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Verfahren zur Herstellung einer blankbleibenden Eisenlegierung bzw. eines solchen
Stahles.
Bei der Herstellung von blankbleibenden Eisenlegierungen bzw. eines solchen Stahles hat es sich gezeigt, dass grössere Verluste an Chrom entstehen, weil sich die bisher dabei verwendete basische Schlacke mit Chrom anreichert.
Gemäss der vorliegenden Erfindung wird dieser Nachteil dadurch beseitigt, dass Ferrochrom unter einer durch Zusatz von titanhaitigen Substanzen teilweise oder vollständig neutralisierten Schlacke entkohlt und gereinigt wird, worauf es als Legierungsbestandteil mit gereinigtem Eisen verschmolzen wird. Es hat sich ferner als zweckmässig erwiesen, die Schlussraffination und Entkohlung der vereinigten Schmelzen von Ferrochrom und Eisen ebenfalls unter einer durch Zusatz von titanhaltigen Substanzen ganz oder teilweise neutralisierten Schlacke vorzunehmen.
Durch die Verwendung einer solchen Schlacke wird nicht nur erreicht, dass Chrom in viel geringerem Masse in die Schlacke übergeht, sondern man erzielt überdies den Vorteil, dass gleichzeitig auch Kohlenstoff, Silizium, Schwefel und Phosphor in erheblichem Masse ausgeschieden werden und die Schlacke eine grössere Leichtflüssigkeit aufweist. Die Schlacke kann nach dem Erkalten zerkleinert und bei einer neuerlichen Ferrochrombereitung durch Reduktion von Chromerzen als Flussmittel und Chromzuschlag verwendet werden.
Für die Reduktion des Chromoxydes ist ein elektrischer Lichtbogenofen vorzuziehen, für das Entkohlen, Desoxydieren und Raffinieren am Schlusse dagegen ein kombinierter Lichtbogen-und Widerstandsofen mit oben und am Boden angeordneten Elektroden, wie z. B. der von Greaves-Etehell. Der Schmelzraum der elektrischen Ofen muss aus basischem Material bestehen.
Die Herstellung des Grundmaterials für rostfreies Eisen oder blankbleibenden Stahl kann bei- spielsweise folgenderart ausgeführt werden :
Das Eisen wird in einem der üblichen für die Erzeugung von Roheisen dienenden Hochöfen in gewöhnlicher Weise gewonnen und im noch geschmolzenen Zustande in einen Konverter übergeleitet. Hier wird es einem Bessemerprozess unterworfen, welch letzterer aber in einem bestimmten Stadium unterbrochen wird. Es kann hiefür auch geschmolzenes Eisen aus einem Kupolofen verwendet werden.
Aus dem Konverter wird das geschmolzene Eisen in den kombinierten elektrischen Ofen übergeführt, in welchem die erwähnte Endbehandlung (Mischen mit geschmolzenem Ferrochrom, Entkohlen, Desoxydieren und Raffinieren) stattfindet. Während dieser Schlussraffination können Zusätze von Eisenlegierungen oder sonstigen Metallen gemacht werden, um speziellen Anforderungen zu entsprechen ; so z. B. solche von Molybdän, Vanadium, Titan, Wolfram, Kupfer, Nickel, Monellmetall, Mangan usw.
Um eine Legierung herzustellen, die einen gewissen Prozentsatz von Nickel und Kupfer enthält, ist es vorzuziehen, diese in legierter Form einzubringen, z. B. als Monellmetall.
Wird Abfall oder ein Gemenge von Abfällen und Roheisen als Ausgangsmaterial verwendet, so werden diese in einem gewöhnlichen Ofen mit zugänglichem basischem Sehmelzraum, wie solche in der Stahlerzeugung allgemein Verwendung finden, in bekannter Weise geschmolzen und mittels Schlacke raffiniert, worauf das geschmolzene Metall in den kombinierten elektrischen Ofen übergeführt wird, wo die Weiterbehandlung (inniges Mischen mit geschmolzenem Ferrochrom, Dexsoydation und Schluss- raffination) in der weiter unten beschriebenen Weise erfolgt.
