .D er F e r tig u n g s g a n g so lc h e r D r ä h te is t fo lg e n d e r: D er W alzdraht w ird a n e in e n b e s tim m te n D u rc h m e s s e r, d e r au f Grand vo n E r f a h r u n g e n fe s tg e le g t w ird , g ezogen. D e r v o r
gezogene D r a h t w ird s o d a n n e n tw e d e r w e ic h g e g lü h t oder p aten tie rt u n d in e in e m o d e r m e h re re n S tic h e n a n die v e r langte E n d d ic k e k a ltg e w a lz t, u n t e r U m s tä n d e n u n t e r E in schaltung e in e r o d e r m e h re re r Z w isc h e n g lü h u n g e n o d er -P atentierungen. D e r D u rc h m e s s e r des A u s g a n g s d ra h te s muß so g e w äh lt w e rd e n , d a ß u n t e r B e rü c k s ic h tig u n g d e r beim K a ltw alze n e in tr e te n d e n B r e itu n g d ie g e w ü n sc h te Breite des F la c h d r a h te s in n e r h a lb d e r v o rg e sch rie b en e n M aßabw eichungen e rre ic h t w ird . D ie z u lä ss ig e n M a ß a b w e i
chungen b e tra g e n b e i s e h r sc h m a le n F la c h d r ä h te n n u r wenige h u n d e rts te l M illim e te r, ü b e r 5 m m B re ite v ielfac h + 0,15 m m .
D ie H a u p te rz e u g n is s e , d ie a u f d iese W eise h e rg e s te llt werden, sin d N a d e ld r a h t, H o lz - u n d M e ta lla u b s ä g e n d ra h t, F e d e rd ra h t, S c h ir m d r a h t ( P a r a g o n d r a h t) u. d g l. m . D e r K ohlenstoffgehalt d ies er D r ä h te s c h w a n k t zw isch en 0,6 u n d 1,3 % . D ie g e rin g s te n A b m e ssu n g e n , w ie sie beisp ielsw eise bei F la c h d r a h t f ü r M e ta lla u b s ä g e n V o rk o m m en , b e tra g e n 0,32 x 0,16 m m -, die g rö ß te n A b m e ssu n g e n b eisp ielsw eise bei h a rte n F e d e r d rä h te n 12 X 4 m m 2.
B eim F la c h w a lz e n v o n R u n d d r a h t l ä ß t sic h je d e g e
w ünschte D ick e, die g e rin g e r is t a ls d e r D u rc h m e s s e r des A usg an g sd rah tes, d u rc h e n ts p re c h e n d e W a lz e n a n s te llu n g erreichen. Zu je d e r D ic k e w ird sic h — freie B r e itu n g v o r a u s gesetzt — eine b e s tim m te B r e ite e in s te lle n , die v o n d en beim W alzen h e rrs c h e n d e n B e d in g u n g e n a b h ä n g ig ist.
*) Von d e r B e rg a k a d e m ie C la u s th a l g e n e h m ig te D r .- I n g .- D issertation vo n H . H ö h l e : „ U e b e r die B r e itu n g b eim F la c h walzen von R u n d d ra h t a u s k o h le n sto ffre ic h e m S ta h l.“ t o r g e tragen in d er 41. V o llsitz u n g d es W a lz w e rk sa u ssc h u ss e s a m 8. Ju li 1938. — S o n d e ra b d ru c k e sin d v o m Y erla g S ta h le ise n m. b. H., D üsseldorf, P o sts c h lie ß fa c h 664, z u beziehen.
74 3 5 ...
D e r K a ltw a lz e r b e s tim m t m e is t a u f G ru n d la n g jä h rig ü b e rlie fe rte r E rfa h ru n g e n , die in F a u s tr e g e ln ih re n A u s
d ru c k g e fu n d en h a b e n , d e n f ü r ein e b e s tim m te F la c h a b m e ss u n g b e n ö tig te n A u s g a n g s d ra h td u rc h m e s s e r u n d die Z a h l d e r erfo rd e rlic h e n S tich e. E in e in d e r P r a x is h ä u fig a n g e w a n d te F o rm e l is t fo lg en d e :
4 _ b + h 2 ’
w o rin d d en A u s g a n g s d ra h td u rc h m e s s e r, h die H ö h e u n d b die B re ite des F la c h d r a h te s in m m b e d e u te n . D ie T reff
sic h e rh e it im E n -eiclien d e r g e w ü n sc h te n A b m e ssu n g e n des F la c h d r a h te s is t b e i A n w en d u n g o b ig er F o rm e l in d e r R egel e rs ta u n lic h g u t.
U e b e r die B e d in g u n g e n , die e in e n E in flu ß a u f die B re i
t u n g b e im F la c h w a lz e n v o n R u n d d r a h t a u s ü b e n , fin d e n sich im S c h r if ttu m n u r sp ä rlic h e H in w e ise . N a c h U n te r s u c h u n g e n v o n C. E . D a v i e s 1) w ä c h s t die B r e itu n g m it s te ig e n d e r H ö h e n a b n a h m e . D e r W e rk s to ff u n d die p h y s i
k a lisc h e n E ig e n s c h a fte n des A u s g a n g s d ra h te s sollen e benso w ie die W a lz g e sc h w in d ig k e it u n d d e r W a lz e n d u rc h m e s s e r die B re itu n g n u r in g e rin g e m M aße o d e r g a r n ic h t b e e in flu ssen . E in e V e rm in d e r u n g 'd e r R e ib u n g d u rc h S c h m ie re n des W a lz g u te s soll sic h in e in e m s tä r k e r e n B re ite n a n s tie g ä u ß e rn . N a c h D a v ies l ä ß t sich d e r zu e in e m F l a c h d r a h t v o n d e r H ö h e h u n d d e r B re ite b e rfo rd e rlic h e R u n d d r a h t d u rc h m e ss e r d d u rc h die G leich u n g d = — ^ —- b e re c lm e n ,
K • 7T w o rin K e in e n F e s tw e r t v o n e tw a 1,2 d a r s te llt.
A u ß e rd e m w u rd e in e in e r n a c h A b s c h lu ß d e r v o rlie g e n d e n U n te rs u c h u n g e n ersch ie n en e n V e rö ffe n tlic h u n g v o n M. Z l o t - n i k o w 2) ein N o m o g ra m m a u fg e s te llt, a u s d em d e r D u r c h m esser des A u s g a n g s d ra h te s f ü r e in e n g e g eb e n en F la c h d r a h t a b g eles en w e rd e n k a n n .
G e g e n s ta n d d e r v o rlie g e n d e n A r b e it is t, w e ite re U n t e r la g e n ü b e r die B e d in g u n g e n , d ie e in e n E in f lu ß a u f d ie B re i
t u n g b e im F la c h w a lz e n v o n R u n d d r a h t z w isc h en g la tte n W a lz e n a u s ü b e n , b e iz u b rin g e n m it d e m Z iel, e in e R e c h -
1) S p re a d of M e ta l in R o llin g . E n g in e e r, L o n d ., 141 (1926) S. 598/600 u . 626 /2 7 . .
2) M e ta llu rg 12 (1937) N r. 3, S. 4 7 /6 1 .
93 7
938 Stahl und E isen. P o m p , H öhle u n d L u eg : B re itu n g b eim F la c h w a lze n vo n B u n d d r a h t a u s S ta h l. 58. Jahrg. Nr. 35.
F- -Wa/ze (7 0 0 0 1m ) tfU -W a/zefgamm j d u rc h sc h w a ch e s B eizen e n tf e r n t u n d die S ä u re d u rc h d ü n n e K a lk la u g e n e u tra lisie rt.
W e ite re W a lz v e rs u c h e w u rd e n m it den S tä h le n C u n d D d u rc h g e fü h rt, u m die W ir- k u n g b e s tim m te r E in flu ß g rö ß e n a u f die Brei
t u n g fe s tz u s te lle n .
D ie in d e n v ie r v e rs c h ie d e n e n A bm essungen FOmmrß
70-mm-lVa/ze
Z .O m rrrfi
. 7 ,O rn m 0
-
0 7 0 Z O 3 0 0 0 3 0 0 0 7 0 3 0 0 0 0 0 0 0 7 0 3 0 0 0 S O 0 0 7 0
GesamfOoOenoOnoOme m %
3 0 0 0 S O S O 7 0
B ild e r 1 bis 4. B re ite n z u n a h m e beim F la c h w a lz e n v o n D r ä h te n a u s S ta h l A (1 ,1 1 % C). T ro c k e n e W alzu n g . n u n g sw eise zu fin d e n , die es g e s ta tte t, f ü r ein e n F la c h d r a h t
b e s tim m te r A b m e ssu n g e n d e n e rfo rd e rlic h en R u n d d r a h t
d u rc h m e ss e r m it g rö ß e re r G e n a u ig k e it v o ra u sz u b e stim m e n , a ls d a s a u f G ru n d d e r b is h e r v o rlie g en d e n U n te rla g e n m ö g lic h is t.
