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Ferrosiliziumlegierung, insbesondere für eine Verwendung in
Schwer eflüs sigkeiten
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einemsammensetzungen auf der Grundlage von Ferrosilizium brauchbar, da ein solches Material ein verhältnis- mässig hohes spezifisches Gewicht hat, korrosionsbeständig und magnetisch ist. Ferner ist Ferrosilizium auch verhältnismässig billig. Die Korrosionsbeständigkeit von Ferrosiliziumteilchen kann bekanntlich durch Erhöhen des Siliziumgehaltes vergrössert werden. Auf Grund des verhältnismässig niedrigen spezifischen Gewichtes von Silizium sinkt jedoch das sich ergebende spezifische Gewicht der Legierung bei steigendem Siliziumgehalt.
Ferner ist dem Siliziumgehalt eine obere Grenze gesetzt, wenn die magnetischen Eigenschaften und die Oberflächenspannung der Legierung nicht nachteilig beeinflusst werden sollen. Bis zu einem Gehalt von etwa 15% beeinflusst das Silizium die Oberflächenspannung und die magnetischen Eigen- schaften nicht in einem merklichen Umfang, doch oberhalb dieser Grenze werden sowohl die Oberflächen- spannung als auch die magnetischen Eigenschaften mit ansteigendem Siliziumgehalt geringer, bis bei einem Gehalt an Silizium von etwa 33% die magnetischen Eigenschaften der Legierung für alle praktischen Verwendungszwecke gänzlich beseitigt sind.
In neuerer Zeit hat die Forderung nach einer wirksameren Aufbereitung von Mineralien eine Nachfrage nach Teilchen hervorgerufen, die ein noch höheres spezifisches Gewicht und eine verbesserte Form und bessere Oberflächeneigenschaften aufweisen. Es wurde festgestellt, dass gewöhnliches Ferrosilizium keine Teilchen von zufriedenstellenden Eigenschaften liefert.
Es ist ganz allgemein vorgeschlagen worden, an Stelle vongewöhnJichemFerrosiliziumFerrosilizium- legierungen mit einem Gehalt an korrosionsverhindernden Zusatzstoffen, wie Kupfer oder Aluminium, zu verwenden.
Ein auf dieser Linie liegender besonderer Vorschlag bezieht sich auf eine Ferrosiliziumlegierung, die 10-25% Silizium und 0, 08-0, 5% Aluminium, gegebenenfalls mit einem Zusatz von andern Metallen, enthält. Es ist ferner angegeben worden, dass zusätzliche Metalle eingeführt werden können, indem einer Schmelze von Ferrosilizium eine Aluminiumlegierung, die verhältnismässig geringe Anteile an einem oder mehreren der Stoffe Kupfer, Silizium, Mangan, Chrom, Magnesium und Eisen enthält, zugesetzt wird. Hinsichtlich der Prozentgehalte an den zusätzlichen Metallen, die in der Legierung vorliegen sollen, wurden jedoch keinerlei Angaben gemacht. Obgleich dieser Vorschlag eine Verbesserung gegenüber den zu dieser Zeit bekannten Ferrosiliziumlegierungen mit sich bringt, ist er noch einer weiteren Verbesserung fähig.
Es ist selbstverständlich bekannt, für weitgehend verschiedene Anwendungszwecke Ferrosilizium mit verschiedenen Zusätzen zu versehen, doch besteht in erheblichem Masse die Gefahr, dass ungeeignete bzw. widerspruchsvolle Ergebnisse erhalten werden. Beispielsweise kann hier erwähnt werden, dass nach einer nicht vorveröffentlichten Mitteilung durch den Zusatz einer beträchtlichen Menge von Nickel das spezifische Gewicht einer Ferrosiliziumlegierung erhöht werden kann, dass jedoch, obgleich Nickel selbst ferromagnetisch ist, durch das Nickel die magnetischen Eigenschaften der sich ergebenden Legierung nachteilig beeinflusst werden.
