Leiter des wirtschaftlichen Teiles
Dr. e- h-
W. B eu m er, Geschäftsführer der Nordwestlichen Gruppe des Vereins deutscher Eisen und Stahl
industrieller.
S T A H I t u E I S E W
Z E I T S C H R I F T
Leiter des technischen Teiles
£ r e3ng.
0. P e t e r s e n geschäftsführ ndes Vorstandsmirgl ed des
Vereins d utscher Eisenh'iiten-
leute.
FÜR DAS D E U T S C H E EISEN H Ü T T EN W ESEN .
N r. 13. 30. M ä rz 1922. 42. Jahrgang.
Ueber F e h lste llen in B lö c k e n vo n siliziertem Siem ens-M artin-Stahl und d eren V e r m e i d u n g 1).
Von D ire k to r SDr.=3ti9- F- P a c h e r in D ü sseld o rf-R ath .
(Fehlerquellen bei Abstich, Guß form und Gießen. Verfestigung des flüssigen Stahls m der Guß form.
Erkaltung zur Tagestemperatur. Wertung der verschiedenen Fehlerquellen. Gesichtspunkte für die Erkennung der einzelnen Fehlerquellen.)
A. E i n l e i t u n g .
''\ J T 4 h r e n d dem H ü tte n m a n n bei der E r s c h m e l - ' z u n g des Stahls reichliche M ittel zu Gebote stehen, um die chem ischen u n d th erm isch en V orgänge zu überwachen u n d zu regeln, ist der S ta h l n ach dem Verlassen des Stichlochs dem E in flu ß des S ta h l
manns großenteils e n tg litte n ; anderseits a b e r ist die Zahl und B edeutung der F ehlerquellen bis zu seiner Verfestigung und A bkühlung in der G ußform a u ß e r
ordentlich groß. Die a u f diesem W ege en tsteh en d en Schädigungen sind von besonderer w irtsch aftlich er und technischer B edeutung, w eil sie zu m g roßen Teil in unm ittelbaren G efügetrennungen besteh en .
In den folgenden B e tra c h tu n g e n sei n u r der V er
hältnisse eines im Siem ens-M artin-O fen einw andfrei erschmolzenen silizierten S tahls g ed ach t. U nsiliziertes weiches Flußeisen soll in den R ahm en dieser B e tra c h tungen nicht m it einbezogen w erden, d a bei diesem bezüglich des V ergießens u n d E rs ta rre n s v o m sili
zierten (sogenannten ru h ig en ) S ta h l völlig abw eichende Verhältnisse in B e tra c h t kom m en.
Die F ehler verlieren ihre kennzeichnenden M erk
male durch die w eitere F o rm g eb u n g , d u rc h Schm ie
den, W alzen, S tauchen, Ziehen usw . in solchem Maße, daß ein sicherer R ü ckschluß a u f die E n ts te h u n g s ursache m eist n ich t m ehr m öglich ersch ein t. D a ab er anderseits eine sichere E rk e n n u n g d er F eh leru rsach en gerade fü r deren V erm eidung in w eiteren F ä lle n von großer w irtsch aftlich er B ed eu tu n g ist, so m u ß die Festlegung von bleibenden E rk en n u n g sm erk m alen möglichst a n g e stre b t w erden.
Da es sich bei den F eh lern f a s t a u s n a h m s l o s um G e f ü g e t r e n n u n g e n h a n d e lt, m üssen neben der chem ischen auch m echanische u n d m etallo- graphische U ntersuchungen herangezogen w erden, will man nich t G efahr laufen, a u f T rugschlüssen a u f
zubauen.
Die kennzeichnenden M erkm ale sind in m anchen Fällen sogar besser d u rch m akroskopische als d u rch
*) Auszug aus der ®r.'.3ng.-Di*,sertation, vorgelegt der Technischen Hochschule zu Berlin-Charlottenburg.
X I IT .,
m ikroskopische U ntersu ch u n g en zu erkennen. In vielen F ällen g ib t das p ra k tisc h g eü b te Auge den sichersten A ufschluß.
B. H e r s t e l l u n g s a b s c h n i t t e . 1. D e r A b s t i c h .
Z u n äch st soll u n te rsu c h t w erden, inw iew eit die fü r eine E n ts te h u n g von Schlackeneinschlüssen schon im Ofen vorliegende F ehlerquelle, d. i. die m echa
nische W irk u n g von Schlacke u n d S ta h l au fein an d er, von B ed eu tu n g ist.
Zu diesem Zwecke w u rd e n d u rc h E rh itz e n von W asser m it aufschw im m endem Oei verschiedener D ü n n flü ssig k eit L ab o rato riu m sv ersu ch e vorg en o m m en. D ie d u rc h das K ochen erfolgte Z erstäu b u n g des Oels erw ies sich bei dickflüssigem Oel, das m it der zäh en sa u re n Schlacke zu vergleichen ist, ganz e r
heblich s tä rk e r als b e i Oel g rö ß erer D ünnflüssigkeit (der basischen Schlacke vergleichbar).
D ie V ersuche m it Oel u n d W asser g ab e n R ic h t
linien fü r die w eitere U n tersu ch u n g der O fenschlacken selbst. D ie U nterschiede in der Z erstä u b u n g bei d ü n n - u n d dickflüssigem Oel wrare n seh r erheblich, u n d die B eo b ach tu n g en an der dünnflüssigen b a si
schen u n d zähen sa u re n Schlacke stim m te n in vielen P u n k te n m it dem L ab o ra to riu m sv e rsu c h überein, obgleich die G asentw icklung beim E rw ä rm e n des Oels m it der G asentw icklung d u rc h O x y d atio n im Ofen n ic h t ohne w eiteres v erg leich b ar ist.
W enn die in w allender B ew egung * befindliche Schlacke u nd d er S ta h l vo r dem A b stich n ic h t völlig z u r R u h e gekom m en sind, so lieg t die G efahr vor, d a ß Teile d er Schlacke, die schon im Ofen m ech a
nisch z e rs tä u b t wrerden, in den flüssigen S ta h l ge
lan g en u n d d o rt verbleiben, u n d u m g e k e h rt. D aß d u rch eine solche h eftig e B ew egung v o n flüssigem S tah l u n d Schlacke eine Z e rstä u b u n g s ta ttfin d e t, bew eisen die, insbesondere in der sau ren Schlacke, noch k u rz v o r dem A b stich in g roßer M enge Vorge
fun d en en kleinen S tah lk u g eln (vgl. A bb. 1). In der basischen Schlacke w u rd e n w egen ih re r g rö ß eren
62
486 S ta h l u n d E isen . ü e b e r F e h lstellen in B lö c ken . 42. J a h rg . N r. 13.
D ünnflüssigkeit d erartig e Einschlüsse in g eringerer Menge vorgefunden.
Die beim Schmelzen u n te r sau rer Schlacke aus dem S tahlbade austretenden Gase finden e rst bei höherer Spannung A uslab durch die dickere Schlacke, und sie reißen deshalb Teilchen des flüssigen Stahls in größerer Menge m it, die dann aus der zähen sauren Schlacke nicht m ehr so leicht in das Stahlbad zurückzusinken verm ögen wie bei der basischen Schlacke.
Die U ntersuchungen haben gezeigt, daß aber anderseits eine A ufnahm e zerstä u b te r Schlacke in den S tahl in ihrer Menge n u r geringfügig ist, was wohl in dem hohen D ünnflüssigkeitsgrad des Stahls und dem großen U nterschied der spezifischen Gewichte
von Schlacke u nd S tahl b eg rü n d et ist, welche U m stände den Schlackenteilchen den A ufstieg an die Oberfläche erleichtern.
E s w ar zu untersuchen, ob die in der Schlacke befindlichen S tahlteilchen durch mechanische Z er
stäu b u n g in die Schlacke gelangten, oder ob sie etw a einem R eduktionsprozeß der E isensauerstoffverbin
dungen durch den K ohlenstoff entstam m en. W eiter verlangte die verschiedene F o rm der Stahlteilchen in der sauren (reine K ugelform ) gegenüber derjenigen in der basischen Schlacke (runde flache Form ) eine A ufklärung.
Zur K lärung der F rage der H erk u n ft der S ta h l
einschlüsse w urden A nalysen des S tahlbades zu r Zeit der Probenahm e u n d Analysen der Stahleinschlüsse gefertigt. Z ahlentafel 1 zeigt, d aß bei dem sauren V erfahren eine fast vollständige U ebereinstim m ung zwischen Bad u nd Schlackeneinschlüssen herrsch t, w ährend bei dem basischen V erfahren der K ohlen
stoffgehalt unterschiedlich ist. Die kleineren A b
w eichungen in den anderen B estandteilen sind wohl als Analysenfehler in den zulässigen G renzen zu be
trach ten .