F ü r die D u rc h fü h ru n g d e r V e rsu c h e 3) w u rd e n v ie r S tä h le a u s g e w ä h lt, d eren E rs c h m e lz u n g s a rt u n d ch em isch e Z u s a m m e n s e tz u n g a u s Z a h len ta fel 1 zu e rseh en sin d .
Z a h le n ta fe l 1.
C h e m i s c h e Z u s a m m e n s e t z u n g d e r V e r s u c h s s t ä h l e .
Z a h le n ta fe l 2. Z u g f e s t i g k e i t e n d e r A u s g a n g s d r ä h t e .
S ta h l
b e z e ic h n u n g
S ta h la rt O
% Si
% Mn
% P
% S
%
A E le k tr o s ta h l 1 , 1 1 0 ,30 0,52 0,024 0,006
B E le k tr o s ta h l 0,83 0 , 2 2 0,60 0,029 0 , 0 1 2
c 1 S iem en s- 0,50 0,23 0,75 0,028 0,028
D f M a rtin - S ta h l 0,70 0,31 0 ,65 0,027 0 .0 3 6
D r a h t
d urch m esser
mm
G efü g e z u sta n d k u g e lig e r
Z e m e n tit v o r g e z o g e n
k g /m m 2
S o r b it k g /m m 2
str e ifig e r Z e m e n tit k g /m m 2
kugeliger Z em en tit 5 0 0 ° g eg lü h t
k g/m m 2 S ta h l A (1,11 % C)
3,0 81,0 156,3 — 73,6
2,0 90,8 154,3 92,0 69,2
1,0 88,8 160,0 90,0 65,5
0,5 87,5 155,0 90,0 66,0
S ta h l B (0,83 % C)
3,0 76,0 123.0 — 70,2
2,0 73,2 123,9 81,0 66.0
1,0 73,8 130,0 83,0 61,5
0,5 78,4 128,0 85,0 64,0
D ie H a u p tv e r s u c h e w u rd e n a n S ta h l A u n d B d u rc h g e fü h rt. H ie rb e i w u rd e fo lg e n d e rm a ß e n v o rg e g a n g e n : W a lz d r a h t v o n 5 m m D m r. w u rd e in d e r fü r N a d e ld ra h t ü b lic h e n V e ra rb e itu n g m it m eh re re n Z w isc h en g lü h u n g en n a c h jew eils e tw a 30 % Q u e rs c h n itts a b n a h m e a u f 3,0, 2,0, 1,0 u n d 0,5 m m D m r. gezogen. D ie D r ä h te e rh ie lte n n a c h d e r le tz te n W e ich g liih u n g n o c h e in en le ic h te n A b zu g v o n 10 b is 15 % d u rc h Z ie h ste in e . D e r Z e m e n tit la g in k u g e lig e r A n o rd n u n g v o r (Z u s ta n d I).
U m d e n E in f lu ß d e r G e fü g ea u sb ild u n g a u f die B re itu n g z u u n te rs u c h e n , w u rd e ein T eil des v o rlie g en d e n D ra h te s im D u rc h la u fo fe n p a te n t ie r t (Z u s ta n d I I ) , w o d u rc h das G efüge in S o rb it ü b e rg e fü h rt w u rd e . E in w e ite re r T eil w u rd e n o rm a lg e g lü h t (Z u s ta n d I I I ) , w o b ei stre ifig e r Z em en t i t e n ts ta n d . W ie d e r e in a n d e re r w u rd e b e i 500 b is 550°
g e g lü h t (Z u s ta n d IV ), w o d u rc h g e g e n ü b e r Z u s ta n d I sich d ie Z e m e n tita u s b ild u n g n ic h t ä n d e rte , d a g e g e n in fo lg e d er G lü h u n g die Z u g fe s tig k e it m e rk lic h z u rü ck g in g .
D ie Z u g fe s tig k e it f ü r die v ie r D ra h td u rc h m e s s e r in d en v ie r v e rsc h ie d e n e n Z u s tä n d e n is t a u s Z a h len ta fe l 2 zu e r
seh en .
D ie b e i d e n D r a h tp ro b e n e n ts p re c h e n d Z u s ta n d I I b is IV d u rc h die W ä rm e b e h a n d lu n g e n ts ta n d e n e G lü h h a u t w u rd e
3) A . P o m p u n d H . H ö h l e : M itt. K .-W ilh .-In s t. E isen - fo rsch g . 20 (1938) S. 67/92.
in jew eils v ie r v e rsc h ie d e n e n Z u s tä n d e n v o rlie g e n d e n D rä h te a u s S ta h l A u n d B w u rd e n a u f g e h ä r te te n , g esch liffen en und p o lie rte n C h ro m sta h lw a lz e n m it v e rsc h ie d e n e m D u rch m esser fla c h g e w alz t. D e r g r ö ß te T eil d e r W a lz v e rs u c h e w u rd e auf e in e m 4 " - (98 m m W a lz e n d u rc h m e s s e r) u n d 6 " - (148 mm W a lz e n d u rc h m e ss e r) W a lz g e rü s t in Z w e iw alzen a n o rd n u n g , d e r k lein e re T eil a u f e in e m V ie rw a lz e n g e rü s t m it A rb eits
w alzen v o n 45 m m D m r. u n d a u f e in e m R o h n sc h e n Zwölf- w a lz e n g e rü s t m it A rb e its w a lz e n v o n 10 m m D m r. vor
g e n o m m e n 4). D ie V e rsu c h e w u rd e n o h n e A n w e n d u n g eines H a sp e lz u g e s d u r c h g e fü h rt, so d a ß d e r D r a h t b e im D u rch g a n g d u rc h die W a lz e n fre i u n d u n g e h in d e r t b re ite n konnte.
N u r b e im E i n t r i t t des D r a h te s in d ie W a lze n w u rd e eine S to ffb re m s e a n g e le g t, die d a f ü r so rg te , d a ß d e r D ra h t genau s e n k re c h t z u r W a lz e n a c h s e d u r c h d ie W a lz e n lief. Die P ro b e n lä n g e b e tr u g 1,5 b is 2 m . D ie V e rsu c h e w u rd e n zum T eil m it p r a k tis c h tr o c k e n e r W a lz e n o b e rflä c h e , zum Teil m it re ic h lic h e r S c h m ie ru n g d es e in la u fe n d e n D ra h te s un d d e r W a lz e n m it K n o c h e n ö l d u r c h g e fü h rt.
D e r W a lz p la n f ü r die H a u p tv e r s u c h e i s t in Zahlentafel 3 w ied erg eg eb en . D ie S tic h e in te ilu n g w u rd e so g ew ä h lt, daß die a u f d e n A u s g a n g s d u rc h m e s s e r, e n ts p re c h e n d d e r H öhe des A u s g a n g s d ra h te s , b e zo g e n en G e sa m th ö h e n a b n a h m en
4) D ie W a lz v e rsu c h e a u f d em 4 " - u n d 6 " -G e rü s t w urden im B e trie b H a r k o rt- E ic k e n -S ta h l, G. m . b . H ., W e rk H ag en , d u rc h g e fü h rt, die W alz v e rsu c h e m it 45- u n d 1 0 -m m -W alzen au f den W a lz g e rü s te n d e s E is e n f o rs c h u n g s - I n s titu ts .
1. September 1938. P o m p , H ö h le u n d L u e g : B re itu n g b eim F la c h w a lze n vo n R u n d d r a h t a u s S ta h l. Stah l und E isen . 939
2 ,0
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^ 1 ,6
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Drahtdurchmesser: 6,0 mm
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W a / z e n d u r c h m e s s e r D in mm
j i________ i____________ i__________ i i i______i__________ i__________ i i i
O S 9 8 108
1/50oo 1 /2 0 1/SO ° ° 1/101/20 1/SO 1/100 1/60 1/50 1/100
D i c k e n t / e n h ä / f n i s d/D
B ild e r 5 b is 8. A b h ä n g ig k e it d e r B re ite n z u n a h m e v o m W a lzen d u rch m esser.
