STAHL UND EISEN
Z E I T S C H R I F T F U R DAS D E U T S C H E E 1 S E N H U T T E N W E S E N
Herausgegeben vom Yerein deutscher Eisenhuttenleute Geleitet von Dr.-lng. Dr. mont. E. h. O . Pe t er se n
unter verantwortli<Łer Mitarbeit von Dr. JAN .ReidnertundDr.M.ScŁlenker fiir den wirtsdiaftlichen Teil
HEFT 22 31. M A I 1928 48. JA H llG A N G
Der EinfluB der Kokille und der Desoxydation auf die Kristallisation ruhig erstarrender Blocke.
Yon F r i e d r i c h B a d e n h e u e r in Essen.
[B erich t N r. 142 des Stahlw erksausschusses des Y ereins deutscher E isen h u tten leu te*).]
(U ntersuchungen uber den E in flu fl verschiedener KokiU enw andstdrke u n d K o n izita t a u f d ie K rista llisa tio n . E in flu fl von Giefitemperatur u n d -geschw indigkeit. E in flu fl der D e s o iy d a tio n a u f die K rista llisa tio n . S eigem ngserscheinungen. E rgebnisse.)
r otz der grofien Bedeutung, die der Blockform und ihrer Bemessung im Zusammenhang m it der Desoxydation des Stahles, vor allem bei der Erzeugung hoehwertiger Stahl
sorten zukommt. sind planmaBige Arbeiten uber diese Frage nur vereinzelt anzutreffen.
In dem ersten Teil dieser A rbeit soli versueht werden, den EinfluB der K okillenart auf die K ristallisation und Bil
dung innerer Fehlstellen klarzustellen; der zweite Teil.. in dem”der EinfluB der Desoxydation m it wechselnden Mengen Ferrosilizium und Aluminium untersucht wird, entstand in der Absicht, diesen auBer GieBtemperatur, GieBgeschwindig
keit, Kokillenform und Stahlzusammensetzung wesenthchen Faktor fur den Yerlauf der K ristallisation weiter zu klaren.
Die Vorgange bei der E rstarru n g eines Blockes sind zum Teil noch unerforscht. Eine ITnterscheidung zwischen ,,Schrumpfung“ und „Schwindung11 in ihrer W irkung auf die Lunkerbildung bei Stahl, wie sie zum erstenm al von W e st durchgefiihrt wurde und dessen
Ausfiihrungen im allgemeinen O s a n n 1) folgt, ist nach Ansicht des \ erfassers weniger klarend ais die D arstellung von H e y n 2), der beide F aktoren yerkniipft.
Seine Ausfuhrungen lassen erkennen, daB Lunkerbildung auch bei Metallen.
die sich wahrend der E rstarrung aus- dehnen, eintreten kann. und daB die Tem peraturyerteilung iiber den Block- ąuerschnitt zu Beginn und am E nde der Erstarrung von EinfluB ist. Je heiBer ein Metali gegossen wird und je schneller der Warmeentzug durch die GuBform erfolgt, um so mehr nim m t die Neigung zur Lunkerbildung zu. Steigendes Block
gewicht w irkt in gleicher Richtung. Ist
die E rstarrung m it einer Schrumpfung verbunden, so tr itt in jedem Falle Lunkerbildung ein, falls kein Nachsaugen sta tt- finden kann. Dieser Gesichtspunkt ist fiir die Bemessung der Kokillenform besonders wichtig. Die Anwendung von Masse- kopfen und der um gekehrt konischenForm sind wesenthche F aktoren, um die E rstarrung von unten nach oben ver- laufen zu lassen.
Die Abhangigkeit der Form und GroBe des Lunkers von der Neigung der Kokillenwand suchten B r u n i n g h a u s und H e i n r i c h 3) auf mathem atischem Wege zu ermitteln.
Ihrer Rechnung liegt die Annahme zugrunde, daB die E r
starrung nach einem Schema verlauft, wie es O b e r- h o f f e r angibt4), nach dem der EinfluB der Schwindung gegenuber dem der K ontraktion (VoIumenveranderung bei der E rstarrung) zurucktritt.
Die Bedeutung einer groBeren oder geringeren K onizitat fiir die Erzielung moglichst einwandfreier Blocke ist bisher Z a h le n ta fe l 1. A n g a b e n u b e r d i e V e r s u c h s s c h m e l z u n g e n
C 48 4 8 .
D 1 0 2 9 u n d
B e z e ic h n u n g
W e rk
O f e n z u s t e l l u n g ...
F e r tig a n a ly s e der S ch m e lzu n g e n C ...
S i ...
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.. ...
G e s a m te in s a tz a u ssch lieB lich Zu sc h la g e
F e r r o m a n g a n z u s a tz im U le n . . F e r r o s iliz iu m z u s a tz in d e r P f a n n e
*) 2 t .= 3 n9-"Ł*iss- A achen (T echn. H o ch schule) 1 9 2 7 .- Sonderdrucke sind vom ^ erlag
Stahleisen m. b. H ., D usseldorf, zu beziehen.
