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Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem Chromstahl.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Veifahren zur Herstellung von rostsicherem Stahl und bezweckt, die Schwierigkeiten zu überwinden, welche bei der Erzeugung von Eisenlegierungen, die einen geringen
Kohlenstoffgehalt aufweisen, auftreten.
Es ist bekannt, Metalloxyde in Form von Erzen sowie auch Salze des Chroms, Wolframs, Nickels, Mangans usw. mit reduzierenden Metallen, wie Aluminium oder Magnesium, zu mischen und dem ge- schmolzenenMetall. z. B. Eisen, hinzuzufügen. Das Gemisch wird gewöhnlich infeinvermahlenemZustande hinzugefügt und entzündet, wobei Wärme entwickelt und das Metalloxyd reduziert wird, wonach sich das abgeschiedeneMetall mit dem geschmolzenen Eisen legiert. Das Hinzufügen eines derartigen alumino- thermischen Gemisches ist bis jetzt während des Giessens vorgenommen worden, d. h., wenn sich das
Metall in der Pfanne in geschmolzenem Zustande befindet.
Es ist ferner bekannt, zwecks Herstellung von verfeinertenEisenchromlegierungen das roheChromeisen der Einwirkung des Windes in einem Konverter u. dgl. zu unterwerfen und zu der Schmelze vor oder nach dem Abstechen aus dem Konverter das aluminothermische Gemisch hinzuzufügen, welches z. B. eine Chromverbindung enthält, zu dem Zwecke, eine
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besitzen den Nachteil, dass notwendigerweise ein leichtentzündliches, d. h. fein gepulvertes alumino- thermisches Gemisch zur Verwendung kommen muss, was die Kosten vergrössert und den Nachteil bringt, dass sich sehr rasch eine Schlacke in der ganzen Masse des Bades bildet, welche das durch Reduktion aus- geschieden Metall einhüllt und beim Aufschwimmen auf die Oberfläche mitreisst.
Ein grosser Teil der
Schlacke, welche auf diese Weise in ihrem spezifischen Gewicht infolge des eingeschlossenen Metall schwerer geworden ist, bleibt jedoch in der Schmelze eine Zeitlang bestehen und wird beimAbstechenv der geschmolzenen Masse mitgerissen. so dass die Ventile verstopft werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung vermeidet diese Nachteile, u. zw. in der Weise, dass kein rasch- schmelzendes aluminothermisches Gemisch im eigentlichen Sinne des Wortes, sondern ein Reduktion- gemisch verwendet wird, welches weniger schnell reagiert. Pas Ingangsetzen der Reduktion wird dadurch bewerkstelligt, dass auf der Oberfläche des gesehmolzenenEisens. Stahles usw., vorzugsweise nachdem die zuerst gebildete Schlacke entfernt worden ist, eine künstliche leichtflüssige Schlackenschichte erzeugt wird, welche annähernd das gleiche spezifische Gewicht wie das Reduktionsgemisch besitzt und auf welche das Reduktionsgemisch aufgebracht wird, womit erzielt wird,
dass das letztere vor der unmittelbaren
Berührung mit dem geschmolzenen Eisen geschützt und erst inmitten der hocherhitzte Schlackenschicht in bekannter Weise unter Abscheidung des freien Metalles, welches dann in die Eisenmasse hinabsinkt, umgesetzt wird. Die bei der Reduktion aus dem Aluminium enthaltenden Reduktionsgemisch entstehende Tonerdeschlackebesitztdie Eigenschaft, die Leichtflüssigkeit der künstlich hergestellten Schlackenschichte zu erhöhen, wenn sie durch zusätzliche Wärmezuführung dünnflüssig gemacht und mit ihr vermischt wird ;
sie besitzt ferner ein geringeres spezifisches Gewicht als die letztere, schwimmt auf dieselbe hinauf und kann durch zusätzliche Wärmezuführung in dauernd flüssigem Zustand erhalten werden, so dass die ganze Sclaekenmasse einschliesslich der schwer schmelzbaren Bestandteile, wie Magnesia, in leicht- flüssigem hocherhitzte Zustande und, ohne das reduzierte Metall am Durchtritt zu dem Eisenbade zu hindern, dauernd auf deroberfl, chegehalten und vor dem Vermischen mit dem letzteren gehindert wird.
Auf diese Weise können die schädlichen Erzbestandteile in der Schlacke zurückgehalten werden, während sie selbst nicht nur als ein das Schmelzen des Erzes bewirkendes Flussmittel, sondern auch als eine Schutz-
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schichte für das Eisenbad in dem Falle dient, wenn das Schmelzen in einem elektrischen Ofen mittels Kohlenelektroden oder in einem Flammofen mittels Heizgasen erfolgt, wobei in ersterem Falle die Aufnahme von Kohlenstoff und im letzteren die Einwirkung des Kohlenoxyds verhindert wird. Ferner wirkt die
Schlacke nach der vollzogenen Reduktion als Verfeinerungsmittel für das geschmolzene Metall.