S ta h l A (1,11 % C), k u g elig er Z e m e n tit, vorgezogen.
Z a h le n ta fe l 3. W a l z p l a n .
1/600 1/300
1 A u sg a n g sd ra h td u rc h m e sse r H ö h e n a b n a h m e
3 ,0 m m
2 ,0 m m
1 ,0 m m
0 ,5 0 mm
g e s a m t
%
v o n S tic h zu S tic h
0//O
j Höhe n a c h d e m
1. S tic h . . 2 ,25 1,50 0 ,7 5 0 ,3 7 5 25 2 5,0
2. S tich . . 1,65 1,10 0 ,5 5 0 ,2 7 5 45 26,7
3. S tich . . 1,20 0 ,8 0 0 ,4 0 0 ,2 0 0 60 27,3
4. S tic h . . 0,90 0 ,6 0 0 ,3 0 0 ,1 5 0 70 2 5,0
1 5. S tich . . 0 ,75 0 ,5 0 0 ,2 5 0,1 2 5 75 16,7
im ersten S tic h 25 % , im z w e iten 45 % , im d r i tt e n 60 % , im v ierten 70 % u n d im f ü n f te n 75 % b e tru g e n . D ie a u f die jew eilige H ö h e des v o rh e rg e h e n d e n S tic h e s b ezo g en en A bnahm en e rg eb e n sic h h ie ra u s zu r d . 25 % in d e n e rs te n vier S tichen u n d zu \ 7 % im le tz te n S tic h .
Die an g eg eb en e S tic h e in te ilu n g w u rd e d e s h a lb g e w ä h lt, weil sie dem ta ts ä c h lic h in d e r P r a x is ü b lic h e n V e ra rb e i
tungsgang v o n F la c h n a d e ld r ä h te n a m n ä c h s te n k o m m t.
Der E in flu ß a n d e r e r S tic h e in te ilu n g e n u n d S tic h fo lg e n wurde an ein ig en V e rsu c h sre ih e n g e s o n d e rt e r m itte lt.
Die V e rsu ch serg eb n isse s in d in d e n B ild e r n 1 bis 14 d a r gestellt.
Die B ilder 1 bis 4 zeigen die B r e ite n z u n a h m e (in m m ) d er D rähte aus S ta h l A f ü r die v ie r v e rs c h ie d e n e n A u s g a n g s abm essungen u n d die v ie r G e fü g e z u s tä n d e , g e tr e n n t n a c h W alzen d u rch m essern , in A b h ä n g ig k e it v o n d e r G e s a m t
höhenabnahm e in % .
Aus den A b b ild u n g e n i s t z u e rse h e n , d a ß d ie B r e ite n zunahm e m it ste ig e n d e r G e s a m th ö h e n a b n a h m e w ä c h s t, u n d zwar an fan g s la n g s a m e r u n d s o d a n n ra s c h e r. D ies g ilt b e sonders fü r die d ü n n e re n D r ä h te v o n 1 ,0 u n d 0,5 m m D m r.
beim W alzen a u f d en b e id e n d ic k s te n W a lz e n v o n 148 u n d 98 m m D m r. ( B ild 1 u n d 2 ). M it a b n e h m e n d e m W a lz e n durchm esser w ird d e r V e rla u f d e r B r e ite n z u n a h m e s c h a u linien im m er fla c h e r u n d n ä h e r t sic h d e m e in e r G e ra d e n (B ild 4).
Die B re ite n z u n a h m e i s t b e i g le ic h e m W a lz e n d u rc h messer um so g rö ß e r, je g rö ß e r d e r A u s g a n g s d r a h td u r c h - messer ist. So b e tr ä g t d ie B r e ite n z u n a h m e b e i S ta h l A beim W alzen a u f d en 6 " -W a lz e n n a c h e in e r G e s a m th ö h e n - abnalm ie von 75 % b e i d e m 0 ,5 -m m - D r a h t rd . 0 ,8 5 m m . b e i
d em 1 -m m -D ra h t 1,4 m m , b e i d em 2 -m m -D ra h t 1,95 m m u n d b e i d e m 3 -m m -D ra h t 2,5 m m ( B il d 1 ). B eim W alzen a u f d e n 1 0 -m m -W alz en d a g eg e n sin d die U n te rsc h ie d e in d e r B re ite n z u n a h m e zw isch en d em 0 ,5 -m m - u n d 1,0-m m - D r a h t b e i d e r g le ic h en G e s a m th ö h e n a b n a h m e v o n 75 % n u r s e h r g erin g . D ie B re ite n z u n a h m e lie g t f ü r b e id e D r a h t
a b m e s s u n g e n u m 0,3 m m ( B il d 4 ).
M it k le in e r w e rd e n d e m W a lz e n d u rc h m e s s e r n im m t die B re ite n z u n a h m e b e i g leic h em A u s g a n g s d ra h td u rc h m e s s e r a b . So e r fä h r t e in D r a h t v o n 1,0 m m D m r. a u s S ta h l A n a c h e in e r G e sa m th ö h e n a b n a h m e v o n 75 % b e im W alzen a u f d e n 6 " -W alze n ein e B re ite n z u n a h m e v o n rd . 1,4 m m , b e im W alz e n a u f d e n 4 " -W a lz e n ein e solche v o n 1,2 m m , b e im W a lz e n a u f d e n 4 5 -m m -W alz en eine solche v o n 0,85 m m u n d b e im W a lz e n a u f d e n 1 0 -m m -W a lz en e in e solche von n u r 0 ,35 m m . B e i e in e m V e rh ä ltn is d e r W a lz e n d u rc h m e ss e r v o n 1 : 1 5 n im m t die B r e ite n z u n a h m e d a h e r n u r im V er
h ä ltn is 1 : 4 z u , d. h . die B re ite n z u n a h m e ä n d e r t sic h e tw a v e rh ä ltn is g le ic h d e r W u rz e l a u s d em W a lze n d u rc h m e ss e r.
D ie d en v e rsc h ie d e n e n G e fü g e z u stä n d e n e n ts p re c h e n d e n B re ite n z u n a h m e s c h a u lin ie n lie g e n v e rh ä ltn is m ä ß ig d ic h t b e ie in a n d e r. D e r E in f lu ß des G e fü g e z u sta n d es a u f die B r e itu n g is t d a h e r n u r g e rin g .
D ie F e s ts te llu n g i s t b e m e rk e n s w e rt, d a ß die B re ite n z u n a h m e b e im K a ltw a lz e n v o n F la c h d r a h t a u s R u n d d r a h t u n a b h ä n g ig v o n d e r G e fü g e a u sb ild u n g des S ta h le s is t, s e lb s t b e i so e rh e b lic h e n U n te rs c h ie d e n im G e fü g ea u fb a u u n d d a m it a u c h in d e r Z u g fe s tig k e it, w ie sie b ei d en zu den U n te rs u c h u n g e n b e n u tz te n D r ä h te n v o rlieg en . Sie d e c k t sic h m it d e n B e o b a c h tu n g e n v o n D a v ies, d en en zufolge d er W e rk s to ff u n d die p h y s ik a lis c h e n E ig e n s c h a fte n des A u s
g a n g s d r a h te s v o n g e rin g e m E in f lu ß a u f die B r e itu n g sin d . A u s d en B ild e rn 1 bis 4 is t fe rn e r zu e rseh e n , d a ß d er K o h le n s to ffg e h a lt des S ta h le s p r a k tis c h o h n e E in f lu ß a u f d ie B re ite n z u n a h m e is t.
D e u tlic h e r g e h t d e r E in f lu ß des W a lz e n d u rc h m e s s e rs a u f d ie B r e itu n g a u s d e n B ild e rn 5 bis 8 h e rv o r, in d e n e n die B re ite n z u n a h m e in A b h ä n g ig k e it v o m W alze n d u rc h m e ss e r f ü r G e s a m th ö h e n a b n a h m e n v o n 25, 45, 60, 70 u n d 75 % a u fg e tra g e n w o rd e n is t, u n d z w a r f ü r die D r ä h te v o n 3, 2 , 1 u n d 0,5 m m D m r. des S ta h le s A im G e fü g e z u s ta n d I
940 Stahl und Eisen. P o m p , H öhle u n d L u eg : B re itu n g beim F la ch w a lzen von R u n d d r a h t a u s S ta h l.________58. Jahrg. Nr. 35.
S tü /I/J (7.71 %CJ S ia fj/d (7,77 %oC) StoM ß (0,83 % G J S/a/7/ß (0,83 %C)
80 60 70 30
Gesa/n/OffOemOna/rrne 7n %
Bilder 9 bis 14. Einfluß der Schmierung auf die B reitenzunahm e bei verschiedenen Walzbedingungen.