!) S t. u. E . 31 (1911) S. 673. — *) M ar- t e n s - H e y n : H andbuch der M aterialien- kundefiir d en ila sch in en b a u , 2. T eil, H a lfte A (Berlin: Julius Springer 1912) S. 445. 3) St.
u. E. 41 (1921) S. 497. — *) P . O b e r h o f f e r : Das technische E isen , 2. A ufl. (B erlin: Ju liu s Springer 1925) S. 313.
A lu m in iu m z u s a tz . . ■ S ilik o a lu m in iu m z u s a tz .
fur B lo c k g e w ic h t ...
G ie B te m p e ra tu r ( K o r r e k t u r E is e n n a ch F r y ) . . . • G ieB zeit bis zu m M assekopf G e s a m t z e it ... .... • ;
G e sa m tz e it e in sc h lieB lic h Jsachgieflen A n za h l der B lo c k e d es V ersu ch s- g e s p a n n s ...
D 1029 C 4848
F rie d . K ru p p , A .-G .J E sse n
A.-B. Bofors, Bofors (Schweden)
/0
° JJo
0/Jo
%
% kg kg kg kg kg
k g
b a sisch 0,13 0,12 0 ,4 4 0,0 1 3 0 ,0 2 4 86 000 300 (7 9 ,5 %) 120 (9 5 ,3 %) 45 (47 % ) 80
600
b a sisc h 0 ,3 4 0 ,0 3 0,41 0 ,0 3 0 0,020
2 4 900 125 (7 9 %)
11 35 (35 %
2 2 ,5 % 600
Si, A l)
° C 1610
m in 15 se k ,, 30 ,, ,, 55 „
1545 m in 0 5 sek
„ 24 „
„ 4 0 „
A A W I T
714 S ta h l u n d E isen . Einflu/3 der Kokille und der Desoxydałion auf die Kristallisation. 48. J a h r g . N r. 22.
nicht festgestellt worden. Wenn durch geeignete Bemessung der W andstarken die Abkuhlung im unteren Blockteil nennenswert beschleunigt werden kann, so ist ihrer Aus
bildung auch in dieser Hinsicht, abgesehen von ihrem Ein
fluB auf die Kristallisation und RiBbildung, Beachtung zu schenken.
I. EinfluB der Kokille auf die Kristallisation.
Zur Klarung des Einflusses der Kokillenform wurden bei drei Schmelzungen Versuche m it verschieden bemessenen Kokillen angestellt. In Zahlentafel 1 sind die Angaben der
-*7*0
EinfluB zwischen Kokille C2 (GuBeisen) und Ca (StahlguB) konnte nicht erm ittelt werden. Abb. 3 zeigt die Ausbil
dung des Gefuges. In A bhangigkeit von der Wandstarke findet eine Ausdehnung der transkristallisierten Zone statt die Abb. 4 in graphischer D arstellung zeigt.
Entsprechend der W irkung der W andstarken lassen die genau bis zur M itte gehobelten und geschliffenen Blócke er
kennen, daB infolge der ideał ausgebildeten Kokillenwand nur die Blócke nach der Form C keine sekundaren Fehlstellen aufweisen (Abb. 5). Błock B zeigte im Gegensatz zu Błock A
*7*0-
-^0 0^ 2 70 0-^0 0^*- U--- * 30 0 --- *ł Tfoo/zifofje m /(o/ti//en-
ho/re =£8,6/77/77
~'0O*-27O0^0O'*
'«--- *300—
20, e 07/7/ 2 0 ,0 /77/77 76, S 07/77
Abbildung 1. A ngew endete K okillenform en bei der Y ersuchsschm elzung D 1029.
Versuchsschmelzungen D 1029 und C 4848 zusammengestellt, die nach ihrem Verwendungszweck (beide dienen zur Her
stellung nahtloser Rohre) ais Qualitatsstahl anzusprechen sind. Von der Wiedergabe der Untersuchungsergebnisse einer weiteren Schmelzung sei abgesehen, da sie im wesentlichen eine Bestatigung der vorangehenden Versuchsergebnisse dar- stellen. Die angewandten Kokillenformen sind aus Abb. 1 und 2 ersichtlich.
-* 6 0 - -3 0 3 -
%
2*.
il
/ f-0 0
* -2 0 0 - -* 6 0 - fto m z ifa fje m /7o/t/V/e>v -
/7 o fre -3 7 ,2 0 /0 7 J 0 07/77 -0 0 0 7/77
A bbildung 2. A ngew endete K okillenform en bei der Yersuchsschm elzung C 4848 (305-m m -d]-K okillen, GuCeisen.) R = R adius der K antenabrundung.
U n t e r s u c h u n g d e r S c h m e lz u n g D 1029.