D er niedrige K ohlenstoffgehalt der basischen S tah lsp ritzer im Verein m it der L agerung am Boden eines B lasenhohlraum s
lä ß t die A nnahm e des fol
genden V organgs als be
re c h tig t erscheinen. Auch die basischen S tah lein schlüsse rü h re n von m echa
nischer Z erstäu b u n g her, denn sie stim m en a n a ly tisch bis au f den K ohlen
stoffgehalt m it der Z usam
m ensetzung des B ades überein. Die im m erhin erheb
liche H eftig k eit der G asen tw ick lu n g im Ofen läß t auch hier eine Z erstäu b u n g in K ugelform verm uten. Die K ohlenstoffabnahm e ist die Folge der lebhaften oxydierenden W irk u n g der oxydulreichen basischen Schlacke. Die basischen Stahleinschlüsse enthalten selbst w ieder Schlackeneinschlüsse, die nach Gestali u n d F a rb e als O xydule anzusprechen sind. Die Folge dieser E n tk o h lu n g ist eine Gasentwicklung, und d eren Folge ist die B ildung von Schlackenhohl
räum en, in den en sich zu m U nterschied gegen die saure Schlacke die S tah lteilch en nich t im flüssigen Z ustande ons; von der Schlacke umschlossen befinden, sondern sich in dem d u rch die G asentw icklung ent
stan d en en v e rg rö ß e rte n R au m am Boden der Gas
blase zu flachen S tahlkuchen ausbreiten, w elche die F o rm ih rer U m gebung an
nehm en.
D ie U n tersu ch u n g des aus dem Ofen entnom m enen S tahls erg ab sowohl beim sau ren als auch beim basischen V erfahren v erh ältn ism äß ig geringe Schlackeneinschlüsse. Dies ist schein
b a r u n v e re in b a r m it der Tatsache, daß die Schlacke in so sta rk e m Maße durch
se tz t is t von m echanisch zerstäubtem S tahl. E in e E rk lä ru n g für diese T at
sa c h e d ü rfte d arin zu suchen sein, d aß die Bewegungs
verh ältn isse zw ischen der Schlacke u nd dem Stahlbad ihrer ganzen Masse n ach verschieden sind. W ährend die Schlacke zu r Zeit des Kochens d u rch die sie durch
eilenden G asblasen in ih rer G esam theit in stürmische Bewegung v e rse tz t w ird , trifft dies bei dem Stahl selbst n ich t zu, d enn w enn auch die aufspritzende Schlacke beim N iederfallen u n te r die Oberfläche des Stahlbades e in d rin g t, so is t die heftigste Reaktion doch n u r u n m itte lb a r a n d er Trennungsfläche zw ischen S ta h l u n d Schlacke. D er Flüssigkeitsgrad des Stahls ist k u rz vor dem A bstich auch ein so hoher, d aß Schlackenteilchen, die tiefer in das Innere des Bades eingedrungen sein sollten, an die Ober
fläche zu steig en verm ögen, w äh ren d anderseits die Schlacke, vornehm lich w enn sie dickflüssig ist, die Stahlteilchen tro tz des hohen spezifischen Gewichtes festzu h alten v erm ag.
Aus den U n tersu ch u n g en ist der Schluß zu ziehen:
1. E in e heftige B ew egung von S tah l und Schlacke verm ag eine Z erstäu b u n g hervorzubringen, was fü r die V erhältnisse des A bstichs u n d des Gießens von W ich tig k eit ist.
2. Als F ehlerquellen fü r den S tah l können die durch die m echanischen B ew egungen infolge der Gas- Zahlentafel 1. Z u s a m m e n s e t z u n g v o n B a d u n d S t a h l e i n s c h l ü s s e n
in d e r S c h la o k e .
S a u re s V e rfa h re n B a s is c h e s V e rfah re n
c % Mn% Si % 1 P % 1 S % c % Mn%| Si % P% s%
0,86
0,06 0,05 0,031 0,049 0,15 0,23 0,00 0,017 0,035 Stahleinschlüase in d e rS c h la c k e ... 0,91 0,04 1 i
0,06 0,043(0,049 0,03
|
0,23 ! 0,00 0,017 0,042:
Abbildung 1. In saurer Schlacke eingeschlossene X 2 Stahlspritzer.
30. M ärz 1922. ü e h e r F e h lste lle n in B lo c h en . S ta h l u n d E ise n . 487 entwicklung sowohl im basischen als a u ch sau ren
Siem ens-M artin-Verfahren im Ofen selbst erfolg
ten Z erstäubungen — no rm aler Schmelz vorgang- vorausgesetzt — tech n isch als w eniger gefährlich bezeichnet w erden.
Es sind vornehm lich zw ei heftige m echanische Einwirkungen, denen der fließende S tah l bei den Vorgängen des A bstichs un terw o rfen w ird. Dies sind die B e w e g u n g s v e r h ä l t n i s s e b e i m A u s flie ß e n a u s d e m O fe n u n d d e r S t u r z d e s flü s s ig e n S ta h l s u n d d e r S c h l a c k e in d ie G ie ß p fa n n e .
Beim Abfließen des M etalls aus dem Ofen erfolgt die B ild u n g e in e s T r i c h t e r s a n der O berfläehc des Ofeninhaltes u n m itte lb a r oberhalb des A bstich
loches. L aboratorium sversuche m it Oel un d W asser bei einem au frech tsteh en d en u n d schrägliegenden Gefäß, m it un terem A uslauf versehen, ließen e r
kennen, daß das Oel in F o rm eines d ü n n en F ad en s gleichzeitig m it dem W asser zum A blauf gelangen kann. Form un d Lage des Gefäßes bedingen die mehr oder w eniger große G efahr der innigen M ischung.
Die Flüssigkeit v e rlä ß t die A uslauföffnung in d reh en der Bewegung, w odurch die E m ulsion des Oels im Wasser gefördert w ird. Diese V ersuche m it Oel un d Wasser geben einen g u te n A nhalt zum S tu d iu m der Verhältnisse beim A b stich des S tahls aus dem Schmelzofen. H ier d ü rfte auch eine w ichtige F e h le r
quelle für die Schlackeneinschlußgefahr, sow eit w irk liche Ofenschlacke in B e tra c h t k om m t, liegen.
Sowohl der feststehende als au ch der k ip p b are Martinofen zeigt beim A bstich eine Z eitspanne, während der S tah l un d Schlacke gleichzeitig den Ofen verlassen. D aß eine gleichzeitige stürm ische Bewegung beider Stoffe der E m ulsion förderlich ist, liegt klar auf der H and. V ersuche m it Oel u n d W asser versinnbildlichen auch hier die in B e tra c h t k o m menden V erhältnisse (vgl. Abb. 2).
Die B eobachtungen v o rsteh en d er L a b o ra to riu m s
versuche, auf die V erhältnisse beim A bstich des Stahls aus dem M artinofen ü b ertrag en , ergeben folgendes:
Sowohl beim feststehenden als a u ch b eim k ip p baren Ofen liegen im A bstich große m echanische Fehlerquellen hinsichtlich der Z erstäu b u n g der O fen
schlacke. Bei B eginn des A bstichs liegen die V er
hältnisse beim feststehenden Ofen g ü n stig er, d a keine Ofenschlacke zum A b lau f k o m m t (vgl. A bb. 2, f und g). D urch rasches A nkippen k an n ab e r au ch beim kippbaren M artinofen die Schlacke schnell am Ablaufen g eh in d ert w erden.
Bei langsam em A ngießen k a n n beim K ippofen eine ganz erhebliche Schlackenm enge vo r dem S ta h l m die Pfanne laufen u n d am P fan n en b o d en e rs ta rre n . Wenn dann der n a c h stü rz e n d e S ta h l diese am Pfannenboden befindliche Schlackenschicht e rst bei erheblicher F üllung der P fan n e v o m B oden ab lö st, so vermag die plötzlich im A ufsteigen begriffene Schlacken menge, insbesondere bei w eichem F lu ß eisen, heftige explosionsartige R eak tio n en und d a m it eine erneute Quelle der E m u lsio n von Schlacke zu erzeugen. Aus diesem G runde is t ein schnelles An- kippen ratsam .
D er w eitere G ießvorgang beim K ippofen e n th ä lt bis k u rz v o r seiner B eendigung keine n en n en sw erten Fehlerquellen bezüglich der Schlackeneinschlüsse, d a auch die A uslaufgeschw indigkeit reg elb ar ist. E in e d erartig e R egelung der A usf'ußgeschw indigkeit is t beim feststehenden Ofen n u r in ganz b esch eid en em Maße d u rch re c h t unvollkom m ene M ittel, z. B. V or
h alten eines a n einer S tan g e befindlichen P fro p fen s von der E in s a tz tü r e aus, m öglich. Die A u slau f
geschw indigkeit u nd d am it die H e ftig k e it d er m e c h a nischen W irk u n g ist bei dieser O fe n b a u a rt von den A bm essungen des A bstichlochs ab h än g ig .