(k u g e lig er Z e m e n tit, vorgezogen). B ei 3 u n d 2 m m D r a h t d u rc h m e ss e r ä n d e r t sieh die B re ite n z u n a h m e m it s te i
g e n d em W a lz e n d u rc h m e ss e r b e i g erin g e n A b n a h m e n n u r w enig. B e i 25 % G e sa m th ö h e n a b n a h m e beispielsw eise la u fe n die S c h a u lin ie n a n g e n ä h e rt w a a g e re ch t, d. h . d e r W a lz e n d u rc h m e ss e r is t oh n e E in flu ß a u f die B re ite n z u n a h m e . M it z u n e h m e n d e r A b n a h m e d ag eg en n e h m e n die S c h a u lin ie n e in en im m e r ste ile ren V erlau f, d. h. die B re ite n z u n a h m e n im m t m it ste ig e n d em W alz e n d u rc h m e ss e r zu.
F ü r d e n A u s g a n g s d ra h td u rc h m e s s e r v o n 1,0 u n d 0,5 m m g ilt d a s g leich e, n u r lie g t die B re ite n z u n a h m e e n ts p re c h e n d d e n k le in e re n A u s g a n g s d u rch m es se rn n ied rig er. D ie B e h a u p tu n g v o n D a v ies , d a ß d e r W a lz e n d u rc h m e ss e r n u r e in e n g e rin g e n E in flu ß a u f die B re itu n g a u s ü b t, t r if f t d a h e r in d ies er V e rallg em e in e ru n g n ic h t z u ; sie g ilt n u r fü r g erin g e A b n a h m e n .
U m d e n E in flu ß d e r S c h m ie ru n g zu u n te rs u c h e n , w u rd e n ein ig e V e rsu c h sre ih e n u n t e r S c h m ie ru n g des W a lz g u te s u n d d e r W alz e n o b e rflä c h e m it K n o c h e n ö l d u rc h g e fü h rt.
H ie rz u d ie n te n D r ä h te v o n 2 m m A u s g an g s d u rch m es se r d e r S tä h le A u n d B im G e fü g ez u sta n d I (k u g e lig er Z e m e n tit, v o rg ezo g en ) u n d I I (S o rb it), die a u f 6 " - u n d 4 " -W alzen , fe rn e r D r ä h te d e r A b m e ssu n g 1,0 m m b e id e r S tä h le im G e
f ü g e z u s ta n d I, die a u f 6 " -, 4 " -, 4 5 -m m - u n d 1 0 -m m -W alzen g e w a lz t w u rd e n . I n d en B ild e rn 9 bis 14 is t d e r V erlau f d e r B re ite n z u n a h m e in m m b e im W alze n m it u n d o h n e S c h m ie ru n g in A b h ä n g ig k e it v o n d e r G e sa m th ö h e n a b n a h m e in % , g e tr e n n t n a c h A b m e ssu n g e n , S tä h le n u n d G efüge
z u s tä n d e n , d a rg e s te llt. B ei allen d u rc h g e fü h rte n V e rsu c h s
re ih e n is t die B re ite n z u n a h m e b e i A n w e n d u n g ein es S c h m ier-
Gesam/Oö/remOmOme in %
m itte ls g e rin g e r als b e im W a lz e n a u f trockenen W a lz e n . So b le ib t z. B. die B re itu n g v o n S tah l A im G e fü g e z u sta n d I I (S o rb it) b e i e in em A usgangs
d r a h td u r c h m e s s e r v o n 2 m m n a c h ein e r G esam t
h ö h e n a b n a h m e v o n 60 % a u f den 6"-W alzen um 0,17 u n d a u f d en 4 " -W alze n u m 0,13 mm im V erg leich zu den o h n e S c h m ie ru n g erzielten B re itu n g e n z u rü c k ( B il d 1 0 ). D e r U n te rsch ie d in d e r B re ite n z u n a h m e b e im W a lz e n m it u n d ohne S c h m ie ru n g w ird u m so g e rin g e r, je kleiner die G e s a m th ö h e n a b n a h m e is t.
M it a b n e h m e n d e m W a lz e n d u rc h m e ss e r tr itt d er E in f lu ß d e r S c h m ie ru n g a u f die B reitenzu
n a h m e im m e r m e h r z u rü c k u n d w ird schließlich fast g leich N u ll, w ie d ie S c h a u lin ie n f ü r die Abm essung 1 m m a u f den 45- u n d 1 0 -m m -W alzen in B ild 13 u n d 14, die p r a k tis c h z u s a m m e n fa lle n , zeigen. D ie B ehaup
t u n g v o n D a v ie s , re ic h lic h e S c h m ie ru n g solle sich in einem s tä rk e re n B re ite n a n s tie g ä u ß e r n , t r if f t d a h e r n ic h t zu. Der E in flu ß d e r S c h m ie ru n g ä u ß e r t sich v ie lm e h r in Ueber- e in s tim m u n g m it d e n f r ü h e r b e im K a ltw a lz e n v o n B and
s ta h l g e m a c h te n E r f a h r u n g e n s te ts in e in e r A b n a h m e der B re itu n g bei v e r m in d e r te r W a lz re ib u n g . S in n g em äß ist b ei r a u h e r W a lz e n o b e rflä c h e ein e Z u n a h m e d er B reitung zu e rw a rte n .
D e r E in f lu ß d e r S tic h e in te ilu n g u n d d e r S tichfolge auf die B re ite n z u n a h m e erw ies sic h p r a k tis c h als se h r gering.
E s k o n n te g e z e ig t w e rd e n , d a ß d ie A n w e n d u n g der von D a v ies a u fg e s te llte n G le ic h u n g u n d die in d e r P ra x is übliche F a u s tf o r m e l z u r E r r e c h n u n g des A u s g a n g s d ra h td u rc h m esse rs f ü r e in e n g e g e b e n en F l a c h d r a h t m itu n te r zu er
h e b lic h e n A b w eich u n g e n in d e r V o ra u s b e s tim m u n g des er
fo rd e rlic h e n A u s g a n g s d ra h td u rc h m e s s e rs f ü h r t. U m dem B e trie b z u v e rlä s sig e re U n te r la g e n z u r E r re c h n u n g des er
fo rd e rlic h e n A u s g a n g s d ra h td u rc h m e s s e rs f ü r d as Auswalzen b e s tim m te r A b m e ssu n g e n a n die H a n d zu g e b en , sind auf G ru n d d e r b e i d e n v o rlie g e n d e n W a lz v e rs u c h e n erhaltenen E rg e b n is s e fü r die 4 " - b zw . 6 " -W a lz e n S c h a u b ild e r en t
w o rfen w o rd e n , zu d e re n A u fs te llu n g d ie a n S ta h l A im G e fü g e z u s ta n d I (k u g e lig e r Z e m e n tit, vorgezogen) bei tro c k e n e r W a lz u n g e r h a lte n e n V e rsu c h se rg eb n isse b en u tzt w u rd e n . H ie rb e i w u rd e so v o rg e g a n g e n , d a ß zu n äc h st in e in e r H ilfs z e ic h n u n g in ein K o o r d in a te n n e tz m it doppelt- lo g a rith m is c h e r T e ilu n g d ie H ö h e des F la c h d r a h te s in Ab
h ä n g ig k e it v o n d e r G e s a m tb re ite f ü r die ein zeln en Kund- d ra h ta b m e s s u n g e n e in g e tra g e n w u rd e . D ie zu d en einzelnen
N lifo
i x
1. September 1938. P o m p , H ö h le u n d L u eg : B re itu n g b eim F la c h w a lze n vo n R u n d d ra h t a u s S ta h l. Stahl und E isen. 941
R unddrähten g e h ö re n d e n V e rs u c h s p u n k te lieg en a u f ein e r Geraden. D ie z eich n e risc h e r m itte lte n B re ite n w e rte fü r beliebig g ew ählte H ö h e n w u rd e n s o d a n n f ü r d ie 4 " -W alzen
( B il d 15) ü b e r d e n v e rsch ie d en e n D ra h td u rc h m e s s e rn e in g e tra g e n u n d die P u n k te g leich er H ö h e n d u rc h e in e n L in ie n zu g v e rb u n d e n . E s e rg a b sic h a u f diese W eise ein e S c h a r v o n
S c h a u lin ien , die alle ih re n A n fa n g im N u llp u n k t n e h m e n .