Die bei diesen Untersuchungen angewandten Kokillen A bis C (Abb. 1) unterscheiden sich nur durch die Be
messung der W andstarken. Zur Feststellung, ob der E in
fluB der Kokillenwand im Primargefuge seinen Ausdruck findet, wurden den Blocken A, B, Ct und C2 120 mm vom FuB entfernt Proben entnommen. Ein unterschiedlicher
wesentlich zahlreichere Fehlstellen. bedingt durch die star
kere Abkuhlung im oberen Teil. Der EinfluB geringerer K onizitat auBerte sich bei Błock D durch gelockertes Ge
fuge, besonders im unteren D rittel (Abb. 5).
Der bei Blockform F (Abb. 1) verwendete besondere Massekopf wurde unabhangig von einer schon im Schrifttum beschriebenen ahnlichen Ausfuhrung5) von der Aktiebolaget Bofors entwickelt. Die Vorteile dieser Kokille, darin be- stehend, daB m it geringerer, vielleicht auch normaler K onizitat einwandfreic Blócke erzeugt werden kónnen, sind offensichtlich. Ihrer allgemeinen Ver- wendung steht jedoch eine noch nicht befriedigende H altbarkeit im Wege.
I n t e r den in Zahlentafel 1 wieder- gegebenen Versuchsbedingungen gelang es also nur u nter Verwendung einer Kokille nach C und F , einwandfreie Blócke zu erzielen; besonders unzweck- maBig bemessen erscheint die Kokille D.
U n t e r s u c h u n g d e r S ch m e lzu n g C 4848.
Die zur UntersuchunggelangtenBlocke wurden in Kokillen m it den in Abb. 2 wic- dergegebenen Abmessungen yergossen.
Die Blócke A und B, uingekehrt konisch, besitzen eine K onizitat von 3,12 % und 3,8 % , also eine groBere ais die bei Schmelzung D 1029 m it 1,65 % und 2.86% angewandte, wahrend die Kokillen C und D normal konisch (K onizitat = 3,8 % ) ausgebildet sind.
Die Beschaffenheit der Mittelzone erwies sich bei Błock B ais einwandfrei, wahrend Błock A einige kleinere Fehlstellen aufwies.
Bei den nach Heyn geatzten Blocken (Abb. 6) zeigt sich eine helle kegelfórmigę Zone; riickschlieBend von den Unter-
5) B e v . M et. 17 (1 9 2 0 ) S. 843.
-3 0 /7 7 0 7
31. Mai 1928. E in flu fi der K o k ille und der D eso zyd a tio n a u f die Kri*taU i*ation. S ta h l u n d E ise n . 715
;uchuii2en des zweiten Teiles dieser Arbeit konnte eine ,T|0bulare Kristallisation dieser Zone re rm u te t werden. An den in Abb. 6 bezeichneten Stellen sind Querproben ent- nommen worden. die Abb. 7 in einer Yerkleinerung ro n 1 • 1.35 zeigt. Die eingezeiehneten Pfeile bezeiehnen den Uebergang von der auBeren Zone zu dem kegelformigen Bereich, die unter Berucksichtigung des MaBstabs der Abb. 6 in Abb. 7 eingezeichnet wurden. Eine Aenderung des pri- maren Koms ist unverkennbar.
4
i -"•T
B ło c k A
B ło c k B
*3
Querschnittsabmessungen der Kokillen sich yoneinander unterscheiden.
Der EinfluB der W and a u Bert sich ferner in der Aus
bildung der auBeren Kandzone, wie sie besonders bei Błock D (Kokillenwandstarke 145 mm) gegenuber Błock C (95 mm W andstarke) in Erscheinung tritt.
B ło c k Ch
Abbildung 3. Prim argefuge der Schm elzung D 1029, B łock A , B u n d Cj.
(A etzung O b erh o ffer: J la f ls ta b 1 : 0,9.1 D ie P r o b e n s in d 120 m m T om B lockfuB e n t f e r n t e n tn o m m e n .
Mit Berucksichtigung der W andstarken lassen die Aufnahmen erkennen, daB die Innenzone bei der dunn- wandigen Kokille C globular ist, m it geringer Neigung zu dendritischer S tru k tu r: Kokille D bew irkte \ ergróberung des Gefuges. das in hóherem MaBe ais bei C Neigung zu dendritischer S tru k tu r besitzt. Das gleiche ist in gewissem
MaBe bei Błock A und B (Abb. 7) derFalL Błock A (um gekehrt und dunnwandig) ahnelt mehr Błock D (nor-
O■n £ v; i
k O
M S
---
S S
— 1
M m & farłte m /n /n
A bbildung 4 . A u sd eh n u n g der trans- kristallisierten Zone in A b h an gigkeit v o n
der W andstarke.
B ło c k Cj B łock D
dickwandig). Die um gekehrt koni- schen Kokillen zeigen also inner
halb der kegelformigen Zone gróbstes Gefuge, wobei der EinfluB der W andstarke bei beiden K okillenpaaren zum Ausdruck kommt.