D en V orteilen, die der feststeh en d e O fen in b ezu g a u f V erm eidung der G leichzeitigkeit bzw . der V or
zeitig k eit im A blauf von Schlacke beim B eginn des A bstiches gegenüber dem k ip p b a re n Ofen b esitzt, s te h t a m Schlüsse des A bstichs der N achteil gegen-
Abbildung
2
. Versuche mit Oel und Wasser.über, daß, insbesondere bei ausgeschm olzenem S tic h loch, Schlacke u n d S tah l den Ofen gleichzeitig v e r
lassen (vgl. A bb. 2, f u n d g). Zu diesem Z e itp u n k t erfo lg t die h au p tsä c h lic h ste M ischung vo n S ta h l u n d Schlacke. Diese B eobachtung, m it der gleichzeitigen E rk e n n tn is der V orteile der R eg elb ark eit der A b la u f
v erh ältn isse d u rc h den K ippofen, g ib t einen F in g e r
zeig fü r die H erstellu n g d erjenigen S tah lso rten , die- h o ch w ertig en Zw ecken dienen sollen u n d d esh alb nach M öglichkeit frei vo n Schlackeneinschlüssen sein m üssen.
Die T ric h te rb ild u n g im Ofen beim A blauf des S tahls einerseits, die T atsach e anderseits, d a ß a m Schlüsse des A bstichvorgangs die H a u p tg e fa h r fü r die- M ischung von S ta h l u n d Schlacke e in tritt, lassen es- g eb o ten erscheinen, das A blaufen des S tahls vor E in t r i t t dieser gefährlichen V erhältnisse zu v e rla n g sam en, nötigenfalls völlig ab zu b rech en , um zu v e r
hin d ern , d a ß der zu e rst in R ein h eit abgelaufene S ta h l d u rc h die in den le tz te n A ugenblicken des Abstichs, ein tre te n d e E m u lsio n v erd o rb en w ird . Die M ög
lich k eit h ierzu g ib t in e rste r Linie der K ippofen, d a
488 S ta h l u n d E lsen . ü e h e r F eh lstellen in B lochen. 42. J a h rg . N r. 13.
erstens durch die K ippraöglichkeit die B adtiefe am Schluß des A bstichvorgangs erhöht und zw eitens d as A uslaufen geregelt und zu jedem beliebigen Z eit
p u n k t u n terb ro ch en w erden kann. D a aber die Schlackendecke in der Pfanne ein w ichtiger Schutz gegen die A bkühlung durch die L uft ist, sind v o r
g enannten M itteln gewisse Grenzen gesetzt.
Die beim A bstich au ftreten d en m echanischen K räfte, denen die beiden K örper Schlacke un d S tahl o ft gem einsam unterw orfen w erden, sind so überaus heftig, d aß es wohl keines Beweises bedarf, daß in dieser H erstellungsspanne eine gew altige F eh ler
quelle in der G efahr der Schlackeneinschlüsse be
ste h t. E s w urde versucht, aus dem durch die Rinne fließenden Stahl Proben zu entnehm en, um ihren G ehalt a n Schlackeneinschlüssen festzustellen. Die H eftigkeit der Bewegung vereitelte aber die P ro b e
nahm e.
E n g m it dem A bstich verbunden ist die R i n n e , d urch die der flüssige S tahl der Gießpfanne zugeführt w ird. Zu sta rk e N eigungen erhöhen die m echa
nischen K räfte u nd Geschwindigkeiten un d d am it die M öglichkeit einer V erschlackung des feuerfesten M aterials. H ochgebaute Pfannen sind ungünstig wegen der überflüssigen Vergrößerung des D ruckes, u n te r dem nachher beim V ergießen der S tahl die Stopfenöffnung der Pfanne verläß t.
D ie z e rstäu b ten Teile h<n der Ofenschlacke und d e r unterw egs aus dem Abschmelzen des feuerfesten M aterials gebildeten Schlacke w erden in dem fast v ierm al spezifisch schwereren, in der P fan n e be
findlichen S tah l aufzusteigen versuchen, aber n u r einem Teil w ird dies in der kurzen Z eitspanne, die ihnen aus T em peraturgründen vor dem eigentlichen G ießen gegeben w erden kann, gelingen. Die große Menge ganz fein zerstäu b ter Schlacke w ird dies tro tz des greßen U nterschiedes im spezifischen Gewicht infolge ihrer F einteilung nich t verm ögen. Is t die S ta h lte m p e ra tu r un d d am it der F lüssigkeitsgrad norm al, so w ird es dem größten Teil der Schlacken
em ulsion w ohl gelingen, bis an die Oberfläche des S tahls oder doch wenigstens bis nahe an diese zu ge
langen. N ur geringe V erm inderungen der S ta h l
te m p e ra tu r w erden aber das Aufsteigen der Schlacken
teilchen u n günstig zu beeinflussen verm ögen. D er S tah l w ird dem nach in der Pfanne nicht in allen seinen Teilen in gleichem Maße durch Schlacken
teilchen v eru n rein ig t sein. D er größte G ehalt an em ulgierter Schlacke w ird sich im oberen Teile des Stahles befinden. Die V erschlackung des P fan n en m auerw erks w ird, soweit es die Pfannen w and ungen betrifft, bei ru h ig stehender Stahlm asse tro tz langer B erührung m it dem flüssigen S tahl nich t allzu ge
fährlich sein, da keine V eranlassung vorliegt, d aß die v erschlackten Teile in das S tahlbad eindringen. U n
g ünstiger aber liegen die Verhältnisse am P fan n en boden, von dem verschlackte Teile durch die K ra ft des A uftriebs zu r Pfannenoberfläche zu gelangen suchen. In diesem Falle handelt es sich ab er nicht um fein em ulgierte Schlacke, sondern meist um größere Schlackenteile, die denW eg durch den S tahl mach oben ung eh in d ert finden.
A ehnlich den V erhältnissen im Ofen zur Zeit des A bstichs liegen die B ew egungsvorgänge beim OefTnen des G ießstopfens der P fanne. Einerseits verringert die große H öhe der S tah lsäu le die Gefahr der vorhin besprochenen T rich terb ild u n g , anderseits aber wird der große D ru ck der hohen S tahlsäule eine gewaltige m echanische W irk u n g des aus dem Stopfenloch aus
tre te n d e n S tah lstrah les a u f dessen unm ittelbare Um
gebung, den P fan n en b o d en u n d den feuerfesten Stopfen selbst, au sü b en . D er letzte Teil des Pfannen
in h a lts ist der S au g w n k u n g des sich bildenden T richters unterw orfen.
Als V orbeugungsm aßregel gegen die Fehler der Schlackenem ulsion ist beim E in b rin g en des flüssigen Stahls d urch die R inne in die G ießpfanne die Ver
m eidung aller u n n ü tz e n U rsachen stark er mecha
nischer Bew egung zu nennen. Ueberflüssig schräge R innen u n d u n n ö tig hoch g e b au te Pfannen müssen verm ieden w erden. A uch ist besonderes Augenmerk a u f die F eu e rb e stä n d ig k e it und mechanische Festig
k e it des feuerfesten M aterials der Rinne und der.
P fan n e zu legen. F e rn e r m u ß jede Spur von Feuchtig
k eit v erm ieden w erden, d a diese die Ursache zu einer G asentw icklung u n d d a m it zu unruhigem Guß und schließlich zu B lasenbildung sein kann.
2. D ie G u ß fo rin .
Die Fehler, die d u rch die G ußform bew irkt werden können, sind teils u n m itte lb a r, teils m ittelbar ent
standene. Zu ersteren sind alle jene Herstellungs
fehler der G uß form selb st zu rechnen', welche teils in ung en au en F orm en, teils in unsachgem äßem Ab
g u ß der F o rm oder auch in der unrichtigen Wahl des zu ih rer H erstellu n g verw endeten Roheisens liegen. A uch gehören h ierh in jene Fehler, welche d u rch m an g elh afte Z u rich tu n g der Gußform-Ober
flächen en tsteh en . Schließlich kön n te als unmittel
b are Fehlerquelle a u ch die W ahl unrichtiger Ab
m essungen der G ußform g en an n t werden.
D er Zweck der G ußform ist zunächst, den flüs
sigen S ta h l in jene A bm essungen zu bringen, welche fü r die W e iterv erarb eitu n g u n te r Berücksichtigung der zu r A nw endung gelangenden AVerkzeuge, wie AValzen, Pressen. H äm m er usw., u nd der gewünsch
te n E n d fo rm des herzustellenden Gegenstandes die g ü n stig ste is t; w eiter a b e r ü b t die Gußform auch einen w esentlichen E in flu ß au f die Verhältnisse bei der V erfestigung des S tahls aus.