Die Reduktion und Raffination des Chromoxydes sind, wie schon erwähnt, in getrennten elektrischen Öfen vorzunehmen, u. zw. in Gegenwart von Reduktionsmitteln, wie z. B. Kohlenstoff, Aluminium, Silizium, Kalzium, Kalziumsilizid, Kalziumkarbid, Magnesium od. dgl. Unter Reduktionsmittel ist hier irgendein Metall, eine metallische Verbindung oder irgendeine Mischung derselben in einem beliebigen Verhältnis verstanden, insoweit diese die Fähigkeit haben, die Reduktion der Oxyde oder Verbindungen des im Erz enthaltenen Metalles bzw. der Metalle zu bewirken. Der Prozess geht unter Wärmeentwicklung vor sich. Mit Vorteil wird ein Reduktionsmittel verwendet, bestehend aus einer Mischung einiger der erwähnten Elemente oder Verbindungen, die in irgendeiner Form hergestellt wird, z.
B. in der Form einer Eisenlegierung derselben, u. zw. in zerkleinertem Zustande, so dass die Stückc11en durch ein 3 mm-Sieb durchgehen, und innig vermischt mit dem Chromerz und Flussmittel in einem solchen Verhältnis, dass die vollständige Reduktion des Metalles aus dem Erz gewährleistet ist.
Die Mischung aus Chromerz, Reduktionsmittel und Flussmittel wird in den elektrischen Lichtbogenofen eingebracht und der Strom durchgelassen, bis die Reduktion des Metalles vollständig bewerkstelligt ist. Dabei entsteht eine geschmolzene Masse aus Chrom, Eisen und Metalloiden, die als Ferrochrom bekannt ist und einen gewissen Gehalt an Kohlenstoff aufweist, der je nach der Natur und der Menge der angewendeten Reduktionsmittel variiert. Die gewonnene Chromeisenlegierung wird im geschmolzenen Zustande in den kombinierten elektrischen Ofen zwecks Entkohlung und Raffination
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erwünschten Grad neutralisiert ist.
Die Temperatur wird im Ofen mittels der oberen Elektroden so hoch gebracht, dass sich die neutralsierte Schlacke so schnell als möglich bildet. Sobald die Schlacke geschmolzen ist, wird gegebenenfalls eine weitere bestimmte Menge einer stark titanoxydhaltigen Substanz auf ihre Oberfläche gleichmässig verteilt, aufgeworfen. Im Laufe der fortgesetzten Erhitzung vermischt sich das Titanoxyd vollkommen mit dem übrigen Schlackenmaterial. Nunmehr werden die Bodenelektroden eingeschaltet, so dass sich ein kontinuierlicher Fluss von Metall unter der Schlacke ergibt. Man kann Ferrochrom mit verschiedenen Kohlenstoffgehalt verwenden, z. B. mit 1-6%, da es, wie beschrieben, vor dem Mischen mit dem Eisenbad raffiniert wird.
Die sich ergebende Raffinationsschlacke kann man nach Beendigung des Raffinationsprozesses aus dem Ofen abziehen, zerkleinern und im elektrischen Schmelzofen als Rohmaterial, Schlackenbildner und Flussmittel für das Chromerz verwenden. Hiedurch wird der Verlust an Chrom ausserordentlich verringert.
Die Herstellung des blankbleibenden Eisens oder Stahles erfolgt derart, dass das raffinierte Ferrochrom mit dem gereinigten Eisen in einem ändern kombinierten elektrischen Ofen innig vermischt wird, u. zw. in einem solchen Verhältnis, dass sich im fertigen Produkt der gewünschte Prozentsatz ergibt. Setzt man nach Bildung einer desoxydierenden Schlacke die Bodenelektroden des Ofens in Tätigkeit, so erhält man ohne Rühren oder Schütteln ein völlig homogenes desoxydiertes Material. Zweckmässig wird auch diese Schlussraffination bzw. Entkohlung unter einer Schlacke vorgenommen, die durch Zusatz von titanhaltigen Substanzen ganz oder teilweise neutralisiert wurde.
Eventuell kann man auch Sauerstoff oder Wasserstoff in Bläschenform durch das geschmolzene Ferrochrom treiben, um Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor zu oxydieren, doch ist dieser Vorgang kostspielig und der Verlust an Chrom durch Übergang in die Schlacke wird grösser.
Durch das vorliegende kontinuierliche Verfahren wird eine vollständig homogene Legierung erzielt, die jeden beliebigen, für irgendeinen Zweck erwünschten Prozentsatz an Chrom, Kohlenstoff, Legierungsmetallen und Metalloiden enthalten kann.
Damit Eisen zuverlässig eine besondere Widerstandsfähigkeit gegen Rost und sonstige günstige physikalische Eigenschaften aufweist, sollen Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor insgesamt im Endprodukt nicht mehr als 0'5% ausmachen.