Die Frage. ob die A usdehnung der inneren Zone durch die W andstarke beeinfluBt wird, ist zu bejahen, wie der Vergleich ro n Błock C u nd D nach Abb. 6 zeigt. Błock A und B lassen in dieser H insicht keinen SchluB zu. da die
A bbildung 5 . B loek lan gssch n itte b ei Y erw endung verschiedener K okillenform en.
(S ch m e lzu n g D 1029; M aB stab 1 :1 0 .)
F u r das A uftreten der nach unten geneigten Dendriten des Blockes C, was ubrigens durchgehend im ganzen Błock zu beobachten war, konnte keine Erklarung gefunden werden.
Z usam m enfassung der Y ersu ch sergeb n isse.
Die Yersuche erweisen den herrorragenden EinfluB der Konizitat auf die Yermeidung sekundaren Lunkers. Die K onizitat schwankte bei den Yersuchen zwischen 1,65 % und 2,86 % (Schmelzung D 1029), 3,12 % und 3,8 % (um gekehrt konische Kokillen, Schmelzung C 4848). Bei den groBeren W erten gelang es, u nter den jeweiligen Yersuchs- bedingungen m it den geeignetsten Kokillen einwandfreie Blócke zu erzielen.
Die Rucksicht auf eine beąuem e W eiterrerarbeitung im Walzwerk laBt fur die K onizitat einen W ert von 30 bis 50 m m angangig erscheinen: m it yerhaltnismaBig kleinen Massekópfen lassen sich, wie Schmelzung C 4848 (vgl.
Kołdllenzeiehnung Abb. 2 A und B) lehrt, einwandfreie Blócke erzeugen. F u r die hier behandelten BłockgróBen erscheint die W ahl einer hohen K onizitat ungleieh gunstiger ais die m ittlerer K onizitat bei gleich groBem yerlorenen Kopf. Die Ergebnisse bezuglich der W irkung der K onizitat kónnten auch bei harteren Stahlen, z. B. Kugellagerstahl, bestatig t werden.
716 S ta h l u n d E isen . Einflup der Kokille und der Desozydation auf die Kristallisation. 48. J a h r g . N r. 22.
B łock A B łock B B łock O B ło c k D
Abbildung 6. Blocklangsschnitte bei Verwendung yerschiedener K okillenform en.
(Schm elzung C 4848; A etzung H eyn ; MaBstab 1 : 1 1.) Die EinfluB tiefe der W a n d s ta r k e ist, wie aus den Ver-
suchen hervorgeht, selbst bei ungewohnlich starker Wand noch scharf ausgepragt (160 mm bei einem 305-mm-GuB).
F iir weichen Chrom-Nickel-Stahl fand L e i t n e r 6) bei einem
250-mm-Block ais kritische Wandstar
ke 55 mm.
Ein so friihzeitiges Ende des Einflusses der Wandstarke, wie es aueh A. W, und H. B r e a r l e y 7) an- geben, ist zuweilen n u t dem Loslósen des Blockes von der Kokillenwand in Zu
sammenhang ge
bracht worden.
Ein Versuch, der zur Klarung dieser Frage zur Durch- fiihrung kam, sei an dieser Stelle einge- schaltet, bei dem ein 460 x 460-mm-Block (von oben gegossen) sofort nach dem Gie
Ben durch Anheben der Bodenplatte schraggestelltwurde.
Dieser Versuch er- folgte bei Untersu
chung der Schmel
zung D 1029. Dabei wurden folgende Be- obachtungen ange- stellt:
Dauer des G i e B e n s ...l m in 5 5 sek Schragstellung begonnen nach . . . . 2 „ 45
Erreichte N eigung n a c h ...4. 15 „ rd. 20° Erreichte N eigung n a c h ...5 ;; 10 „ rd. 30°
Ganz um gelegt n a c h ...9
Auf dem Schwefelabzug zeigt sich (Abb. 8), daB die Kristallisation auf Seite a des Blockes (wo also die Loslosung des Blockes von der Kokillenwand einsetzen muBte, wahrend der Błock auf Seite b stets in Beriihrung mit der Kokillenwand lag) wesentlich yerschieden er- folgte.
Der obere Blockteil besteht zum Lunker hin aus auBerordentlich groben, stark ent- mischten D endriten, dereń Wachstum unter K ontaktw irkung erfolgte. Fiir eine lang- samere Abkiihlung des Blockes von der Seite a aus spricht aucli die u nter einem groBeren inkel ais 45° verlaufende Linie der von der Seite a und dem Boden der Kokille gewach- senen Kristalle. Die untere H alfte des Blockes ist normal kristallisiert, wie sich im Vergleich m it den gleich groBen Blocken im zweiten le il dieser A rbeit zeigt. Einen sicheren Auf- schluB iiber den Z eitpunkt des Loslosens des Blockes von der Kokillenwand konnte die Auf- nahme von Abkiihlungskurven in Kokillen
wand und Błock erbringen.