In B ild 15 sin d a u ß e rd e m d ie P u n k te g le ic h er p ro z e n tu a le r H ö h e n a b n a h m e d u rc h ein e n L in ie n z u g g e k e n n z e ic h n e t.
H ie rd u rc h i s t es m ö g lich , zu je d e r v e r la n g te n E n d a b m e s s u n g s o fo rt die b e n ö tig t e p ro z e n tu a le H ö h e n a b n a h m e a n z u g e b en . D iese g ib t fe rn e r e in e n A n h a lt, m it w e lch e r S tic h z a h l die A b m e ssu n g g e w alz t w e rd en m u ß .
A n H a n d d ies er S c h a u b ild e r is t es - r dem W a lz e r le ic h t m ö g lic h , f ü r e in en
§ F la c h d r a h t b e s tim m te r B re ite u n d D ick e den A u s g a n g s d ra h td u rc h m e s s e r zu er-
^ m itte ln .
g D a , w ie die V ersu ch e g e z e ig t h a b e n , d e r K o h le n sto ffg e h a lt u n d die G efüge-
£ a u s b ild u n g des S ta h le s w e itg e h e n d o h n e
“ E in flu ß a u f die B r e itu n g s in d , so h a t
§ d a s a u fg e s te llte S c h a u b ild a u c h f ü r
"3 S tä h le m it h ö h e re m o d er n ie d rig e re m
^ K o h le n sto ffg e h a lt o d e r a n d e re r G efüge- a u s b ild u n g als b e i d e m h e ran g e z o g e n e n S ta h l seine G ü ltig k e it.
A lle rd in g s h a f te t d iesem S c h a u b ild d e r M angel a n , d a ß es sich a u f n u r e i n e n W a lz e n d u rc h m e ss e r b e z ie h t. A u s den V e rsu c h se rg eb n issen l ä ß t sic h a b e r n o ch ein e w e ite re b e d e u ts a m e F e s ts te llu n g a b leite n . V e rg leich t m a n n ä m lic h W a lz v o rg ä n g e, die sic h e in e rse its in D r a h t- u n d W a lz e n d u rc h m e ss e r u n te rs c h e id e n , a n d e rs e its a b e r a u ß e r in d e r G e s a m t
h ö h e n a b n a h m e (d — h ) /d a u c h n o c h im V e rh ä ltn is d /D z w isc h en D r a h td u r c h m esser d u n d W a lz e n d u rc h m e s s e r D ü b e re in s tim m e n , so e rg ib t sich , d a ß b e i d e ra rtig e n W a lz v o rg ä n g e n a u c h die a u f d e n D ra h td u rc h m e s s e r d b e zo g e n e B re i
te n z u n a h m e A b / d v o n g leic h e r G rö ß e is t. D a s h e iß t also , d a ß g e o m e tris c h ä h n lic h e W a lz v o rg ä n g e a u c h g e o m e tris c h ä h n lic h e W alze rg e b n is se lie fe rn u n d d a ß in d iesen W a lz v o rg ä n g e n alle V e r h ä lt
n isse, die z w isch en d e n B e z u g s g rö ß e n d, D , b u n d h g e b ild e t w e rd e n k ö n n e n , e b en fa lls ü b e re in s tim m e n m ü sse n .
D iese F e s ts te llu n g i s t v o n b e s o n d e re r B e d e u tu n g , d a sie g e s t a t t e t , d ie E r g e b nisse e ines W a lz v e rsu c h e s a u f a n d e re , g rö ß e n m ä ß ig v e rsc h ie d e n e , a b e r v e r h ä ltn is g le ic h e W a lz v o rg ä n g e z u ü b e r tr a g e n u n d ein v o m W a lz e n d u rc h m e s s e r u n a b h ä n g ig e s , a llg e m e in g ü ltig e s S c h a u b ild f ü r 'd a s F la c h w a lz e n v o n R u n d d r a h t a u fz u s te lle n , w ie es z. B . in B ild 1 6 b) w ie d erg e g eb e n is t.
A u f d en A ch sen des S c h a u b ild e s sin d die W e r te des S e ite n v e rh ä ltn is s e s b / h u n d des D ic k e n v e rh ä ltn is s e s h /D
5) W. L u e g u n d A. P o m p : M itt. K .- W ilh.-Inst. Eisenforschg. 20 (1938) S.193/97.
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1. September 193S. K o rb e r u nd O elsen : E ntsch w efelu n g d es R o h eisen s m it S o d a u n d X a tr iu m s ilik a te n . Stah l und E isen. 943 a u f e e t r a g e n . w ä h re n d d ie S c h a u lin ie n im B ild e s e lb st d a s
D ickenverhältnis d D d a rs te lle n . D ie se L in ie n e n d e n a u f der w aagerechten A ch se b e i g le ic h g ro ß e n W e rte n des V e r
hältnisses h D , so d a ß d ie W e rte f ü r d a s V e rh ä ltn is d D auch auf d ieser A ch se a b g elesen w e rd e n k ö n n e n . D a s Schaubild e n th ä lt a u ß e rd e m n o c h L in ie n s c h a re n , a u s d en en die G e sa m tv e rfo rm u n g in je d e m T eil des B ild e s e r m itte lt werden k a n n . A n d ie A c h s e n m a ß s tä b e s in d F u n k tio n s leitern angeschlossen, a u f d e n e n d ie Z a h le n w e rte f ü r die v ie r Bezugsgrößen d, D , b u n d h e in g e tra g e n sin d . M it ih r e r H ilfe werden die E in z e lw e rte e b en so w ie d ie V e rh ä ltn is w e rte in b e k an n ter W eise d u rc h A n le g en v o n G e ra d e n b e s tim m t.
Leber die A rb e itsw eise z u m B e s tim m e n des R u n d d r a h t dureiunessers d b ei g e g eb e n e m W a lz e n d u rc h m e s s e r D u n d gegebenen F la c h d r a h ta b m e s s u n g e n b u n d h , sow ie zu m Bestim m en d e r F l a c h d r a h tb r e i te b , w e n n R u n d d r a h t durchm esser d. W a lz e n d u rc h m e s s e r D u n d F l a c h d r a h t dicke h b e k a n n t s in d , u n te r r ic h te n d ie g ru n d s ä tz lic h e n Skizzen a u n d b in B ild 16.
E r m i t t l u n g d e s A u s g a n g s d r a h t d u r c h m e s s e r s ( S k i z z e a).
Man lege in d e r lin k e n F lu c h tlin ie n ta f e l ein e G erad e durch die g eg eb en en W e r te v o n b u n d h im d e r h ä lt d a d u r c h den zu gehörigen W e r t f ü r b / h a u f d e r s e n k re c h te n A chse.
In gleicher W eise e rm ittle m a n a u s d e n w a a g e re c h t lie g e n d en F u n k tio n sleitem d e n W e r t f ü r h / D a u f d e r w a a g e re c h te n Achse. K u n ziehe m a n d u r c h d ie g e fu n d e n e n A c h se n w e rte Geraden g le ic h la u fe n d zu d e n B ild a c h s e n . V o m S c h n itt
punkt P a u s g le ite m a n g le ic h g e ric h te t o d e r a u f d e r n ä c h s te n d D -S chaulinie b is z u r w a a g e re c h te n A c h se h e r a b u n d ziehe vom A ch sen w ert ein e G e ra d e n a c h d e m b e k a n n te n W e r t des W alze n d u rc h m e ssers D . A m S c h n ittp u n k t d ies er G e
raden m it d e r h - L e ite r is t d a n n d e r g e s u c h te W e r t f ü r den D urchm esser d des R u n d d r a h te s a b zu les e n .
E r m i t t l u n g d e r F l a c h d r a h t b r e i t e b ( S k i z z e b ).
A us den b e k a n n te n W e r te n d e r F la c h d r a h td ic k e h . des R u n d d ra h td u rc h m e ss e rs d u n d des W a lz e n d u rc h m e s s e rs D erm ittle m a n m it H ilfe d e r w a a g e re c h t lie g e n d e n F u n k tio n s - leitem z u n ä c h st die V e rh ä ltn is w e rte h . D u n d d D a u f d er w aagerechten A chse. D ie S e n k re c h te ü b e r d e m e r m itte lte n h D -W ert sc h n e id e t d ie g e fu n d e n e d /D - S c h a u lin ie im P u n k te P. Die P a ra llele z u r w a a g e re c h te n A c h se d u rc h d iesen P u n k t liefert den z u g e o rd n e te n W e r t des V e rh ä ltn is s e s b / h a u f d e r senkrechten A ch se, v o n d em a u s w ie d e ru m e in e G e rad e d u rc h den gegebenen W e r t d e r F la c h d r a h td ic k e h zu z ie h en is t.