Eine brauchbare Zusammensetzung einer blankbleibenden Eisenlegierung ist folgende : Chrom : 9-20%, Silizium : 0-5-2-5%, Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor zusammen nicht über 0'5% (im Endprodukt), Rest Eisen.
Eine Eisenlegierung mit besonders grosser Widerstandsfähigkeit gegen Säuren und Rost und mit besonders günstigen physikalischen Eigenschaften enthält : Chrom : 9-20%, Silizium : 0-5-2-5%,
Kupfer : 0-02-2%, Nickel : 0-5-3%, Kohlenstoff, Schwefel und Phosphor zusammen nicht über 0'5% (im Endprodukt) und Rest Eisen. Weiters kann noch ein geringer Zusatz von Molybdän (nicht über 0'5%) oder Vanadium (nicht über 0-25%) gemacht werden.
Um gute Resultate zu erzielen, ist genaues Arbeiten nötig, so dass die Mengenverhältnisse im fertigen Produkt tatsächlich den angegebenen entsprechen. Zu diesem Zwecke ist es vorteilhaft, den
Schöpfer (Löffel) mit einer geeigneten Wiegevorrichtung zu kombinieren und die erforderlichen Mengen bei der Überführung in den kombinierten elektrischen Ofen durch diesen Wiegelöffel laufen zu lassen.
Die fertige Eisenlegierung wird in Barren oder sonstige geeignete Formen gegossen, um dann in üblicher Weise weiter verarbeitet zu werden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung einer blankbleibenden Eisenlegierung bzw. eines solchen Stahles, dadurch gekennzeichnet, dass Ferrochrom unter einer durch Zusatz von titanhaltigen Substanzen teilweise oder vollständig neutralisierten Schlacke entkohlt und gereinigt wird, worauf es als Legierungs- bestandteil mit gereinigtem Eisen verschmolzen wird.
2. Verfahren zur Herstellung einer blankbleibenden Eisenlegierung bzw. eines solchen Stahles, dadurch gekennzeichnet, dass die Sehlussraffination und Entkohlung der vereinigten Schmelzen von
Ferrochrom und Eisen unter einer durch Zusatz von titanhaltigen Substanzen teilweise oder vollständig neutralisierten Schlacke vorgenommen werden.
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Process for the production of an iron alloy that remains bright or such
Stole it.
In the production of iron alloys that remain bright, or such steel, it has been shown that greater losses of chromium occur because the basic slag used up to now is enriched with chromium.
According to the present invention, this disadvantage is eliminated in that ferrochrome is decarburized and purified under a slag that has been partially or completely neutralized by the addition of titanium-containing substances, whereupon it is fused as an alloy component with purified iron. It has also proven to be expedient to carry out the final refining and decarburization of the combined melts of ferrochrome and iron likewise under a slag which has been completely or partially neutralized by the addition of titanium-containing substances.
The use of such a slag not only ensures that chromium passes into the slag to a much lesser extent, but also has the advantage that at the same time a considerable amount of carbon, silicon, sulfur and phosphorus is separated out and the slag has a greater light liquid having. After cooling, the slag can be crushed and used as a flux and chromium additive in a new ferrochrome preparation by reducing chrome ores.
For the reduction of the chromium oxide, an electric arc furnace is preferable, for the decarburization, deoxidization and refining at the end, however, a combined arc and resistance furnace with electrodes arranged on top and on the bottom, such as e.g. B. that of Greaves-Etehell. The melting chamber of the electric furnace must be made of basic material.
The production of the base material for stainless iron or steel that remains bright can be carried out, for example, as follows:
The iron is obtained in the usual way in one of the usual blast furnaces used for the production of pig iron and transferred to a converter while it is still molten. Here it is subjected to a Bessemer process, which the latter is interrupted at a certain stage. Molten iron from a cupola furnace can also be used for this purpose.
From the converter, the molten iron is transferred to the combined electric furnace, in which the mentioned final treatment (mixing with molten ferrochrome, decarburizing, deoxidizing and refining) takes place. During this final refining, iron alloys or other metals can be added to meet specific requirements; so z. B. Molybdenum, vanadium, titanium, tungsten, copper, nickel, Monell metal, manganese, etc.
In order to produce an alloy containing a certain percentage of nickel and copper, it is preferable to include them in alloyed form, e.g. B. as Monell metal.
If waste or a mixture of waste and pig iron is used as the starting material, it is melted in a known manner in an ordinary furnace with an accessible basic salt room, such as those generally used in steelmaking, and refined using slag, whereupon the molten metal is combined electric furnace is transferred, where the further treatment (intimate mixing with molten ferrochrome, dexoxidation and final refining) takes place in the manner described below.