°) Ber. W erkstoffaussch. V. d. Eisenh. Nr. 77 (1925); die geringere W arm eleitfahigkeit des ver-
" endeten C hrom -N ickel-Stahles ist dabei zu be
achten.
') In gots and In g o ts M oulds (London: Long- mens Green & Co. 1918).
I
A bbildung 7. B lock au ssch n itte aus Schm elzung C 4848.
(A etzung Oberhoffer; MaBstab 1 : 1,3 5.)
31. Mai 1928. E influ/3 der KokiUe u nd der Desozyiation auf die KristaUisation. S ta h l u n d E is e n . 717
Es erscheint zweckmaBig, der K onizitat im wesentlichen die Yermeidung sekundaren Lunkers zu uberlassen. Auf die Yerstarkung der Kokillen im unteren Teil soli nach Móshchkeit nicht verzichtet werden, hauptsachlich aber zur Yermeidung von Langsrissen, dereń A uftreten in unm ittel- barem Zusammenhang m it der Ausbildung der Kokillen- wand steht — bei der Erprobung von 330-mm-Kokillen, nrsprunglich m it nahezu gleicher W andstarke von 85 mm, ffelang es z. B. nicht, Langsrisse im unteren Blockteil zu rermeiden. E rst eine Y erstarkung der W and um 40 mm im unteren Blockteil ergab eine brauchbare Kokille — , was nach den Yersuchen ohne weiteres Yerstandlich erscheint.
II. GieBtemperatur und GieBgeschwindigkeit.
Die Fra^e des Einflusses der GieBtemperatur, auf die hier nur kurz hingewiesen wird, bedarf zu ihrer K larung noch ein- sehender Untersuchungen. Zu m a tte r Stahl, besonders m it Chrom und Silizium legiert, bietet bekannterweise Schwierig
keiten hinsichtlich der Erzielung einwandfreier Oberflachen,
m it denen die Bil
dung innerer Fehl- stellen nebenher geht. Abgesehen von dieser Frage ist die Prim arkristal- lisation,Lunkerbil- dung und die Nei- gung zur RiBbil- dung weitgehend durch die GieBtem
peratur bedingt.
Mit Steigerung der GieBtempera
tu r wachst nac-h den Versuchen von D e s c o la s 8) die Neigung des S tah
les zur Transkri-
A bbildung 8. Schw efelabdruek eines 46-cm -G usses. (M aBstab 1 : 3,5.) stallisation. Zu einem gleichen Ergebnis gelangt G r e e n 9). Nach den ausgedehn- ten Versuchen L eitners10) fórdert eine móglichst hohe oder aber eine sehr niedrige GieBtemperatur die Bildung eines gunstigen, aus kleinen K ristalliten aufgebauten Primargefuges.
Eine geeignete GieBgeschwindigkeit vermag den E influB der GieBtemperatur weitgehend zu beeinflussen.
Die Blócke der Schmelzung C 4848 (GieBzeit 1 min 40 sek), yerglichen m it denen der Schmelzung D 1029, sind be
sonders lehrreich (GieBzeit rd. 5 mini.
Bei der Schmelzung C 4848 zeigten die um gekehrt konischen Blócke nur eine schwache Ausbildung des Deckels. Bei Schmelzung D 1029 war die Tem peratur nach Beendigung des GieBens schon so stark gesunken, daB die Bildung eines starken Lunkerdeckels erfolgte. Die An- nahm e ist nicht ganz von der H and zu weisen, daB bei einer Deckelbildung, wie sie die Schmelzung D 1029 zeigte, die sich w ahrend der E rstarrung ent- wiekelnden Gase, durch den Deckel am Entweichen verhindert, beim Nach- pum pen dem einfheBenden Stahl W ider
stand bieten; jedenfalls erscheint es auf
fallend, daB ein schnell gegossener Błock in weit gróBeremMaBe Stahl beim Nach- gieBen annim m t ais ein langsam ge
gossener Błock. Auf den Prim arlun- ker h a t eine maBig verschiedene GieB- geschwindiskeit keinen nennenswerten EinfluB; wichtig ist jedoch ein schnelles, wirksames Abdecken der Blócke nach
») R e v . M et. 20 (1923) S. 597.
») J . Iron Steel In st. 100 (1919) S .2 3 1 . 10) B er. W erk stoffau ssch . V . d . E isenh.
X r. 57 (1925).
Zahlentafel 2 . B e t r i e b s b e o b a c h t u n g e n a n d e n S c h m e l z u n g e n C 7 8 2 , C 7 8 4 u n d C 8 30.
Bezeichnung C 782 C 784 C 830
E insatz a u ssch lieB lich Z u sc h la g e k g 145 600 140 00 0 162 300 Zusatz Ton F erro m a n g a n (7 9 ,5 %>
in den O f e n ... kg 600 400 700 P f a n n e A
63 00 0
G esam tau sb rin gen i n ... k g 66 000 65 00 0 Zusatz v o n F erro siliziu m
(95,3 %) i n ...
