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Verfahren zur Herstellung sauerstoffarmer Ferrolegierungen.
Eisenlegierungen, insbesondere Ferrochrom und Ferromangan, enthalten im geschmolzenen Zustande gelösten Sauerstoff. Zufolge der heutigen Herstellungsverfahren von Eisenlegierungen sind ihre Sauerstoffgehalte verhältnismässig gross, insbesondere in den stark veredelten Eisenlegierungen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, die in der Metallurgie, z. B. bei der Erzeugung von Spezialstählen, immer mehr und mehr als Zusatzstoffe verwendet werden. Die Anwesenheit dieses Sauerstoffes macht sieh beim Erstarren der Legierungen durch das Auftreten von Einschlüssen kenntlich. Beispielsweise findet man bei Ferrochrom mit etwa 0'1% Kohlenstoffgehalt die verhältnismässig grossen Sauerstoffgehalte von 0'14 bis 0'19%. Durch den Sauerstoffgehalt der dem Stahl in grosser Menge zugesetzten Legierungen wird das Desoxydieren des Stahles erschwert.
Ein Flusseisen mit 0'01% Sauerstoff, das durch Beigabe
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Chrom umgewandelt wird, wird schliesslich einen Sauerstoffgehalt von 0'05 bis 0'065%, also den fünfbis siebenfachen des ursprünglichen, aufweisen. Darin liegt eine der Hauptschwierigkeiten, die bei der Fabrikation von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt und hohem Chrom-und Mangangehalt auftreten.
Es besteht daher ein grosses Interesse, die Industrie mit Vorlegierungen in desoxydiertem Zustande zu beliefern, so dass ihre Einführung in Stahlbäder keine übermässige Oxydation derselben zur Folge hat.
Die Erfindung gibt ein einfaches und wirksames Mittel zur Durchführung dieser Desoxydation der Ferrolegierungen an. Sie besteht im wesentlichen darin, dass der grössere Teil der Oxyde von Chrom, Mangan oder Eisen, die selbst in den geschmolzenen Legierungen gelöst vorhanden sind, durch heftige und innige Durchwirbelung mit einer schmelzflüssigen Schlacke herausgelöst wird, die für diese Oxyde das grösstmögliche Lösungsvermögen aufweist. Die Zusammensetzung der Schlacke kann in sehr weiten Grenzen schwanken, jedoch muss sie vor ihrer Einwirkung auf die Legierung nur eine geringe Menge jener Oxyde enthalten, die zu lösen sind. Bei gleichen Gewichten der zur Wirkung kommenden Schlacke wird die Desoxydationswirkung um so intensiver sein, je saurer die Schlacke ist, d. h. einen je grösseren Gehalt an sauren Bestandteilen sie enthält, wie z. B.
Kieselsäure und Titanoxyd, neben Bestandteilen, die die Rolle einer Säure bei Gegenwart von Basen spielen können, z. B. Tonerde oder Zirkonoxyd. Wenn man auch möglichst saure Schlacken zur Anwendung bringen soll, so wird doch das gleiche Ergebnis durch Verwendung einer grösseren Menge von weniger sauren Schlacken erreicht, da im Gleichgewichtszustande der zurückbleibende Sauerstoff des Bades eine Funktion von dem Verhältnis der Löslichkeiten der Oxyde in der Schlacke und in der Legierung und von dem Verhältnis der Gewichte der Schlacke und der Legierung ist.
Das Verfahren kann durch Aufgeben einer geschmolzenen Schlacke in einem Induktionsofen für hohe oder niedrige Frequenz durchgeführt werden, bei dem die Schmelze durch das elektrische Feld umgetrieben wird. Eine besonders rasche, wirtschaftliche und wirksame Ausführungsform des Verfahrens besteht jedoch in der Kombination des vorausgehenden Schmelzens einer vorzugsweise sauren, synthetischen Schlacke, die auf bekannte Weise, sei es durch passende Zusammensetzung ihrer Bestandteile, sei es durch Beigabe von Flussmitteln, dünnflüssig gemacht wird, und des kräftigen Durchwirbelns dieser Schlacke mit der geschmolzenen Eisenlegierung, so dass eine überaus innige Berührung beider erreicht wird, wobei das Vermischen so weit getrieben wird, dass sich eine Emulsion der Schlacke in der Eisenlegierung ergibt.
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Dieses kräftige Durchwirbeln kann durch beliebige Mittel erreicht werden, wie durch ein heftiges Ausgiessen der Eisenlegierung in starkem Strahl und aus genügender Höhe auf die am Boden einer Giesspfanne befindliche Schlacke, durch Verwendung schwenk-oder drehbarer Behälter, um ein Zerstäuben der Schlacke in der Eisenlegierung zu bewirken, oder durch Mischen mittels eines nicht oxydierenden
Gases usw. Vermöge der innigen Berührung zwischen den Schlacken- und Metallteilchen wird die Desoxydation in äusserst kurzer Zeit erreicht, ohne dass es erforderlich wäre, die Schlacke und die Legierung durch eine Heizquelle warm zu halten.
Im Falle einer sauren, Kieselsäure enthaltenden Schlacke findet gleichzeitig eine Anreicherung des Bades an Silizium infolge der Reduktion der Kieselsäure der Schlacke statt. Soll diese Reduktion verhindert werden, so ist die Verwendung von Schlacken mit Titan-oder Aluminiumoxyd als Hauptbestandteil am Platze.
Die in manchen Fällen fast augenblickliche Erreichung des Gleichgewichtes zwischen Schlacke und Legierung erlaubt es, für eine bestimmte Schlacke die zu verwendende Menge im vorhinein zu bestimmen, um den Sauerstoffgehalt der Eisenlegierung auf den gewünschten Wert zu bringen.
Auf diese Weise können nicht nur Ferrochrom und Ferromangan, sondern alle Legierungen dieser Art, die zur Beigabe zum Stahl oder zu andern Metallen bestimmt sind, desoxydiert werden. Man kann damit beispielsweise komplexe Legierungen des Chroms oder Mangans oder Ferrochrome und Ferromangane, die Nickel oder andere Elemente enthalten, aber auch andere oxydierte Legierungen desoxydieren.