Für die Entwicklung einer verbesserten Ferrosiliziumlegierung für die Herstellung von festen Teilchen für Schweremedien sind nicht nur die verschiedenen Bestandteile, sondern auch dieMengenverhältnisse der einzelnen Bestandteile von grundlegender Bedeutung. Ferner muss im Fall von industriellen Anwendungszwecken auch die Kostenfrage berücksichtigt werden.
Die Erfindung zielt darauf ab, eine verbesserte und verhältnismässig billige Ferrosiliziumlegierung zu schaffen, die insbesondere für die Herstellung von festen Teilchen mit verbesserten Eigenschaften für Schweremedien geeignet ist.
Dieses Ziel wird gemäss der Erfindung dadurch erreicht, dass die Ferrosiliziumlegierung, die 5-20% Silizium und ferner Chrom, Nickel und/oder Kupfer enthält, dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 0, 2-10% Chrom, 0-5% Uran und mindestens eines der Elemente Nickel oder Kupfer in einer Menge von 0, 2-10% enthält, wobei der Rest im wesentlichen zur Gänze aus Eisen besteht und die Summe der Gehalte an Silizium und Chrom nicht über 21% beträgt und die Summe der Gehalte an Nickel und Kupfer nicht über 10% ausmacht. Es soll an dieser Stelle festgehalten werden, dass sich die hier und im folgenden im Zusammenhang mit der Erfindung gemachten Angaben bezüglich der Prozentgehalte auf Gewichtsprozente beziehen.
Vorzugsweise enthält die Legierung Uran, doch ist der Urangehalt nicht von wesentlicher Bedeutung und kann auch 0% ausmachen.
Die Legierung gemäss der Erfindung hat ein hohes spezifisches Gewicht und ist ferner hinsichtlich der Oberflächenspannung, in magnetischer Hinsicht, hinsichtlich der Korrosion, des Abriebes, der Sprödigkeit und der Härte, vom Standpunkt der Eigenschaften von festen Teilchen für Schweremedien aus betrachtet, hervorragend.
Der Eisengehalt ist insofern von Bedeutung, als eine oder mehrere der wünschenswerten Eigenschaften
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der Legierung aller Wahrscheinlichkeit nach verschlechtert wird bzw. werden, wenn der Eisengehalt unter 60% beträgt.
Das in der Legierung vorhandene Silizium erhöht deren Korrosionsbeständigkeit, wirkt sich jedoch auf das spezifische Gewicht nachteilig aus. Vom Standpunkt der magnetischen Eigenschaften, der Oberflächenspannung und des spezifischen Gewichtes aus ist es vorzuziehen, wenn der Siliziumgehalt unter 15% ausmacht.
Durch den Zusatz von Chrom wird die Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und Korrosion und auch das spezifische Gewicht der Legierung erhöht, doch wird anderseits die Oberflächenspannung der Legierung in geschmolzenem Zustand herabgesetzt und daher ist dieser Zusatz für die Oberflächen-, und Formeigenschaften von Teilchen, die aus der Legierung durch Versprühen aus der Schmelze oder durch Flammensphäroidisation erhalten werden, nachteilig.
Die Legierung enthält Nickel und/oder Kupfer ; vorzugsweise liegen sowohl Nickel als auch Kupfer vor..
Ein Zusatz von Nickel und/oder Kupfer erhöht die Oberflächenspannung der Legierung in geschmolzenem Zustand und wirkt den nachteiligen Eigenschaften von Chrom in dieser Hinsicht entgegen.
Ein Zusatz von Nickel trägt ferner zu einer verbesserten Widerstandsfähigkeit gegen Abrieb und Korrosion bei und erhöht auch das spezifische Gewicht der Legierung. Anderseits hat aber Nickel eine Neigung, die magnetischen Eigenschaften der Legierung zu verschlechtern ; in dieser Hinsicht wirkt jedoch wieder Chrom korrigierend und beseitigt die nachteilige Wirkung des Nickels.