D en zerstö ren d en W irk u n g en der heftigen mecha
nischen B eanspruchungen d u rch den flüssigen hoch
e rh itz te n S ta h l m u ß die G ußform widerstehen;
d er A usw ahl des zu G ußform zw ecken verwendeten E isens m u ß deshalb die g rößte Sorgfalt gewidmet w erden.
Als h au p tsäch lich ste Fehlerquellen ungenauer F o rm g eb u n g sind w indschiefe Gußformflächen und u ngerade K a n te n der G ußform zu nennen.
In der G u ßform vollzieht sich die hochwichtige V erfestigung des S tah ls, die m it einer Schwindung v erb u n d en ist. W enn w indschiefe Flächen und schiefe K an ten oder erhebliche Fehlstellen der Gußform
oberflächen der Schw indung des Stahls Widerstand leisten, en tsteh en im S tahlblock Gefügetrennungen
3U. m arz H euer v erusiellen in B lochen. S ta h l u n d E ise n . 489 schlimmster A rt. D adurch, d a ß der S ta h l w ährend
seiner Verfestigung eine V olum enverm inderung e r
fährt, während der lich te R au m der G u ßform in folge Erw ärm ung eine V ergrößerung erleidet, b ild et sich rasch ein Z w ischenraum zw ischen der G u ß formfläche und der neu e n ts ta n d e n e n fetahlblock- fläche, wodurch die G efahr des W id ersta n d es w in d schiefer Flächen etw as a b g e m in d e rt w ird.
Als m ittelbare Fehlerquelle der G ußform ist auch noch die F euchtigkeit zu nennen, die den G u ß fo rm flächen anhaftet, sei es F e u c h tig k e it aus der L uft, sei es solche, w elche aus jenen M itteln sta m m t, die angewendet w erden, u m die G ußform oberfläche cor den E inw irkungen des flüssigen S tahls zu schützen. F euchte G ußform flächen haben B lasen bildungen an den B lockoberflächen zu r Folge.
3. D a s G ie ß e n .
Das Gießen kan n erfolgen: 1. „ ü b e r die S ch n au ze“ , 2. fallend, 3. steigend. Jed e dieser G ieß arten zeigt Vor- und N achteile.
Da die O fenschlacke (m it A usnahm e der em u l
gierten Schlacke) die Stahloberfläche in der P fan n e bedeckt, ist durch ein E n tle e re n d er P fa n n e d u rch den Pfannenboden die M öglichkeit gegeben, eine ofenschlackenfreie E n tle e ru n g des P fan n en in h alts zu bewirken.
Bei der E in b rin g u n g des flüssigen Stahls in die Gußform komm en als F eh lerq u ellen vorn eh m lich in B etracht: die m echanischen W irk u n g en des ein- fallenden oder aufsteigenden S tahls u n d die m it außerordentlicher W ich tig k eit fü r die nachfolgende Verfestigung des Stahls in der G ußform a u ftre te n d e n Ungleichmäßigkeiten in den T e m p e ra tu re n der ein
zelnen Teile des gegossenen Blockes. D iese bei den verschiedenen G ießarten au ß ero rd en tlich verschie
denen W ärm everhältnisse stehen in engstem Z u sammenhang m it den allerw ich tig sten F ehlerquellen, das sind jene, denen der flüssige S ta h l w äh ren d seiner Verfestigung in der G ußforrn au sg esetzt ist.
Der f a l l e n d e G u ß ist m it den g rö ß te n m ech a
nischen W irkungen v erbunden, die eine R eihe F eh ler zeitigen können. T rä g t der fallende G uß einerseits das Kennzeichen der u nsauberen O berflächen, so sind ihm anderseits ganz bedeutende V orteile th e r mischer N atu r eigen. D er fallende G uß b rin g t im
\ erlauf des Gießens stets frischen heißen S ta h l an die in der G ußform aufsteigende O berfläche, diese stets in g u t flüssigem Z u stan d e e rh a lte n d , und schließlich bei beendetem G uß befindet sich der heiße Stahl am K opfe des S tahlblocks, w ohin er hinsichtlich der beim E rs ta rre n ein treten d en S chw in
dungsverhältnisse g eh ö rt. Bei G ußform en kleinerer Querschnitte t r i t t die G efahr ein. d a ß der einfallende flüssige S tahl die G ußform v e rle tz t, w odurch der Möglichkeit der A nw endung des fallenden Gusses für kleine Blöcke eine G renze g esetzt ist.
Auch der s t e i g e n d e G u ß h a t seine V orteile;
er ist aber keinesfalls frei von Fehlerquellen. D as Einbringen des flüssigen S tahls d u rch K an äle vom Gußformboden aus b e d in g t die V erw endung feu er
festen M aterials, eine re c h t u n an g en eh m e F ehler- Quelle, die zu Schlackeneinschlüssen V eranlassung
geben k an n . D em gegenüber s te h t d er V o rteil der O berflächenreinheit der Blöcke, d a alle F o lg en des h eftigen Falles des S tahls, w ie solche dem fallenden G uß an h aften , ausscheiden. D ie G efahr des A n
gießens der G ußform is t ab er beim steig en d en G uß k a u m geringer als beim fallenden.
D ie O berflächenreinheit der Blöcke beim ste ig e n den G uß is t ab er d urch eine an d ere ern ste F e h le r
quelle schw er e rk a u ft, denn w äh ren d der fallende G uß den heißesten S ta h l a n den jew eilig oberen B lockteil b rin g t u n d schließlich fü r frischen S tahl im K opf des Blockes so rg t, k e h rt der steig en d e G uß diese V erhältnisse ins u n g ü n stig e G egenteil u m . Bei geringen L ängenabm essungen der Blöcke, geringen G ew ichten u n d d a m it geringer Z eitd au er des G ießens tr e te n diese N achteile n ic h t so sehr in die E rsc h e i
nu n g . Bei der V erfestigung größerer, steigend g e gossener S tahlblöcke e rg ib t sich ab er die B edeu
tu n g dieser Fehlerquelle einer u n rich tig en T em p era
tu rv e rte ilu n g .
D er E i n f l u ß d e s W a s s e r d a m p f e s a u f flüs
sigen S ta h l ist eine n ic h t m inder ernst einzuschätzende F ehlerquelle, ebenso w ie die leider n ic h t zu u m gehende N o tw en d ig k eit der V erw endung feuerfesten M aterials. Schon geringe F eu ch tig k eitsm en g en in B erü h ru n g m it flüssigem oder e rs ta rre n d e m S ta h l geben V eranlassung zu r B lasenbildung. D ie F e u c h tig k e it k an n eine solche sein, w elche m it der V er
w endung von feuerfestem M aterial zu sam m en h än g t:
sie k a n n ab er au ch eine F olge vo n N iederschlägen aus der feu ch ten A tm o sp h äre sein. D ie S chw ierig
keiten des völligen A ustreibens des W assers d u rch Trocknen sind n ic h t zu u n tersch ätzen . G u t g e tro c k n ete Guß form en, die län g ere Z eit vor dem G u ß stehen, nehm en aus der L u ft oft erhebliche M engen ko n d en sierten W asserdam pfes auf. G eringe ö rtlich e F e u c h tig k e it bei ru h ig stehendem S tah l w irk t anders als größere F eu ch tig k eitsm en g en , m it denen d e r S ta h l beispielsw eise in der R inne oder in den K an älen bei steig en d em G uß in B e rü h ru n g k o m m t. B ei fließendem S ta h l sind die Einflüsse w eniger e rh e b lich, da die B e rü h ru n g szeit der einzelnen S ta h lte ile m it den W asserd am p f ab g eb en d en U m geb u n g en d u rch die B ew egung v erh ä ltn ism ä ß ig k u rz is t u n d die hohe T e m p e ra tu r des S tahls ein E n tw eich en des g e b ild eten W asserdam pfes bzw . der d u rch Z ersetzung g eb ild eten Gase erm öglicht.
E rh eb lich e M engen von F e u c h tig k e it im P fa n n e n m auerw erk sind bedenklich. D er S ta h l b elin d et sich in der P fan n e in R u h e; die E in w irk u n g der H itz e d er S tah lm asse is t von lä n g e re r D au er, u n d d a a n d erseits die E n tfe rn u n g der F e u c h tig k e it des P fan n en m au erw erk s m eist n u r oberflächlich e rfo lg t ist, w ird der g eb ild ete W asserd am p f, insb eso n d ere vom P fan n en b o d en aus, sow eit er n ic h t d u rc h a b sichtlich im P fa n n e n m a n te l vorgesehene F u g e n n ach a u ß e n entw eichen k an n , den W eg d u rc h die flüssige S tahlm asse suchen.