Zusatz v o n F e r r o siliz iu m (4 7 %) kg k g
120 180
120 180 30
200 160
„ A lu m in iu m . . . . kg 30 0
„ „ S iliziu m , b e z o g e n auf
das G e sa m ta u sb r in g e n in . . % 0 ,3 0 0 ,3 1 6 0 ,41 Zusatz y o n A lu m in iu m , b e z o g e n
0 ,0 4 7 6 0 ,0 0 auf das G esa m ta u sb rin g en in % 0 ,0 4 5 4
GieBzeit b is zum M a ssek o p f
m in 30 se k 4 m in 35 sek 4 m in 15 sek 4
ein schlieB lich M a ssek o p f . . G ieBtem peratur i n ... CC
o 7
„ 4 5 „
„ 15 „ 1600
b 7
», 00 „ 1
„ 10 „ 1613
6 „ l o „ 7 „ 15 „ ;
1614 (korrigiert n a c h F r y )
Chem ische Z u sa m m en se tzu n g des S ta h les
0 ,1 9 C ... % 0 ,1 3 0 ,1 2
S i ... % 0 ,1 9 0 ,2 5 0,31 M n ...
P ...
0 /0
% 0,6 2 0 ,0 2 5
0 ,5 7 0 ,0 2 0
0 ,6 6 0,0 2 5 S ... % 0 ,0 2 6 0 ,0 2 4 0 ,0 3 0
P f a n n e B
G esa m ta u sb rin g en i n ... kg 74 00 0 73 50 0 90 00 0 Z usatz v o n F e r r o siliz iu m
(95,3 % ) i n ... k g 91 91 70 Z usatz v o n F e r r o siliz iu m (47 % )
140 0
i n ... kg 140
Zusatz v o n A lu m in iu m in . . kg 53 53 95
Zusatz y o n S iliziu m , b e z o g e n auf
0 ,2 0 8 0 ,0 7 4 das G esa m ta u sb rin g en in . . °//o 0 ,2 0 6
Z uschlag y o n A lu m in iu m , b e zo g en auf d as G e s a m ta u s
0 ,0 7 2 1 m in 30 sek
0,1 0 6 4 m in 25 se k 6 „ 10 „ 7 „ 15 „
1619 bringen i n ...
GieBzeit b is zum M a ssek o p f
°//o
4
0 ,0 7 1 6 m in 4 0 sek 4
ein schlieB lich M a ssek o p f . . 6 „ 00 „ 0 „ »
° c
7 ,, l o » 1607
’/ „ 10 „ 1615 (korrigiert n a c h F ry)
C hem ische Z u sa m m en se tzu n g des S ta h les
0 ,1 9
c ... % 0 ,1 3 0 ,11
S i ... % 0 ,1 5 0 ,1 4 0,07
Mn ... % 0,61 0 ,57 0,6 2
P . . . % 0 ,0 2 5 0 ,0 2 2 0 ,0 1 5
S ... o/
/o 0 ,0 2 6 0 ,021 0 ,0 2 9
718 S ta h l u n d E isen. WdrmewirtschaftUche Betriebserforschung eines Morgan- Warmofens. 48. J a h rg . N r. 22.
dem GuB. Von unten und oben gegossene Blocke zeigen ebenfalls keinen wesentlichen Unterschied in der Gro fi e des primaren Lunkers, wenn die GieBgeschwindigkeit beim GuB von oben nicht zu groB genommen wird. Der sekun- dare Lunker wird durch schnelles GieBen von unten verstarkt, besonders bei normal konischer Kokille (Abb. 6).
DaB GieBen von oben gunstig wirkt, ist bei gebrauch-
lichen GieBgeschwindigkeiten fur m ittlere Blockgewichte nicht allgemein rich tig , im Gegenteil wird ein von unten gegossener und gut nachgedruckter Błock einen geringeren Sekundarlunker aufweisen konnen ais ein m it normaler GieBgeschwindigkeit von oben gegossener und gefiitterter Błock.
(SchluB fo lg t.)
W armewirtschaftliche Betriebserforschung eines neuzeitlichen m it Hochofengas gefeuerten M organ-W arm ofens, Bauart Siemens.
Von ®ipl.=§rtg. M. S te f f e s in Esch a. d. Alzette (Luxemburg).
Yersuche. E rm ittelte Werte m it kaltem E in sa tz, Er- K ritisch e Bewertung der Ergebnisse. Schlufifolgerung.) ( K u rze Beschreibung des Ofens. Durchfuhrung der
zeugung, spezifischer Oasverbrauch und Warmehaushalt.