Der Zusatz von Kupfer verbessert gleichfalls die Korrosionsbeständigkeit und das spezifische Gewicht der Legierung. Wenn auch Kupfer nicht wesentlich zu einer Verbesserung des Abriebwiderstandes der Legierung an sich beiträgt, so erhöht doch die günstige Wirkung des Kupfers auf die Oberflächenspannung der Legierung die runde Form und Glattheit von festen Teilchen, die aus der Legierung durch Versprühen aus der Schmelze oder durch Flammensphäroidisation erhalten worden sind. Als Ergebnis davon wird der Abrieb der festen Teilchen bei Verwendung in einem Schweremedium verringert.
Die Summe der Gehalte an Nickel und Kupfer soll 10% nicht übersteigen, da ansonst die Gefahr besteht, dass die magnetischen Eigenschaften der Legierung verschlechtert werden.
Gemäss der Erfindung kann die Ferrosiliziumlegierung 0, 01-5% Uran enthalten. Durch einen Zusatz von Uran werden die Widerstandsfähigkeit gegen Korrosion und Abrieb, die Oberflächenspannung und das spezifische Gewicht der Legierung erhöht. Da das spezifische Gewicht von Uran etwa 19,0 beträgt, wogegen des spezifische Gewicht von Eisen 7,8 ist, kann bereits eine verhältnismässig geringe Menge von Uran eine merkliche Wirkung auf das spezifische Gewicht der Legierung haben. Es wurde jedoch festgestellt, dass sich anscheinend die Korrosionsbeständigkeit der Legierung verschlechtert, wenn der Urangehalt über 5% erhöht wird.
Es kann natürliches oder inaktives Uran verwendet werden.
Der Siliziumgehalt der Legierung soll vorzugsweise zwischen 10 und 13% liegen. Der Chromgehalt kann 1-5%, der Nickelgehalt 0, 5-2%, der Kupfergehalt 0, 2-5% und der Urangehalt 0, 2-1% ausmachen.
Einer oder mehrere Bestandteile einer Legierung gemäss der Erfindung können in diesen angeführten beschränkten Bereichen vorliegen.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Legierung 10-13% Silizium, 1-5% Chrom und mindestens eines der Elemente Nickel in einer Menge von 0,5 bis 2% und Kupfer in einer Menge von 0,2 bis 5%, wobei der Rest im wesentlichen zur Gänze aus Eisen besteht.
Gemäss einer andern Ausführungsform der Erfindung enthält die Legierung 10-13% Silizium, 1-5% Chrom, 0, 2-1% Uran und mindestens eines JerElementeNickel in einer Menge von 0,5 bis 2% und Kupfer in einer Menge von 0, 2 bis 5%, wobei der Rest im wesentlichen zur Gänze aus Eisen besteht.
Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung sind in der Legierung 12, 5% Silizium, 2% Chrom, l% Nickel und l% Kupfer vorhanden, wobei der Rest im wesentlichen zur Gänze aus Eisen besteht.
Eine Legierung gemäss der Erfindung kann, wie für den Fachmann verständlich ist, auf verschiedene Weise erhalten werden. Es ist festzuhalten, dass in dieser Legierung auch bestimmte, zufällig vorhandene Verunreinigungen vorliegen können.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung enthält die Legierung 12, 5% Silizium, 2% Chrom, l% Nickel, l% Kupfer und 0, 5% Uran, wobei der Rest im wesentlichen zur Gänze aus Eisen besteht.
Ein besonderes Verfahren zur Herstellung dieser vorzugsweise verwendeten Legierung besteht darin, dass ein 75loiges Ferrosilizium und ein niedriggekohlter Stahlschrott in einem elektrischen Lichtbogenofen zusammengeschmolzen werden. Dann werden der Schmelze Nickel und Kupfer zugesetzt und darin in Lösung gehen gelassen. Hierauf wird der Schmelze Chrom in Form von Ferrochrom zugesetzt. Die erhaltene Schmelze wird bei einer Temperatur von etwa 15000C in einer Giesspfanne abgezcgen und in dieser mit Uran in Form einer Eisen-Uran-Silizium-Legierung versetzt.
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