D ie oft erhebliche D au er der E n tle e ru n g d e r P fan n e lä ß t der F e u c h tig k e it Z eit z u r D a m p fe n t
w icklung, u n d N ässe w ird aus diesem G ru n d e im P fa n n e n m a u e rw e rk eine F eh lerq u elle zu u n ru h ig e m
490 S ta h l u n d E isen . ü e h e r F e h lste lle n in BlocKen. uaurg. n r . ia . G uß u nd sp ä te re r B lasenbildung im S tah l sein.
In übergroßen F euchtigkeitsm engen k a n n sogar eine E xplosionsgefahr liegen. F eu ch tig k eit, der in der P fan n e oder in den K analsteinen die ganze Schm el
zung ausgesetzt w ar, verm ag, wie B eobachtungen ergaben, sogar säm tlichen aus dieser Schm elzung erzeugten Stahlblöcken Blasenfehler beizubringen.
E ine rasche A bkühlung des gegossenen Stahls zwecks schneller V erfestigung ist anzustreben.
Diesem Zweck w ürde eine kalte G ußform dienlich sein. Die E rfa h ru n g h a t aber ein A nw ärm en der G ußforin zur R egel gem acht. W enn h ierm it auch einesteils der Zweck verfolgt w ird, die G ußform vor dem Zerspringen zu schützen, so d ü rfte der w ich tig ste G rund der A nw ärm ung die V erm eidung von F eu ch tig k eit sein. Die restlose T rocknung der M ittel zum Schutz der G ußform oberfläche ist in den sel
ten sten Fällen erreichbar.
W ü rd e m an ab er zu m Zwecke d er schnellen V er
festigung des Stahls k a lte G ußform en verw enden, so w ird sich aus der feuchten A tm osphäre W asserdam pf a n den G ußform w andungen festsetzen. Im allge
meinen erzeugen örtliche nasse Stellen der G ußform auch örtliche blasige Stellen, doch verm ag eine größere Menge örtlicher F eu ch tig k eit auch a u f die w eiter vom H erde der Fehlerquelle abliegenden S tah l- teiie einzuw irken.
ln der Bewegung des flüssigen Stahls w ährend seines Einfließens in die G ußform lieg t die U rsache zu einer Reihe von Fehlern, die zw ar m eist n u r als Oberflächenfehler anzusprechen sind, aber dan n von größerer B edeutung sein können, w enn sie bei der W arm v erarb eitu n g n ich t rech tzeitig e rk a n n t u n d entfern* w erden.
L ä u ft z. B. ein S tra h l heißen Stahls längere Zeit gegen ein u n d dieselbe Stelle der gußeisernen F orm , so k ann das G ußeisen a n dieser Stelle aufgelöst w erden, un d es e n tste h t eine v e rtie fte Stelle in der Gußform oberfläche. Is t der G uß beendet, so w ird die Vertiefung in der G ußform oberfläche durch flüssigen S ta h l ausgefüllt sein, der sich d ann an jener Stelle m it dem in Lösung befindlichen G ußeisen v erb in d et.
E s w ird bei G ußblöcken größerer G ew ichte eine örtliche K ohlung durch das G ußeisen e in treten können, wodurch im fe rtig e n Schm iedestück h a rte Stellen erzeugt w erden. D ie beim E rk a lte n s t a t t findende V olum enveränderung von Block u n d G u ß form , die ein Ablösen der Block- u n d K okillenober
flächen voneinander zur F olge h a t, k a n n ein A us
reiß en von G ußeisenteilen aus der G ußform an jenen S tellen verursachen. Meist ab er ist der Stahlblock m ehr oder weniger m it der v erletzten G ußform ober- fläche verschw eißt, so daß Block un d G ußform m it G ew alt g e tre n n t w erden m üssen. In diesem Falle b ild et die sta rre V erbindung zw ischen G ußform u n d Blockoberfläche an jener Stelle ein H in d ern is fü r das S chrum pfen des in der V erfestigung befindlichen S tahlblocks, was die E n tste h u n g von M a te ria ltre n nungen verursachen kann, insbesondere dann, w enn das A ngießen an m ehreren Stellen gleichzeitig erfolgt ist (vgl. i\b b . 3. b un d c). Die U n tersu ch u n g einer R eihe d erartig ..angegossener“ Blöcke h a t ergeben.
d aß die K ohlenstoffanreicherung n u r dann eine n ennensw erte ist, w enn G ußeisenteile fest einge
schw eißt u n d bei gew altsam er T rennung von Guß- fo im u n d Block m it ausgerissen w urden. Im all
gem einen h a t die V ornahm e vergleichender Kohlen
stoffbestim m ungen u n m itte lb a r neben der ange
gossenen Stelle u n d der Fehlstelle selbst keine Kohlen
stoffanreicherung von p rak tisch e r Bedeutung er
geben. A bb. 3. d und e zeigen W arm risse durch v erh in d erte S chru m p fu n g , u n d zw ar d infolge Guß
form fehlers. e infolge u n ach tsam en Gießens ent
stan d en .
Anders ist es m it den vorerw ähnten Schrum pf
rissen, die bei angegossenen Stellen größerer Ab
messungen ziem lich tie f u n te r die Blockoberfläche reichen. D erartig e Stellen zeigen beim Abhobeln auch m eist B lasenbildung, die einesteils durch eine
a.
Abbildung 3. Schematische Darstellung verschiedener Fehlerarten.
R eak tio n der m etallischen O berfläche des Gußeisens m it dem flüssigen S ta h l zu erk lären ist, anderseits aber au ch e rk lä rt w erden k a n n durch die Beobachtung, d aß rau h e G ußform oberflächen ü b erh au p t den auf
steigenden G asblasen w äh ren d des Gießens Hinder
nisse in den W eg legen u n d die B lasen festzuhalten verm ögen (vgl. A bb. 3a).
Vorzugsw eise beim fallen d en G uß w ird durch den heftigen E in s tu rz des S tahls in die Gußform ein Zer
teilen des S tahls sta ttfin d e n . Die H eftigkeit de>
«aus dem S topfenloch d er P fa n n e u n te r dem Druck d er S tah lsäu le a u stre te n d e n M etalls lä ß t sich zwar bei fallendem G uß etw a d u rch eine zwischen Pfanne und G ußform eingeschaltete, oben offene, unten mit A uslauf versehene W anne w esentlich m ildern; trotz
dem a b e r ist, besonders bei langen Gußformen.
d er vom S tah l im freien F a ll zu durcheilende Weg groß genug, um neben der Z ersplitterung de« Strahls in kleine Teile eine s ta rk e A bkühlung und Oxy
d a tio n der S ta h lsp ritz e r d u rch die L uft zu erzeugen.
Die a u f dem G ußform boden aufprasselnden und zu
rü ck g esch leu d erten S tah lteile w erden teilweise die G u ß form w andungen treffen un d sich an diesen zu
«inein schalenartigen U eberzug vereinigen, den der im weiteren V erlauf des Gießens höher steigende S tahl zu lösen versucht. W egen der s ta rk e n O x y d atio n der Schalen w ird ein völliges A ufschm elzen nicht erfolgen können; es w ird d an n n u r eine lose U m hüllung und E inschließung dieser als F rem d k ö rp er wirkenden S tahlteile erfolgen, w o d u ich zu m m in desten Schönheitsfehler, oft ab e r au ch tiefergehende ernste M aterialtrennungen entstehen (vgl. A bb. 3, i).
Zur G ruppe dieser A rt O berflächenfehler gehören auch die auf der Oberfläche steig en d gegossener Blöcke häufig vorkom m enden, erh ab en a u f der
Abbildung 5. Gefügebild einer „Mattschweiße“.
Blockoberfläche liegenden la n d k a rte n a rtig e n Stellen.
Die auffallende E rsch ein u n g , d a ß diese Stellen, die deutlich erk en n b ar an den G ußform oberflächen anlagen, gegen die u n m itte lb a r danebenliegenden, dcch ebenfalls an der G ußform w andung e rs ta rrte n Teile eine erhabene L ag# h aben, ist d u rc h folgenden Vorgang zu erk lären : Bei besonders stü rm isch fallendem G uß w ird die jew eilige M etalloberfläche in heftige wellenförm ige Bew egung v e rse tz t, w odurch sich an m anchen Stellen d er G u ß fo rm w an d u n g stiefelschaftartige S tah lan sätze bilden. Diese schrumpfen, da vo rzeitig ab g e k ü h lt, b ereits, w enn die höhersteigende Stahlm asse sie erreich t h a t, u n d bilden eine T rennungsfuge a u f der G ußform , in die der nachkom m ende S tah l von oben einfließt. D a
V organg ist folgender: D er erste S tahl, der beim steigenden G uß aus den G u ß k an älen in die G ußform gelangt, ist au f seinem W eg s ta rk a b g ek ü h lt. E s b ed arf einer gew issen Zeit, bis d er ein- fließende S ta h l seine U m gebung in dem M aße e r
w ä rm t h a t, d aß eine erhebliche A bkühlung d es
selben n ich t m ehr erfolgt. D er nu n m eh r ein treten d e heiße, dünnflüssige S tah l tr e ib t die m a tte Stahlm enge n ach oben, w obei die R eibungsw iderstände an den G ußform w andungen eine V erzögerung des Aufstiegs bew irken. H ierd u rch w ird der heiße S tah l den m atten
Abbildung b. X 1/1 Geschmiedete „Mattschweiße“.