D
er StoBofen, an dem die vorliegenden Versuche ausge- gefiihrt -wurden, gehort zu einer 260-mm-FeinstraBe, die im Jahre 1924/25 auf der H iitte Belval der Arbed- Terres-Rouges-Werke erbaut wiirde. Der vorgesehene Walz- plan umfaBt D raht von 5 mm bis 12,7 mm einschlieBlich. Da vorlaufig kein Ersatzofen vorhanden ist. hangt die Leistungsfahigkeit der StraBe von dem Kniippeldurch- satzvermogen des Ofens ab. Erw ahnt sei, daB der Betrieb nur m it kaltem Einsatz durchgefiihrt wird. Erw arm t werden Kniippel von 65 mm [Jn, deren Lange in den Grenzen von etwa 8,5 und 9,0 schwankt, und die demnach ein mittleres Gewicht von 290 kg aufweisen.
Der kontinuierliche Morgan-StoBofen besitzt Siemens- sche Regenerativfeuerung m it wagerechter Flammenteilung in Hufeisenform und wird ausschlieBlich m it Hochofengas gefeuert. Das Umstellen der Verbrennungsluft erfolgt durch eine Siemensklappe, das des Hochofengases durch ein Forterventil. Die Rauchgase der Luft- und Gaskammern sowie die des Herdes wrerden in einen gemeinsamen Raucli- kanal geleitet, der zum Schornstein fiihrt. Eingebaute Schieber regeln die Verteilung der Flammengase zu den Kammern und zum Herd. Das Einsetzen, die Vorwarts- bewegung und das Ausziehen der Kniippel geschieht selbst
ta tig durch StoBvorrichtung bzw. Rollentrieb. Im Ofen gleiten die Kniippel auf ungekiihlten Schienen.
Der H erd besitzt eine Lange von 10,35 m, eine Breite von 9,6 m, also eine Flachę von 99 m2. Die Ofenhóhe betragt 700 mm am Herd, 300 mm am Ofenende. Die vier Kam
mern haben gleiche Abmessungen, und zwar eine Gesamt- hóhe von 4,0 m, eine Breite von 1.2 m und eine Tiefe von 9,6 m. Das Gitterwerk einer Kammer nimm t ein Volumen von 42 m3 ein, bei einem Steingewicht von 23,75 t. Der Durchmesser der Hochofengaszuleitung betragt 800 mm.
Es besteht die Moglichkeit, m it Ventilatorluft zu arbeiten.
D u r c h f u h r u n g d e r V e rs u c h e .
Die Versucbsdauer betrug 5 Tage. Der Gasverbrauch wurde durch Staurand und H jTdro-Registriermesser be
stim m t. Der Yolumenmesser wurde vor und nach den Ver- suchen m it einem Mikromanometer geeicht. Sowohl am Ende des StoBherdes ais auch an den Kammerabzugen wurden Abgasanalysen m it dem verbesserten O rsat-Apparat ausge- fuhrt. Der H eizwert des Hochofengases wurde aus seiner Zu
sammensetzung errechnet und m it Hilfe des Kalorimeters von Junkers nachgepriift. E r schwankte zwischen 868 und 905 kcal je m3 im Verbrauchszustande. Weiterhin wurde zur Errechnung der ins Kiihlwasser gehenden Warme die Menge mit Poncelet-GefaB und die Tem peraturzunahme m ittels Thermometers bestimm t. Endlich wurde die Ein- tritts- und A ustrittstem peratur sowie das Gewicht der Knuppel festgestellt.
Der Gasdruck in der H auptleitung wies starkę Schwan- kungen auf. E r wurde durch Regelklappe, die in der Zu- fuhrungsleitung eingebaut ist, w ahrend der Dauer der einzelnen Versuche soweit wie moglich auf gleicher Hohe gehalten. Der vor dem F orterventil gemessene Gasdruck stieg m it dem Gasverbrauch und der Ofenleistung yon 5 mm bis 23 mm WS. Yersuch 4 ergab bei starkster Be
lastung und Anwendung von Ventilatorwind einen spezi
fischen Gasverbrauch von 392 m3 je t Einsatz (900 kcal/m3) und dam it die besten Ergebnisse. Die m ittlere Abgas- analyse betrug am Kamm erabzug in Volumprozenten:
2 1,5% C 02; 2 ,7 % 0.2; 0 ,3 % CO. Der Temperaturverlauf war folgender: am Brenner 1325°. in den Brennerkanalen 1075°, Mitte Kamm ern 505°, Kamm erabzug 244°. Ende StoBherd 692°, am Kamin 402°.
Der Druckabfall im Ofen ist wie folgt gekennzeichnet:
In der Zufuhrungsleitung b etrag t der Gasdruck 85 mm.
vor dem Forterventil 23 mm, am Ende des StoBherdes 7,6 mm, an der Esse 41 mm. Der Kiihlwasserverbrauch wurde zu 24,68 t/s t gemessen, bei einer Temperaturzu- nahme von 4,5°. Daraus folgt, daB die Kiihlwassermenge ohne den mindesten Nachteil auf ein Fiinftel vermindert werden kann. Der Einsatz an Kniippeln betrug 219,75 t in 8 st, bei einer m ittleren Ziehtem peratur von 1162°. Der Abbrand wurde im Mittel zu 1 ,0 % des Einsatzgewichtes bestimmt.