Der S c h n ittp u n k t d ie s e r G e ra d e n m it d e r F u n k tio n s le ite r für b e rg ib t d a n n die g e s u c h te G rö ß e d e r F la c h d r a h tb r e ite b.
D a s S c h a u b ild n a c h B ild 16 k a n n a u ß e rd e m z u r L ö su n g w e ite re r A u fg a b e n a u s d em A rb e its g e b ie t des Flac-hw alzens v o n R u n d d r a h t h e ra n g e z o g e n w e rd e n , d o c h m öge seine A n w e n d u n g h ie r a u f d ie b e id e n b e s c h rie b e n e n w ic h tig ste n F ä lle b e s c h rä n k t b leib e n .
Z u s a m m e n f a s s u n g .
D e r E in f lu ß v e rs c h ie d e n e r W a lz b e d in g u n g e n a u f die B re ite n z u n a h m e b e im K a ltw a lz e n v o n R u n d d r a h t a u f F l a c h d r a h t a n S tä h le n v e rs c h ie d e n e r E rs c h m e lz u n g s a rt.
c h e m isc h e r Z u s a m m e n s e tz u n g u n d G e fü g ez u stä n d e w u rd e n ä h e r u n te r s u c h t. D a b e i w u rd e fe s tg e s te llt, d a ß die B re ite n z u n a h m e m it d e r H ö h e n a b n a h m e s te ig t. M it ste ig e n d em W a lz e n d u rc h m e s s e r n im m t d ie B re itu n g e b en fa lls zu. D e r K o h le n s to ffg e h a lt u n d d ie G e fü g ea u sb ild u n g h a b e n p r a k tis c h k e in e n E in f lu ß a u f d ie B re ite n z u n a h m e . E in e S chm ie
r u n g v o n D r a h t u n d W a lz e n o b e rflä c h e v e ru rs a c h t eine g e rin g e re B r e ite n z u n a h m e . D ie S tic h z a h l u n d die S tic h folge h a b e n n u r e in e n g e rin g e n E in flu ß .
D ie in d e r P r a x is h ä u f ig b e n u tz te F a u s tfo rm e l zu r V o ra u s b e s tim m u n g des A u s g a n g s d r a h td u r c h m e s s e r s :
d = 0 ,5 (b + h )
w u rd e a n d e n V e rsu c h se rg eb n iss en n a c h g e p r ü f t u n d d a b e i fe s tg e s te llt, d a ß f ü r e in e n T eil d e r V e rsu c h e d e r W e r t v o n 0 ,5 zie m lich g u t s tim m te , in ä n d e rn F ä lle n a b e r a u c h die A b w e ic h u n g e n s e h r g ro ß w a re n .
U m d e m B e trie b z u v e rlä s sig e re U n te r la g e n z u r V o ra u s
b e s tim m u n g des e rfo rd e rlic h e n A u s g a n g s d ra h td u rc h m e s s e rs zu g e b e n , w u rd e n S c h a u b ild e r a u fg e s te llt, a u s d e n en m it g rö ß e re r S ic h e rh e it als b is h e r die g e w ü n s c h te n A n g a b e n e n t
n o m m e n w e rd e n k ö n n e n .
An den V o rtrag schloß sich folgende E r ö r t e r u n g an.
E . R o e s g e n . E ssen: E s ist b ek an n t, d aß beim W annw alzen die Breitenzunahm e sehr s ta rk von der W alzgeschwindigkeit a b hängig ist. E s w äre w ichtig, von H e rrn Lueg zu hören, ob bei diesen V ersuchen m it verschiedenen W alzendurchm essem auch die W alzgeschwindigkeit die B reitenzunahm e in stärkerem Maße beeinflußt h a t.
W . L u e g , D üsseldorf: U eber den E influß der W alzgeschwin
digkeit sind keine Versuche gem acht worden, so d aß w ir darüber n ichts feststellen konnten. E s ist aber zu erw arten, daß ebenso wie beim K altw alzen von B a n d stah l auch hier bei den v erh ältn is
m äßig geringen G eschwindigkeiten Einflüsse auf den Ablauf des W alzvorganges k au m vorhanden sein werden.
A. N ö l l , Geisweid: H err Lueg n a n n te die W alzendurchm esser im m er in Zoll. Ic h weiß, d aß das bei der K altw alzerei so üblich ist.
Beim W arm w alzen h a t m an die Zollm aße län g st abgeschafft und die m etrischen Maße eingeführt. Ic h m öchte den doch w ahrschein
lich zahlreich anw esenden K altw alzem empfehlen, im K altw alz
w erk das gleiche zu tu n .
Die Grundlagen der E n tschw efelu n g des R oheisens mit Soda und Natriumsilikaten.
V o n F r i e d r i c h K ö r b e r u n d W i l l y O e l s e n in D ü sse ld o rf.
(Entschwefelnde W irkung der Soda a uf silizium - und manganarme Roheisenschmelzen. Entschwefelnde W irkung des Xatrium m etasilikats un d E in flu ß der Kieselsäure a uf die entschwefelnde W irkung der Soda. Deutung der Ergebnisse mit Rücksicht auf die technisch wichtigen P unkte. Kurze physikalisch-chemische Betrachtung über die T orgänge.)
[Schluß vo n Seite 914.]
Sie las se n s ic h v e re in ig e n zu d e r G le ic h u n g f ü r d e n G e sa m t- u m s a t z :
I. F e S + X a 2C 0 3 + 2 C X a ,S + F e + 3 CO.
B e i G e g e n w a rt v o n K ie s e ls ä u re k o m m e n h ie rz u n o c h die R e a k tio n e n :
x K a ,C 0 3 + y S iO , - > x X a , 0 • y S i 0 2 -f- x C 0 2 (4) x K a 20 + y S i 0 2 5 x • y S i 0 2. (4a) E r s t w e n n d ie E n ts c h w e fe lu n g f a s t v ö llig zu E n d e g e
g a n g e n is t. also n u r n o c h w e n ig E is e n s u lfid v o rlie g t, a u c h d ie K ie s e ls ä u re zu e in e r h in r e ic h e n d fe s te n B in d u n g des IV. Physikalisch-chemische Betrachtungen über die Vorgänge bei
der Sodaentschwefelung.
a ) A l l g e m e i n e G r u n d l a g e n .
F
ür den A b la u f des E n ts c h w e fe lu n g s v o rg a n g e s u n t e r d en im L a b o ra to riu m g e w ä h lte n B e d in g u n g e n s in d die fo lgenden R e a k tio n e n w e s e n tlic h :
N a 2C 0 3 + F e K a , 0 + F e O + C O , (1) N a 2C 0 3 + C - * K a 20 + 2 C O , ( l a ) N a äO - f F e S N a 2S + F e O , (2)
F e O + C - > CO + F e . (3)
944 Stahl und E isen. K o rb e r u n d O elsen: E n tsch w efelu ng des R o h eisen s m it S o d a u n d N a tr iu m s ilik a te n ._______ 58.7 Jahrg. Nr. 35.
re s tlic h e n N a triu m o x y d e s n ic h t m e h r a u s re ic h t u n d die S c h lac k e g e n ü g e n d a rm a n E is e n o x y d u l g e w o rd en i s t [n ach G le ic h u n g (3 )], k o m m t es zu e in e r n e n n e n s w e rte n B ild u n g m e ta llis c h e n N a tr iu m s g e m ä ß :
N a , 0 + C - > 2 N a + C O . (5) E s i s t zu b e m e rk e n , d a ß n u r die R e a k tio n s te iln e h m e r K o h le n sto ff u n d E is e n s u lfid in e rh eb lic h e n B e trä g e n u n d d as E is e n o x y d u l n u r zu e in e m se h r k le in e n A n te il v o n d e r E is e n sch m elze a u fg en o m m e n w e rd en k ö n n e n . D ie ü b rig e n R e a k tio n s te iln e h m e r v e rb le ib e n in d e r S ch lack e o d er w e rd en als G as a b g eg eb en .
% S im E isen
Bild 6. Gesamtschwefelgehalte der Schlacken in Abhängigkeit von den Schwefelgehalten der Eisen
schmelzen für verschiedene B asizität der Schlacken.
Siehe Zahlentafeln 1, 2 und 3 (I bis V).