The reduction and refining of the chromium oxide are, as already mentioned, to be carried out in separate electric furnaces, u. zw. In the presence of reducing agents, such as. B. carbon, aluminum, silicon, calcium, calcium silicide, calcium carbide, magnesium od. The like. By reducing agent is understood here any metal, metallic compound or any mixture of these in any ratio, provided that they have the ability to reduce the oxides or To effect compounds of the metal or metals contained in the ore. The process takes place with the development of heat. Advantageously, a reducing agent is used, consisting of a mixture of some of the elements or compounds mentioned, which is prepared in some form, e.g.
B. in the form of an iron alloy thereof, u. in the crushed state, so that the pieces pass through a 3 mm sieve, and intimately mixed with the chrome ore and flux in such a ratio that the complete reduction of the metal from the ore is guaranteed.
The mixture of chrome ore, reducing agent and flux is placed in the electric arc furnace and the current is allowed to pass until the reduction of the metal is completely accomplished. This creates a molten mass of chromium, iron and metalloids, known as ferrochrome, which has a certain amount of carbon that varies depending on the nature and amount of reducing agents used. The obtained chrome iron alloy is in the molten state in the combined electric furnace for the purpose of decarburization and refining
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the desired degree is neutralized.
The temperature in the furnace is raised so high by means of the upper electrodes that the neutralized slag forms as quickly as possible. As soon as the slag has melted, a further specific amount of a substance with a high content of titanium oxide is evenly distributed over its surface, if necessary. As the heating continues, the titanium oxide mixes completely with the rest of the slag material. The bottom electrodes are now switched on so that there is a continuous flow of metal under the slag. One can use ferrochrome with different carbon contents, e.g. B. 1-6%, as it is refined as described before mixing with the iron bath.
The resulting refining slag can be withdrawn from the furnace after the refining process has been completed, crushed and used in the electric smelting furnace as raw material, slag former and flux for the chrome ore. This greatly reduces the loss of chromium.
The iron or steel that remains bare is produced in such a way that the refined ferrochrome is intimately mixed with the cleaned iron in a different combined electric furnace, u. between in such a ratio that the desired percentage results in the finished product. If, after a deoxidizing slag has formed, the bottom electrodes of the furnace are activated, a completely homogeneous deoxidized material is obtained without stirring or shaking. This final refining or decarburization is also expediently carried out under a slag that has been wholly or partially neutralized by adding titanium-containing substances.
Possibly one can also force oxygen or hydrogen in the form of bubbles through the molten ferrochrome in order to oxidize carbon, sulfur and phosphorus, but this process is costly and the loss of chromium by transferring into the slag is greater.
A completely homogeneous alloy is obtained by the present continuous process which can contain any percentage of chromium, carbon, alloy metals and metalloids desired for any purpose.
In order for iron to have a particular resistance to rust and other favorable physical properties, carbon, sulfur and phosphorus should not make up more than 0.5% in total in the end product.
A useful composition of an iron alloy that remains bright is the following: Chromium: 9-20%, silicon: 0-5-2-5%, carbon, sulfur and phosphorus together not more than 0.5% (in the end product), the remainder being iron.
An iron alloy with particularly high resistance to acids and rust and with particularly favorable physical properties contains: chromium: 9-20%, silicon: 0-5-2-5%,
Copper: 0-02-2%, nickel: 0-5-3%, carbon, sulfur and phosphorus together not more than 0'5% (in the end product) and the remainder iron. In addition, a small amount of molybdenum (not more than 0.5%) or vanadium (not more than 0-25%) can be added.
In order to achieve good results, precise work is necessary so that the proportions in the finished product actually correspond to the specified. For this purpose it is advantageous to use the
To combine the scoop (spoon) with a suitable weighing device and to let the required quantities run through this weighing spoon when transferring into the combined electric furnace.
The finished iron alloy is poured into bars or other suitable forms in order to be further processed in the usual way.
PATENT CLAIMS:
1. A method for producing an iron alloy or steel of this type, characterized in that ferrochrome is decarburized and cleaned under a slag partially or completely neutralized by the addition of titanium-containing substances, whereupon it is fused as an alloy component with cleaned iron.
2. A process for the production of an iron alloy that remains bright or such a steel, characterized in that the Sehlussrefination and decarburization of the combined melts of
Ferrochrome and iron are made under a slag that has been partially or completely neutralized by the addition of titanium-containing substances.