Den W arm ehaushalt fiir diese und die weiteren Yersuche zeigt Zahlentafel 1.
S c h lu B f o lg e r u n g e n .
Die Leistungsfahigkeit des Ofens ist bei gegebenen Ab
messungen und verlangter W alztem peratur nur noch eine F unktion der an den Brennerkopfen erreichbaren Flammen- tem peratur. Die Hochofengasfeuerung wurde deshalb fiir che Walzwerksofen erst brauchbar, nachdem man die Regeneratiyfeuerung zur Anwendung brachte. Die rlam m entem peratur durch weitestgehende Yorwarmung von Gas und Verbrennungsluft wird begrenzt durch die H altbarkeit des Mauerwerkes an den Ofenkopfen. Bei groBen Blockąuerschnitten und kaltem Einsatz ist die Leistung des Ofens durch die Durchsatzzeit festgelegt, die tu r eine genugende Durchwarmung des Blockes erforderlich ist. ich' ist wiederum abhangig von der liochst zulassigen lam m entem peratur an den Brennerkopfen. Die hóchste Leistung des Ofens von 220 t je 8 st, d. s. 278 kg Herd- belastung ]e m 2, wurde bei einer Tem peratur von 1325° an . 1(™ lern erreicht. Die Ziehtem peratur der Blocke war dabei 1162°. Die F lam m entem peratur ist abhangig von der LuftiiberschuBzahl sowie von der Mischung von Gas und
; t an den Brennerkopfen. Eine gute Mischung wird durch die zweckmaBige Brennerausbildung erreicht, die Ver-
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breanuni: ist dem nach aueh nach der Z u ^ a n u u e t z~'.
der Abe^e ais śrut za b t m d m .
DaB areriore Leitmęs- nnd StnH u « d d * V ermeiduttr der Veriuste durch l uverbranntes -ur die Brennstoff ausnutzung wichti^r sind. braucht nicht besun- d m helywgehoben zu werden. Abb. 1 und - geben den Gasrerbrauch in Abhinąigkejt von der Otenlejtuni.
Je t K n a tz und Stunde sowie den WlrkuiLrsgiad de? Ofcas
wied-r. Sie zeisendeutlicii. wie scfclecntderOfeibeiniedrLier Belastung arbeitet. Der .leeriaufverbraueh" des Ofens ist mit ±-#X' m3 je st iu bewerren. K e beidenParstellunąez 1 und 2 sind Tom Walzwerksbetrieb besondere ra beachten.
Der spezifische Gasrerbrauch je t Einsatz in Abhanpjg- keit von der Ofenbelastun^ zek t foLrende W s ie :
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LeistoiK t S st . . . .
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720 S ta h l u n d E isen . Wdrmewirtschafłliche Betriebserforschung eines Morgan-Warmofens. 48. Jahrg. Nr. 22.
Vorstehei)de Zahlen umfassen auch die Gasraluste beim Umstellen.
Abb. 3 und 4 geben den Tem peraturverlauf der Abgase, des Hochofengases und der Verbrennungsluft in Abhangig
keit von der Belastung des Ofens wieder. Die Tempera
turen am Ende des StoBherdes und an der Esse steigen m it der Belastung, wahrend die Kamm ertem peraturen gleich- bleiben oder gar einen abfallenden Verlauf nehmen. Letzteres ist eine Folgę der ętwas zu vorsichtigen Ofeneinstellung (Vermeidung hochstgr Flamm entemperaturen m it Ruck
sicht auf gróBere Ofenhaltbarkeit); bei gegebener Flammen- tem peratur ist die Gewólbetemperatur nur abhangig von dem Durchsatze des Ofens. Ein Zerstoren des Mauerwerkes
A bbildung 1. Gasyerbrauch in A bhangigkeit von der Leistung je 8 st (900 k cal/m c).
A bbildung 2. Gasverbrauch in A bhangigkeit von der Leistung je st (900 kcal/m 3).
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A bbildung 3. R auchgastem peratur in A bhangigkeit yon der stundlicben Erzeugung.
A bbildung 4. H ochofengas- und L ufttem peratur in A bhangigkeit yo n der stiindlichen E rzeugung.
ist daher nur dann zu befiirchten, wenn hohe Flammen- temperatur mit geringem Durchsatz oder gar Stillstand in der Erzeugung zusammenfallt.
Abb. 5 zeigt das Ansteigen des Gasdruckes vor dem Forterventil in Abhangigkeit vom yerbrauchten Gas. Es
A b b ildung 6.
W arm eplan in A b h an gigkeit y o n der Erzeugung.
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A bbildung 7. A uf K oh le y o n 7000 kcal/k g um gerechneter G asverbrauch in A bhangigkeit
von der sp ezifisch en H erd leistu n g.
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A bbildung 8. W arm eiibergang in A bhangigkeit von der sp ezifisch en H erdleistung.
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A bbildung 5. G asdruck yor dem F orterventil in A b h an gigkeit v o m Gasyerbrauch.