S ta h l überholen u n d die oben schw im m ende dicke S tah lsch ale w ird dabei vom heißen S ta h l m ehr oder w eniger d u rch b ro ch en w erden. Is t die A bkü h lu n g u n d O x y d a tio n der m a tte n S tah lsch ich t n ic h t allzu w eit v o rg e sc h ritte n , so w ird der heiße S ta h l die schw im m ende K ru ste aufzuschm elzen verm ögen;
an d ern falls w ird er sie n u r einschließen, ohne m it ih r ein G anzes zu b ild en (vgl. A bb. 3, h).
D ie . . K a l t s c h w e i ß e “ , die a u f diese W eise e n t
s te h t. h a t ih ren A u sg an g sp u n k t fa st im m er a n den s ta r k ab k ü h len d e n G u ß form w andungen, u n d die O berflächen d e ra rtig e r, steig en d gegossener Blöcke zeigen d e u tlic h die K ennzeichen des m ühsam en K lettern s m a tte n S tahls (vgl. Abb. 3. g). Diese F eh ler tre te n in e rster L inie bei steigend gegossenen
30 m arz ü t ü. o e o e r je e n tste llen in B lö c ken . S ta h l u n d E ise n . 491
A b b i l d u n g 4. A n s i c h t e i n e s s e h r m a t t s t e i g e n d g e g o s s e n e n Blocks. x 1/13 können (vgl. A bb.
d erartig e Stellen häufigSclu um pf- risse erzeugen, die ziem lich p a r allel zu den la n d k a rte n a rtig e n U m rissen verlaufen, sind sie im m erhin beachtensw erte O ber- fläehenfehler (vgl. A bb. 3, m ).
Schon w ährend des Gießens k a n n also eine V erfestigung ein
zelner Teile des Stahls erfolgen.
Dies xi iS t au ch bei den sogenann
te n „ M a t t s c h w e i ß e n “ zu, die sow ohl beim steigenden als auch beim fallenden G uß Vorkommen 3. g u nd h). D er E n tste h u n g s-
492 S ta h l u n d E isen . T e stste llu n g v o n F e h lste lle n im S ta h l. 42. J a h rg . N r. 13.
Blöcken un d bei kleineren Q uerschnitten auf; hier können sie ganz bedenklichen U m fang annehm en.
Fallend gegossene Blöcke, bei denen die V erhält
nisse des Gießens der E n tsteh u n g dieser F ehler u n günstig sind, zeigen derartige M attschw eißen nur in selteneren Fällen.
Abb. 4 zeigt einen steigend gegossenen Block von 300-m m -A chtkant. Die deutlich erkennbare M a tt
schweiße reich t als G efügetrennung bis tie f u n te r die Oberfläche. Die g la tt aufeinanderliegenden
Oberflächen zeigen eine O berflächenentkohlung durch:
E in w irk u n g der L u ft. W ie aus Abb. 5 hervorgeht, sind a b er keine nennensw erten Schlackeneinschlüsse vor
handen. Abb. 6 zeigt als E rg eb n is derVerschm iedung dieser Fehlstelle eine völlige T rennung des Gefüges.
D ie M aterialtren n u n g en , die u n ter dem Namen W a r m r i s s e b e k a n n t sind, sollen, da sie großenteils m it der V erfestigung des Stahls Zusammenhängen,, an sp äterer Stelle besprochen w erden.
(Fortsetzung folgt.)
G rundlagen für die Feststellung von F e h lste llen in Stahl mittels R ö n tgen strah len .1)
Von ® r.= $ng. E . H . S c h u l z in D o rtm u n d .
(Mitteilung aus dem Werkstoffausschuß des Vereins deutscher Eisenhüttenleute.) ( Apparatur fü r die Durchleuchtung mit Röntgenstrahlen. Feststellung von Fehlstellen. Ergeb
nisse. Durchleuchtungstiefe. Untersuchung von Schweißstellen.)
| \ J
ach den b isla n g vorliegenden E rfa h ru n g e n ü b er ' die U n te rsu c h u n g von M etallen m itte ls R ö n t- g e n s tra h le n s te h tw o h l a u ß e r Zw eifel, daß die H a u p tan w en d u n g fü r die n ä c h ste Z eit in der E rfo rsc h u n g d e r S tr u k tu r nach dem V o rg an g von L au e, D ebye u .a.
b esteh en w ird ; im m erhin a b e r w urde und w ird daneben h äu fig in V eröffentlichungen — besonders au ch im A u slan d e — au f die p ra k tisc h e A nw endung
Abbildung 1. Versuchsanordnung.
d e r R ö n tg e n s tra h le n z u r F e s ts te llu n g von F e h l
s te lle n hingew iesen. B eispielsw eise h a t auch die d eu tsch e H e e re s v e rw a ltu n g im K rieg e die F r a g e e r ö r te r t, ob bei d e r P rü fu n g und A bnahm e von M u n itio n s-W e rk sto ff n ic h t R ö n tg e n stra h le n zu H ilfe g ezo g en w e rd e n k ö nnten.
D ie B e sc h rä n k u n g e n , die e in e r solchen A nw en
d u n g vo n v o rn h e re in e n tg e g e n ste h e n , sind a b e r, wie v ielfach au ch schon b e k a n n t, se h r gro ß . So k an n v o r allem die D u rc h le u c h tu n g von M etallen, b e so n d ers bei höherem A to m g ew ich t, n u r auf d e r p h o to g ra p h isc h e n P la tte a u s g e w e rte t w erden, weil die s u b je k tiv e B eo b ach tu n g v e rs a g t. E s is t w e ite r
hin von w e se n tlic h e r B e d eu tu n g , daß w ir b ish er kein M itte l h aben, um R ö n tg e n u n te rsu c h u n g e n
u Vortrag, in erweiterter Form gehalten auf der Sitzung des Technischen Hauptausschusses für Gießerei
wesen am 24. Februar 1922 zu Goälar (vgl. auch S. 504 ff. vorliegenden Heftes).
m ik ro sk o p isc h k le in e r F e h ls te lle n , w ie P o ren , F a d e n lu n k e r , S c h la c k e n e in sc h lü sse , auszuführen, so daß n u r v e rh ä ltn is m ä ß ig gro b e F e h le r erm ittelt w erd en können.
T ro tz d ie s e r b e ste h e n d e n B eschränkungen sind in d e r V e rs u c h s a n s ta lt d er D ortm under U nion eine R e ih e v o n U n te rsu c h u n g e n durch
g e fü h r t, die G ru n d la g e n f ü r diese m eh r p rak tis c h e A nw endung d er R önt
g e n s tra h le n geben sollen. Vor w e g is t z u bem erk en , daß g e p la n t is t, n eben diesen A r
b e ite n sich in Z u k u n ft auch w e ite r g e h e n d e n U ntersuchun
g en zuzuw enden.
E s g a lt bei den U nter
su ch u n g en , die Sdpl.-igng. F rey t a g d u rc h f ü h rte , zu n äch st die g e s a m te V ersuchsanordnung f ü r die D u rc h s tra h lu n g von . S ta h ls tü c k e n bestm öglich aus- ) z u a rb e ite n . E s zeig te sich bei den e r s te n P robeauf
nah m en , d aß infolge d er bei d ic k e re n S ta h lp ro b e n erfor
derlich en la n g e n B e lic h tu n g s z e ite n die R önt
g e n s tra h le n au f den fre ie n R au m rings um den P r ü f k ö r p e r s e h r s t a r k e in w irk te n , also L icht
höfe e rg a b e n . N ach m a n c h e rle i V ersuchen wurde sch ließ lich f e s tg e s te llt, d aß die in A bb. 1 ange
w a n d te V e rs u c h s a n o rd n u n g die zw eckm äßigste und s ic h e rste w a r. H ie rb e i w u rd e d e r zu u n ter
su ch en d e K ö rp e r in B lei ein g e g o sse n und die photo
g ra p h isc h e P l a t t e d u rc h B leik ap selu n g en w eit
g eh en d g e s c h ü tz t. S t a t t den P r ü f k ö rp e r in Blei ein zu g ieß en , w as e tw a s u m s tä n d lic h ist. w urdeneuer- dings d e r K ö rp e r in B le ip u lv e r eingestam pft.