D ie R e a k tio n e n (2) u n d (4a) v e rla u fe n h a u p ts ä c h lic h in d e r S c h lac k e, sie sin d in gew issen G ren zen u m k e h rb a r.
D a g eg e n s in d d ie R e a k tio n e n (1), ( la ) , (3), (4) u n d (5), d a die G ase e n tf e r n t w e rd e n , u n te r d en V e rsu c h sb e d in g u n g e n n ic h t w ie d er r ü c k g ä n g ig zu m ac h e n , w ie d u rc h d en n u r n a c h e in e r S e ite w e ise n d en P fe il a n g e d e u te t w e rd en soll. D as gleiche g ilt f ü r d en G e s a m tu m s a tz I, in d em ja diese e in s e itig v e r
la u fe n d e n U m se tz u n g e n e b en fa lls e n th a lte n sin d .
D a s M aß, in dem d a s E is e n s u lfid g e m ä ß G leich u n g (2) in N a tr iu m s u lf id ü b e rg e fü h rt w ird , h ä n g t also im w e se n t
lic h e n d a v o n a b , w iev iel N a tr iu m o x y d v e rfü g b a r is t, u n d w ie w e it d a s e n ts te h e n d e E is e n o x y d u l d u rc h d en K o h le n sto ff g e m ä ß G le ic h u n g (3) r e d u z ie r t w ird . A us d ü n n flü ssig e n b a sisc h e n S c h la c k e n w ird d a s E is e n o x y d u l b e i 1300 b is 1 4 0 0 0 z ie m lich sc h n e ll r e d u z ie rt, so d a ß n a c h G le ic h u n g (2) fa s t alles v e rfü g b a re N a tr iu m o x y d in N a triu m s u lfid ü b e rg eh e n k a n n . H in z u k o m m t, d a ß d e r U m s a tz n a c h G le ic h u n g (2) v o n lin k s n a c h r e c h ts s t a r k e x o th e rm i s t; e r lie fe rt a n n ä h e rn d 30 k c a l. D a h e r is t d e r U m s a tz des N a triu m o x y d e s m it d e m E is e n s u lfid zu N a triu m s u lfid a u c h sc h o n d a n n se h r w e it vo llzo g en , w en n die S c h lac k e n o ch e rh e b lic h e E is e n o x y d u l
g e h a lte a u fw e is t.
F ü r d i e U e b e r f ü h r u n g d e s E i s e n s u l f i d s in N a tr iu m su lfid is t d a h e r b ei M itw irk u n g des K o h le n sto ffe s p r a k tis c h n u r d ie v e r f ü g b a r e M e n g e d e s N a t r i u m o x y d s m a ß g e b e n d , die sich f a s t v o lls tä n d ig u m se tz e n k a n n . D ie v e r
fü g b a re M enge des N a tr iu m o x y d e s k a n n a b e r ih re rs e its nach d en G le ic h u n g en (4) o d e r (4a) d u r c h d ie K ieselsäure sehr s t a r k v e r m in d e r t w e rd en . B ei g le ic h e r G esam tm en g e des N a triu m o x y d e s , a b e r s te ig e n d e r K ieselsäu rem en g e wird d a h e r die M enge des zu b ild e n d e n N a triu m su lfid e s sehr s ta r k a b n e h m e n u n d d a m it a u c h d e r A n te il d e r entsehw efeln- den W irk u n g d e r S o d a , d e r d u rc h die N a triu m su lfid b ild u n g h e rv o rg e b ra c h t w ird .
F ü r d e n S c h w e fe lg e h a lt d e r E is en s ch m elz e u n d d am it a u c h f ü r die zu erziele n d e E n t s c h w e f e l u n g s w i r k u n g ist die V e rte ilu n g des E is e n s u lfid e s z w isch en d e r S chlacke und d e r E is e n s c h m e lz e m a ß g e b e n d :
(F e S ) i [F e S ] (6)
S c h lac k e E is e n s c h m e lz e .
Bild 7. Die Schwefelgehalte der Eisenschm elzen und die Eisen
gehalte der Schlacken bei verschiedenen Kieselsäuregehalten im Zusatz. (Zahlentafel 3, I bis V ; erst M etasilikat, dann
Kieselsäure oder Soda zugesetzt, R eaktionsdauer 20 min.) L ie g t d a s G le ic h g ew ic h t d ies er V e rte ilu n g s e h r w eit auf d e r lin k e n S eite, d e r a r t, d a ß sc h o n b e i s e h r k lein e n E isen
su lfid - o d e r S c h w e fe lg e h a lte n d e r E is e n s c h m e lz e se h r hohe E is e n s u lfid g e h a lte v o n d e r S c h lac k e a u fg e n o m m e n werden, so k a n n d ieses H e ra u s lö s e n des E is e n s u lfid e s a u s d e r E isen
sch m elze e in e n g a n z e rh e b lic h e n A n te il d e r entschw efelnden W irk u n g e in e r so lch en S c h la c k e a u s m a c h e n .
D ie V e rte ilu n g des E is e n s u lfid e s zw isch en verschiedenen S c h lac k en u n d d e r g leic h en E is e n s c h m e lz e is t a b e r nicht im m e r die g leich e, e tw a in d e r W eise, d a ß d a s V erhältnis ( F e S ) : [F eS ] u n v e r ä n d e r t b lie b e , s o n d e rn d ieses V erhältnis k a n n sich v o n S c h la c k e zu S c h lac k e s e h r s ta r k än d ern . So w eiß m a n a u s a n d e re n m e ta llu rg is c h e n V o rg ä n g en 8), daß dieses V e rh ä ltn is ( F e S ) : [F e S ] b e i s e h r b a sisc h e n Schlacken o d e r re in e n S u lfid sc h la c k e n m e is t v iel g rö ß e r is t 'als bei sa u re n S c h la c k e n . D e r W e r t d ie s e r V e rh ä ltn is z a h l h ä n g t eb en , b e i g le ic h e r E is e n s c h m e lz e , g a n z u n d g a r d a v o n ab, w ie d a s E is e n s u lfid v o n d e r S c h la c k e a u fg en o m m e n wird.
S u lfid sc h la c k e n u n d se h r b a s is c h e S c h la c k e n lösen d as E isen
su lfid m e is t b e g ie rig a u f, w ä h re n d s a u re S c h la c k en sich gegen seine A u flö su n g w e h re n u n d o ft a u c h in d e n Z u sta n d s sc h a u b ild e rn S u lfid -S ilik a t e in e s t a r k a u s g e p rä g te N eig u n g zur s) F. K ö r b e r : Stahl u. Eisen 56 (1936) S. 433/44; P. B a r d e n h e u e r und W. G e lle r : M itt. K .-W ilh.-Inst. Eisenforschg. 16 (1934) S. 77/91, sowie besonders W. O e ls e n : U eber die Reak
tionen zwischen Roheisenschm elzen un d Sulfid-Silikat-Schlacke.
M itt. K .-W ilh.-Inst. Eisenforschg. dem nächst.
i . September 1938. K ö rb e r u n d O elsen : E n tsch w efelu n g des R o h eisen s m it S o d a u n d N a tr iu m s ilik a te n . Stahl und E isen. 945
E ntm ischung zu e rk e n n e n g eb en . A ls B e isp ie l h ie rfü r sei erwähnt ein m a l d a s S y s te m F e O -F e S , d a s v o llk o m m e n e M ischbarkeit a n z e ig t, u n d die T a ts a c h e , d a ß E is e n s ilik a t im Sandtiegel n u r g e rin g e E is e n s u lfid g e h a lte , e tw a in d e r G rößenordnung v o n 10 % F e S , a u fz u n e h m e n v e rm a g . Daher is t zu e rw a rte n , d a ß d ie K ie s e ls ä u re a u c h a u f diese Verteilung (6) e in e n e n ts c h e id e n d e n E in f lu ß a u sü b e n kann, in d em sie m it s te ig e n d e m G e h a lt in d e r S c h lac k e das E isensulfid m e h r u n d m e h r in die E is e n s c h m e lz e d r ä n g t.
Dam it ist die W ir k u n g d e r K ie s e ls ä u re a u f d e n E n ts c h w e felungsvorgang ein e z w eifa ch n a c h te ilig e . E in m a l v e r
m indert sie d a s v e rfü g b a re N a tr iu m o x y d u n d h e m m t d a m it die N a triu m su lfid b ild u n g , z u m a n d e re n d r ä n g t sie a u c h n o ch das von d e r S c h lac k e a u fz u n e h m e n d e E is e n s u lfid w ie d er in die E isenschm elze h in e in .