Durch das vorliegende Verfahren kann ein im wesentlichen kohlenstoffreies rostsicheres Eisen mit einem beliebigen Prozentsatz von Chrom oder auch rostsicherer Stahl mit beliebigem Chrom-und
Kohlenstoffgehalt in einfacher und wirtschaftlicher Weise hergestellt werden. Das so hergestellte Eisen besitzt vor dem Stahl insofern den Vorzug, als es ohne Härten rostsicher ist und leicht bearbeitet werden kann, während der Stahl, um rostsicher zu werden, zuvor gehärtet werden muss und daher schwierig maschinell zu bearbeiten ist.
Bei der praktischen Ausführung des Verfahrens wird das Eisen geschmolzen und die sich zuerst bildende Schlacke beseitigt, wonach eine weiter unten beschriebene künstliche Schlacke auf der Ober- fläche der Schmelze gebildet und, sobald die letztere eine Temperatur erreicht hat, die in Zusammenwirkung mit der durch die exothermische Reaktion des Reduktionsgemisehes freigemachten Wärme genügend ist, um das Reduktionsgemiseh bzw. das Erz zu schmelzen, mit dem Reduktionsgemiseh, d. h. dem Erz und Aluminium, versetzt wird. Das bei der Reduktion des im Erz enthaltenen Metalloxydes entstehende Metall scheidet sich durch Eigengewicht von der geschmolzenen Schlacke ab und sinkt in das Eisenbad unter, während die nutzlosen Erzbestandteile in der Sehlaeke verbleiben.
Auf diese Weise kann das Eisen, ob es kohlenstoffrei oder kohlenstoffhaltig sei, mit Chrom durch Einführen des Metalloxyde in die geschmolzene künstliche Schlackensehiehte legiert werden.
Beispielsweise wird das Verfahren in folgender Weise ausgeführt : Der Ofen wird mit 10. 000 kg Eisenspänen (welche im wesentlichen kohlenstoffrei oder auch kohlenstoffhaltig sein können) und mit 8-10 % Kalkstein beschickt, wonach das Gemisch zum Schmelzen gebracht wird. Die sich zuerst bildende Schlacke wird vollständig entfernt, um die Unreinlichkeiten zu beseitigen, welche sonst in das Eisen zurück- gelangen können. Das so gereinigte Schmelzbad wird mit einem Gemisch von 600 kg Kalkstein. 180 kg Flussspat und 120 kg Eisenhammerschlag überdeckt.
Es wird nun Wärme zugeführt, u. zw. so lange, bis diese künstliche Schlaekenschichte vollständig durchgeschmolzen ist, worauf, sobald die zur Reduktion erforderliche Temperatur erreicht worden ist, die Schlackenschichte allmählich mit einem Gemisch von
4500 kg Chromeisenstein (grobgemahlen und kalziniert) und 1200 kg Aluminium (von grobkörniger Beschaffenheit) versetzt wird.
Es tritt nun inmitten der Schlackenschichte als eines Reaktionsmediums die
Reaktion zwischen dem Metalloxyd und dem Reduktionsmittel ein, welche bekanntlieh exothermisch verläuft, so dass innerhalb weniger Minuten nach dem Zusatz des ganzen Reduktionsgemisches die vollständige Reduktion des Metalloxydes beendigt ist und das reduzierte Metall aus der leichtflüssigen Schlackenschichtein das Eisenbad herabsinkt. Sobald gegen Ende des Reduktionsvorganges die Schlacken- schichte zähe zu werden beginnt, ist es erforderlich, noch eine zusätzliche Wärme zuzuführen, um die
Schlacke noch weiter genügend flüssig zu halten und auch um das ganze Bad zwecks Verfeinerung der Legierung kurze Zeit zu erhitzen.
Der Ofen kann sowohl elektrisch wie auch durch Heizgase erhitzt werden, jedoch ist es vorteilhaft, für die Herstellung von rostsicherem Eisen die Verwendung von Kohlenstoff beim Niedersehmelzen des Eisenbades zu vermeiden. Zur zusätzlichen Wärmezuführung verwendet man mit Vorteil die Kohlenelektroden, welche der Schlackenschichte genähert werden, so dass ein elektrischer Bogen entzündet und dadurch aufrechterhalten werden kann, dass die Sehlackenschichte als guter Elektrizitäts- und Wärmeleiter wirkt. Enthält der Chromeisenstein nicht die erforderliche Ianganmenge, so kann Manganerz dem Gemisch hinzugefügt werden.
Sind die verwendeten Eisenspäne im wesentlichen kohlenstoffrei, so kann man eine Chromeisenlegierung mit etwa 12% Chrom und weniger als O'14O Kohlenstoff erhalten. Falls dagegen die Beschickung aus Stahlspänen besteht, so enthält die entstehende Chromstahllegierung etwa 12% Chrom und soviel Kohlenstoff, als dem verbleibenden bzw. zugesetzten entspricht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von nichtrostendem Chromstahl aus fertiggefrisehtem Stahl mittels eines Gemenges aus Chromeisenstein und Aluminium, dadurch gekennzeichnet, dass man auf die Beendigungsschlaeke das Gemenge aus Chromeisenstein und Aluminium so aufbringt. dass die Reaktion in der entsprechend tiefen Schlaekenschichte vor sich geht, die während der Reaktion mit aufgesetztem Strom erhitzt wird, so dass das ausgeschiedene Chrom in das Metallbad untersinkt.