F a lls d e r K ö rp e r b is in die O berfläche hinein
reich en d e R isse h a t, li e g t a lle rd in g s die Ge
fa h r v o r (d e r F a ll t r a t a u ch p ra k tisc h ein), d aß das B le ip u lv e r in die R isse eindringt und sie n ic h t in E rs c h e in u n g t r e te n lä ß t; aus diesem G ru n d e w e rd e n die K ö rp e r noch m it einer S c h u tz h ü lle au s P a p ie r o d e r d ü n n e r P a p p e umgeben.
Abbildung
2
. Probekörper.30. März 19Z-'. F e sts te llu n g vo n F e h lste lle n in S ta h l. S ta h l u n d E is e n . 493 Abb. 2 g ib t die S k iz z e eines P ro b e k ö r p e rs , wie
er zu den e rs te n V e rsu c h e n b e n u tz t w u rd e : eine Stalilplatte von 28 mm S tä r k e w u rd e m it ein e r Bohrung verseilen, die n ic h t ganz d u re h g in g und außerdem w ied er v e rsc h lo sse n w u rd e , so daß in d e r
A b b ild u n g 3. R ö n tg e n a u fn a h m e v o n P ro b e k ö rp e r I .
d u rc h g e g a n g e n . D e r H e llig k e its u n te rs c h ie d bei dem a lle rd in g s s ta r k e n V e rh ä ltn is d e r b eid en E is e n sc h ic h te n 2 : 7 is t r e c h t k rä f tig . D ie A u fn ah m en w u rd e n a u s g e f ü h rt bei ein e r E n tf e r n u n g zw isc h e n P l a t t e un d A n tik a th o d e v on 5 0 cm bei 2 M illiam p.
S tr o m s tä rk e und 1 m in B e lic h tu n g s d a u e r.
E in e w e ite re V e rsu c h sre ih e b e z w e c k te die E r m ittlu n g des D u rc h s tra h lu n g s v e rm ö g e n s fü r F lu ß eisen. E in e T re p p e au s F lu ß e is e n m it 3 mm S tu fe n -
-^30-*-
A b b ild u n g
j a J.Z 9 6 3 nun
A b b ild u n g 5. R ö n tg e n a u fn a h m e v o n P ro b e k ö rp e r I I .
Abbildung 6. R ö n tg e n a u fn a h m e v o n P r o b e k ö r p e r I I m it Mitte ein z y lin d risc h e r H o h lra u m vo n 2 0 mm H öhe entstand. D ie R ö n tg e n a u fn a h m e dieses S tü c k e s unter B en u tzu n g d e r g e g e b e n e n A n o rd n u n g z e ig t Abb. 3. Die R ö n tg e n s tra h le n sind also h ie r d u rch - x 4 = in sg esam t 8 mm S ta h l a u s g e z e ic h n e t hin-
VTTT
hö h e (A bb. 4) w u rd e von oben d u rc h le u c h te t, und z w a r bei e in e r B r e n n f le c k - P la tte n e n tf e rn u n g v o n 5 0 cm und 1 Vz m in B e lic h tu n g s z e it.
W ie au s A bb. 5 e rs ic h tlic h , g in g e n bei e in e r S t ä r k e vo n 15 mm g e ra d e no ch S tra h le n h in d u rc h (sch w ach e S c h w ä r
z u n g d e r P la t te ) . D a die I n t e n s it ä t d e r R ö n tg e n s tr a h len ebenso w ie d ie d e s L ic h te s m it dem Q u a d ra t d e r E n t f e r n u n g ab n im m t, w u rd e v e r su c h t, d u rc h eine V e r k ü r z u n g d e r B re n n fle c k -P la t- te n e n tfe r n u n g eine g rö ß e r e D u rc h le u c h tu n g s tie fe z u e r h a lte n , wobei a lle rd in g s d u rc h die A p p a r a tu r eine G re n z e g e s e tz t w a r. H ie r bei g e la n g eine D u rc h le u c h tu n g n och bei 2 5 mm M e ta lld ic k e , w en n die B re n n fle c k - P l a t t e n e n t fe rn u n g a u f 2 0 cm r e d u z ie r t w u rd e . D u rc h b e so n d ers la n g e B e lic h tu n g s d a u e r k o n n te w e ite r
63 4. P ro b e k ö rp e r I I .
4 9 4 S ta h l u n d E isen . F e sts te llu n g von F e h lste ll
Abbildung 7. Probekörper III.
z u r V e r r in g e r u n g d e r B e lic litu n g sz e it b e n u tz t wird, w u rd e e b e n fa lls e rp r o b t. H ie rb e i tr a te n jedoch an den d ü n n e re n S te lle n d e r T re p p e außerordentlich s ta r k e U e b e rstra lilu n g e n au f. A n d e rse its aber ge
la n g eine D u rc h le u c h tu n g noch bei 36 mm. Dies w ä re also n ach u n se re n b is h e rig e n E rfahrungen d e r h ö ch stm ö g lic h e W e r t f ü r die S tä rk e des zu d u rc h le u c h te n d e n M a te ria ls . A bb. 6 g ib t einen Teil d e r in d ie s e r W e is e d u rc h s tra h lte n T rep p e wieder.
E s h a n d e lte sich w e ite r um die F eststellung, w elche A u s d e h n u n g H o h lrä u m e noch haben
m üssen, um sie bei b estim m ter,v o rteil
h a f t naturgem äß re c h t groß zu wäh
le n d e r S tä rk e dei V ersuchsstücke n o ch erm itteln zu können. Zu diesem Zw eck w urden in ein prism atisches S ta h lstü c k von 25 mm H öhe in der
Abbildung
8
. Röntgenaufnahme von Probekörper III.Abbildung -10. Röntgenaufnahme von Probekörper IV.
S f \
Paseffe P /affe -
¡S t
/ P rü f/rä rp e r
A . A .
— i b «—
Abbildung 11. Schematischer Strahlcngang zur Tiefenbestimmung
eine E ise n s c h ic h t von 3 0 mm g e ra d e noch d u rc h d ru n g e n w erd en .
D ie V erw en d u n g eines so g e n a n n te n V e r s t ä r k u n g s s c h i r m e s au s w o lfram sau rem K a l
zium , wie e r in d e r m edizinischen R ö n tg e n te c h n ik
Abbildung 9.
Probekörper IV.
M ittellin ie gemäß A bb. 7 L öcher ge
b o h rt, die, begin
nend m it 10 mm (p.
je w e ils um 1 mm abnalim en bis her
u n te r zu 2 mm (p.
W ie die Abb. 8 er
k ennen lä ß t, ist die B o h ru n g 2 mm <D noch g u t erkenn
b a r. E s w ar also in einem Stück von 25 mm <$>, w elches sich s e lb s t noch durchleuchten lä ß t, eine B o h ru n g von 2 mm festzustelleD , d. h.
eine S c h w ä c h u n g d e r S tä r k e um 8 % . Die beiden n ä c h ste n B ild e r 9 und 10 ze ig e n einen ähnlichen V ersu ch . H ie r is t eine W e lle a b g e s e tz t augebohrt, Abbildung 12. Röntgenaufnahme von
Probekörper I zur Feststellung der Tiefenlage des Hohlraumes.
F e h lste lle n in S ta h l. S ta h l u n d E ise n . 495
Abbildung 13. Schematische Darstellung von Schweißstellen.
{Stumpfschweiß ung.)
L
Abbildung 14. Schematische Darstellung von Schweißstellen.
(Abgeschrägte Schweißenden.)
sie h atte 20 inm (J), die g e r in g s te B o h ru n g w a r 2 mm 0 , ein H o h lra u m v on 1 0 % is t noch w a h rz u nehmen. D ie E rg e b n is se sin d noch n ic h t se h r günstig; w ir b e tr a c h te n die V e rsu c h e je d o c h noch nicht als a b g esch lo ssen u n d sind ü b e rz e u g t, daß wir auch noch erh e b lic h k le in e re H o h lrä u m e w erd en feststellen können.
W eitere V ersu ch e e r s tr e c k te n sich d a ra u f, die T i e f e n l a g e v o n H o h lrä u m e n m itte ls R ö n tg e n strahlen zu e rm itte ln . V e rsu c h e , au s d e r S c h ä rfe d e r Umrisse einen S chluß au f die T ie fe n la g e zu ziehen, blieben ohne E rfo lg , je d o c h g e la n g es a u f a n d e re Weise, die aus d e r m ed izin isch en R ö n tg e n te c h n ik
b e k a n n t is t. die T ie fe n la g e zu e r m itte ln . E s w urden a u f ein u n d d ieselbe P l a t t e zw ei A u f
n ah m en g em ac h t, wobei z w isch en b e i
d en A u fn ah m en die R ö n tg e n rö h r e um ein en g ew issen B e t r a g p a r a lle l z u r P la tte n e b e n e v e r schoben w u rd e . D a bei e r h ä lt m an auf d e r P l a t t e zw ei g e g e n e in a n d e r v e r schobene B ild e r.