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a ls o : d e sto m e h r E is e n s u lfid , n im m t sie a u c h a u f. B e so n d e rs zu b e a c h te n s in d die ä u ß e r s t h o h e n E is e n - o d e r E is e n s u lfid g e h a lte d e r f a s t k ie s e lsä u re fre ie n S c h lac k en d e r o b e ren K u rv e in B ild 7, die an ze ig e n , w ie b e g ie rig d a s E is e n s u lfid v o n diesen S c h lac k en sch o n b e i se h r k le in e n S c h w e felg e h alten d e r E isen sch m elz e a u fg en o m m e n w ird .
B ei g leic h em S c h w e felg e h alt d e r E is en s ch m elz e, z. B . 0,05 % S, d e r also f ü r die S c h lac k en a u s s a g t, d a ß die „ A k ti
v i t ä t “ o d e r die c h em isch e W ir k s a m k e it o d e r d e r D a m p f
d r u c k o d e r d e r o sm o tisch e D r u c k des E is e n s u lfid e s in ih n e n d e r g leich e sei, e rg eb e n sic h U n te rs c h ie d e im E is e n g e h a lt
— o d er E is e n s u lfid g e h a lt — d e r S c h la c k e v o n 1 % b is 20 % F e (o d e r 1,6 % b is 31,5 % F e S ). So se h r w e rd en also diese G rö ß en d u rc h d a s V e rh a lte n des L ö s u n g s m itte ls v e r ä n d e r t.
U n te r d e r b e g rü n d e te n A n n a h m e , d a s E is e n lieg e in d e r S c h lac k e ü b e rw ie g e n d a ls E is e n s u lfid v o r, k a n n n u n m e h r a u c h in e rs te r A n n ä h e ru n g a n g e g e b en w e rd e n , w ie v ie l S chw efel als N a triu m s u lfid u n d w iev iel S chw efel a ls E is e n s u lfid die E n ts c h w e fe lu n g s sc h la c k e n b e i v e rsc h ie d e n e n E n d - s c h w e felg e h alten des E is e n s u n d v e rsc h ie d e n e n K ie se ls ä u re g e h a lte n , a u s g e d rü c k t d u rc h d a s V e rh ä ltn is N a 20 : S i 0 2 im Z u s a tz , a u fn e h m e n . I n B ild 8 u n d 9 s in d d iese W e rte e in g e z e ic h n e t. D ie sa u re n S c h la c k e n n e h m e n also n u r se h r
2 0 r
I 7' .§
1 0% *
0 0,1 0,2 0,3 0,0 0,5 0,5 0,7 0,8 O#
°/oS im Eisen
Bild 8. D er als N atrium sulfid vorliegende A nteil des Schwefels in den Schlacken. Die K u rv en geben je doch nur die u n tere Grenze dieses A nteils. Sie w urden
nicht gegeneinander abgeglichen.
b) D ie B e u r t e i l u n g d e r V e r s u c h s e r g e b n i s s e . Ohne n ä h e re E in z e lh e ite n zu b e tr a c h te n , d ie in d e r a u s führlichen A b h a n d lu n g 5) zu fin d e n s in d , k ö n n e n diese V er
hältnisse a n H a n d d e r B ild e r 6 bis 9 b e u r te ilt w e rd en . B ild 6 gibt die G e sa m ts c h w e fe lg e h a lte d e r E n ts c h w e fe lu n g s schlacken in A b h ä n g ig k e it v o n d e n E n d s c h w e fe lg e h a lte n d e r E isenschm elzen f ü r v e rsc h ie d e n b a s is c h e S c h la c k e n w ie d er.
Jeder K u rv e is t d a s V e r h ä ltn is N a 20 : S iO a des jew eils gew ählten Z u sa tz es b e ig e sc h rie b e n . B ild 6 i s t in je d e r W eise Bild 1 seh r ä h n lic h u n d u n t e r s tr e ic h t w ie d ieses d e n ü b e r ragenden E in flu ß d e r K ie se ls ä u re a u f d ie v o n d e r S c h lac k e aufzunehm ende u n d d a m it a u s d e r E is e n s c h m e lz e zu e n t
fernende G e sa m tm en g e des S ch w efels.
In B ild 7 w u rd e n d ie G e s a m t e i s e n g e h a l t e d er Schlacke in A b h ä n g ig k e it v o n d e n E n d s c h w e fe lg e h a lte n d argestellt. D a s E is e n lie g t in d ies e n S c h la c k e n n u r als E isensulfid o d e r E is e n o x y d u l v o r. D a b e i i s t d e r A n te il des E isenoxyduls in fo lg e d e r R e d u k tio n s w ir k u n g des K o h le n stoffes a u f die S c h lac k e, n a c h G le ic h u n g (4), w a h rs c h e in lic h gering; e r d ü rfte d e r G rö ß e n o rd n u n g n a c h b e i e tw a 1 b is 2 % FeO liegen.
Die B ild e r 6 u n d 7 s in d e in a n d e r s e h r ä h n lic h , so w o h l in der L age d er ein z eln e n K u rv e n z u e in a n d e r a ls a u c h in d e r A usbildung ih r e r K rü m m u n g z u r A b szisse. I h r V e rg leic h b e s a g t: J e m e h r Schw efel die S c h la c k e b e i g le ic h e m S c h w e fel
gehalt des E is e n s a u f n im m t, d e sto m e h r E is e n , n a c h o b ig em
K JO
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0 0,1 0,2 0,3 0,0 0,5 0,6 0,7 0,8 0,8
°/o S im E isen
Bild 9. Als Eisensulfid vorliegende A nteile des Schwefels in den Schlacken. Die K urven w urden aus den E isengehalten der Schlacken (Bild 7) berechnet. Sie geben die obere Grenze dieses Anteils, wenn also alles Eisen als Sulfid in der Schlacke vorliegt.
w e n ig N a tr iu m s u lf id a u f, d e r in ih n e n e n th a lte n e S chw efel lie g t h a u p ts ä c h lic h a ls E is e n s u lfid v o r. M it s te ig e n d e r B a s iz itä t n e h m e n die N a triu m s u lfid g e h a lte d e r S c h la c k en , g le ic h z e itig a b e r a u c h ih re E is e n s u lfid g e h a lte , s e h r s ta r k zu. A u s d iesen B ild e rn k a n n m a n also d e n d o p p e lte n E in f lu ß d e r K ie se ls ä u re , d ie V e rh in d e ru n g d e r N a tr iu m s u lf id b ild u n g in d e r S c h lac k e u n d d a s H e r a u s d r ä n g e n des E is e n s u lfid e s a u s d e r S c h lac k e in die E is en s ch m elz e, k l a r ü b e rse h e n .
D ie w ic h tig s te E r k e n n tn is b le ib t a b e r die, d a ß d a s E is e n su lfid b e so n d e rs a u c h v o n d e n S c h la c k e n m ittle r e r B a s iz itä t, d ie g e ra d e u n t e r te c h n is c h e n B e d in g u n g e n a u f tr e te n , in g ro ß e r M enge a u fg e n o m m e n w e rd e n k a n n , u n d d a h e r ein g a n z e rh e b lic h e r A n te il d e r u n t e r te c h n is c h e n B e d in g u n g e n e rz ie lte n E n ts c h w e fe lu n g a u f d e m H e ra u s lö s e n o d e r H e r a u s w a sc h e n des E is e n s u lfid e s d u rc h d ie S c h lac k e a u s d e m E is e n b e r u h t. M it d ie s e r E r k e n n tn is v e r s te h t m a n n u n a b e r a u c h s o fo rt die W i r k u n g d e s M a n g a n s . E n t h ä l t d ie E is e n s ch m elze M a n g a n , so w ird z u r H a u p tm e n g e M a n g a n s u lfid a u s d e r E is e n s c h m e lz e h e ra u s g e n o m m e n , d e r E is e n s u lf id g e h a lt d e r S c h lac k e b le ib t w e se n tlic h g e rin g e r, u n d d a m i t w ird a u c h d e r E n d s c h w e fe lg e h a lt des E is e n s b e d e u te n d k le in e r, d a j a d a s G le ic h g e w ic h t d e r M e ta ll- S c h la c k e n - R e a k tio n :
[M n] + (F e S ) £ (M nS ) + [F e]
s e h r w e it a u f d e r re c h te n S e ite lie g t9). D o c h k a n n ü b e r diese 9) F . K ö r b e r : Stahl u. Eisen 56 (1936) S. 433/44 u n d das d o rt angeführte Schrifttum .