D ie A bb. 11 zeig t den S tr a h le n g a n g sc h e m a tisc h , A bb.
12 d as E rg e b n is ( P r ü f k ö r p e r is t w ie
d e r d as in A bb. 2 d a r g e s te llte S ta h l
stü c k ). In A bb. 11 w e rd e n d u rc h die beid en g e z e ic h n e te n L e its tr a h le n S 1 u n d S 2 zw ei ä h n lic h e D re ie c k e e rz e u g t, in denen die G rundlinien a des g rö ß e r e n , b des k le in e re n D re i
ecks und die Sum m e d e r H öhen c b e k a n n t sind.
D araus lassen sich die b eid en H ö h en un d d a m it d er A b stan d des gem ein sam en S c h e ite lp u n k te s d e r beiden D reieck e vo n d e r G ru n d lin ie b, d. h. die E ntfernung H o h lra u m — P l a t t e , e rre c h n e n . D ie E rgebnisse d e r a r tig e r M essu n g en w a re n h in reichend genau.
Die p r a k t i s c h e A n w e n d u n g des V e r fahrens f ü r die U n te rs u c h u n g e n m u ß te n a c h dem oben A u fg efü h rten n a tu r g e m ä ß b islan g ziem lich b e schränkt bleiben. In b e m e rk e n s w e rte re m M aß e sind auf d er D o rtm u n d e r U nion b is h e r n u r S c h w e i ß s t e l l e n m it R ö n tg e n s tr a h le n u n te r s u c h t w o rd e n , wobei teilw eise so v e rfa h re n w u rd e , d a ß die b e treffenden S tü c k e n a c h d e r R ö n tg e n u n te rs u c h u n g auch noch z e rs c h n itte n w u rd e n , um fe s tz u s te lle n , ob der B efund d e r R ö n tg e n u n te rs u c h u n g ta ts ä c h lic h
_
Abbildung 15. Schematische Darstellung von Schweißstellen.
(Punktschweißung.)
- O -
Abbildung 16. Schematische Darstellung von Schweißstellen.
(Blasenbildung bei der Punkt
schweißung.)
z u tr a f. E s is t n a tu rg e m ä ß bei d e r a r tig e n U n te r
su c h u n g e n w ie d e r eine R e ih e vo n S o n d eru m stän d en zu b e a c h te n . W e s e n tlic h is t, d aß die H o h lrä u m e , beso n d ers w enn sie — w ie es bei S c h w e iß ste lle n h ä u fig — n a c h e in e r R ic h tu n g n u r s e h r k le in sind, eine g ü n s tig e L a g e zum G an g d e r R ö n tg e n s tr a h le n h a b e n . S c h w e iß t m an zw ei S tä b e stu m p f g e g e n e in a n d e r, g em äß A bb. 13, so w ird eine F e h l
s te lle , au ch w enn sie n u r a ls v e rh ä ltn is m ä ß ig d ü n n e r S p a lt (w ie in d e r S k izze a n g e d e u te t) v o r lieg t, bei e in e r R ö n tg e n a u fn a h m e sich le ic h t finden lassen , d a die L a g e des g e sc h w e iß te n S tü c k e s ziem lich g le ic h g ü ltig i s t ; die R ö n tg e n s tra h le n v e r-
Abbildung 17. Schweißstellen mit großen Blasen.
la u fe n s t e ts p a r a lle l zu d e r T re n n u n g sflä c h e und finden also h ie r au f eine g rö ß e r e S tre c k e w e se n tlic h sc h w ä c h e r a b so rb ie re n d e s M a te ria l. S ind je d o c h die S c h w eiß en d en a b g e s c h r ä g t (A bb. 14). so^w ird eine F e h ls te lle sich n u r d a n n fe s ts te lle n lassen , w enn d e r S ta b in e in e r g a n z b e stim m ten L a g e au fg e
nom m en w ird , n ä m lich d an n , w e n n die S ch w eiß fläch e p a r a lle l z u r R ic h tu n g d e r S tr a h le n ist. In so lc h e n F ä lle n m uß m an also u n te r U m ständen m e h r e re A u fn ah m en m achen.
B ei F lä c h e n , die d u rc h e le k tris c h e P u n k t
sc h w e iß u n g ü b e rla p p t v e rb u n d e n w e rd e n (A bb. 15), e n ts te h e n g e le g e n tlic h in d e r S ch w eiß fläch e B lasen g e m ä ß A bb. lt>. D e r a r tig e F e h le r lassen sich leich t
496 S ta h l a n d E isen . B chw eißen von S ta h lfo r m g u ß . i z . d a n rg . jNr. 13.
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a OS fe s ts te lle n , v o ra u s g e s e t z t, daß sie eine be
stim m te Größe haben.
Die Abb. 17 bis 19 ge
ben einige Beispiele fü r d e ra rtig e U n te r
suchungen. Es h an d elt sich u m Blechstücke, die d u rch elektrische P unktschw eißung an d rei Stellen aufeinan
der b efestig t sind. Es ist jeweils die R öntgen- aufnahm e un d ein leicht an g eätzter Schliff durch die Schw eißstellen d a r
gestellt, der Schliff w urde in diesen Fällen zur N achprüfung der R öntgenaufnahm e nach H erstellung derselben au sg efü h rt. In Abb. 17 erk en n t m an in der
R öntgenaufnahm e d eutlich, daß die bei
den äußeren Schweiß
stellen sehr k räftig e B lasen en th alten , eben
so ist in Abb. 18 die große H ohlstelle in dem Schw eißpunkt rechts d eu tlich zu erkennen.
B em erkensw ert ist, daß bei diesem Schweiß
p u n k t au ß er der großen Hohlstelle in der R öntgen
aufnahm e auch noch eine Anzahl kleinerer Bläschen zu erkennen ist. In Abb. 19 sowie bei der m ittleren Schw eißstelle von Abb. 17 lä ß t die R öntgenauf
nahm e erkennen, daß außer den im Schliff festge
stellten Poren auch noch w eitere vorliegen, die von dem Schliff selbst nich t erfaß t w urden.
Z u s a m m e n f a s s u n g :
D ie A p p aratu r fü r die D urchleuchtung von S tahl m it R öntgenstrahlen zur Feststellung von Fehlstellen wird
Abbildung 18. Schweißstellen mit größeren und kleineren Blasen.
Abbildung 19. Schweißstellen mit kleinen Blasen.
beschrieben und die E rgebnisse der U ntersuchung eini
ger K örper m it künstlich erzeu g ten Fehlstellen sowie d ie e rm itte lte D u rc h le u e h tv n g stie fe werden mitgeteilt.
E inige Beispiele fü r die U ntersuchung von Schweiß
stellen m ittels R ö n tg en strah len w erden gegeben.
Die Erörterung- dieses Vortrages in der Werkstoff
ausschußsitzung wird im Anschluß an zwei Vorträge, die den gleichen Gegenstand behandeln, im nächsten Heft dieser Zeitschrift erscheinen.
Zuschriften an die Schriftleitung.
( F ü r die in d ie se r A b teilung ersch einen den V e rö ffe n tlich u n g e n ü b e rn im m t die S c h r iftle itu n g k ein e V e ra n tw o rtu n g .'
S c h w e i ß e n v o n Zu den von O beringenieur L. T r e u h e i t (E lb er
feld) m itg eteilten Schweißversuchen an F lußeisen
s täb en n ach dem elektrischen Lichtbogenschw eiß
v erfa h re n 1) m öchte ich wie folgt Stellung nehm en.
Zu Z a h l e n t a f e l 1 (S. 1364): V ersuchsstäbe 6:
D en V ersuchen an P roben aus einem W alzeisenstab von 20 m m 0 d ü rfte n meine vor etw a Jah resfrist a n g estellten Versuche a n B andeisen von 20 m m Dicke u n d 50 m m B reite vergleichbar sein. L. T reu h eit e rh ä lt eine Z ugfestigkeit von 11,8 k g /m m 2 und 16,5 k g /m m 2 oder von 30,8 % und 42.8 % . ich
i) St. u. E. 1921, 29. Sept., S. 1361/6.
S t a h l f o r m g u ß .
e rh alte das D oppelte des D u rch sch n itts: eine Festig
k e it von 27,8 kg/nun* (72,5 % ) un d 29,3 kg/m m2 (76,5 % ), w enn die S chw eißung m it einer Strom
stä rk e von 180 bzw. 200 A bei 20 bis 25 V S pannung au sg efü h rt w ird . O bige Zahlen stellen die D u rch sch n ittsw erte von je zehn Zerreißproben dar, d ü rfte n also eher A nspruch a u f allgem eine Gültig
keit m achen als die von L. T reu h eit m itgeteilten E inzelw erte, zum al die obigen Proben keine P arad ev ersu ch e d arstellen , sondern von einem Schw eißer m ittle re r L eistu n g sfäh ig k eit ausgeführt w orden sind.
