<Desc/Clms Page number 1>
Verfahren zur Herstellung von siliziumfreien oder silizillmarmen Chromeisenlegierungen.
Bei der Ausführung des im Patente Nr. 97661 geschützten Verfahrens zur Herstellung von nichtrostendem Chromstahl, wobei eine Mischung von Aluminium mit gewöhnlichem Chromerz des Handels verwendet wird, ist es vorteilhaft, einen gewissen Überschuss des Thermoreduktionsmittels über die theoretisch notwendige Menge zu verwenden, die zur Reduktion aller im Erze vorhandenen reduzierbaren Oxyde erforderlich wäre. Das ist besonders bei Erzen mit hohem Kieselsäuregehalt der Fall. Der Grund hiefür liegt darin, dass bei der innigen Mischung des Chromerzes mit dem Aluminium bei der Einführung in den Ofen das Aluminium keine vollständige Auslese treffen kann und ein beträchtlicher Teil der vorhandenen Kieselsäure reduziert wird, trotzdem das Aluminium leichter Eisen-und Chromoxyd reduziert als Kieselsäure.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass das auf diese Weise freiwerdende Silizium in das Metallbad eingeht, was die Qualität des Metalles zumindest für viele seiner Verwendungsarten herabsetzt.
Es soll angenommen werden, dass bei der Reduktion soviel Silizium gebildet worden ist, dass es etwa 300 der schliesslichen Legierung ausmacht. Wäre das Aluminium imstande, bei der Reduktion eine Auslese zu treffen, so dass nur die reduzierbaren Metalloxyde reduziert werden würden, dann könnte man erreichen, dass in der gebildeten Legierung kein Silizium vorhanden ist, indem man einfach um jene Menge Aluminium, die zur Reduktion der entsprechenden Menge Kieselsäure erforderlich ist, weniger verwendet. Tatsächlich zeigt sich aber, dass durch Herabsetzung der Menge des verwendeten Aluminiums das Ziel, Silizium aus der Legierung fernzuhalten, nicht erreicht wird und dass ausserdem der Gehalt an Chrom in der Legierung sinkt.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren, bei dem Erze mit einem beträchtlichen Gehalt an Kieselsäure verarbeitet werden können und das trotzdem zu Produkten führt, die bei gewünschtem Chrom- gehalt keine unerwünschten Mengen von Silizium enthalten.
Gemäss der Erfindung wird eine im Verhältnis zu den im Erz vorhandenen reduzierbaren Metalloxyden überschüssige Menge von Aluminium angewendet, doch wird nicht die ganze Menge des Chromeisensteines innig mit dem Aluminium vermischt, sondern bloss etwa 80%, während der restliche Chromeisenstein ohne Aluminium der Beendigungsschlacke zugesetzt wird.
Als Beendigungsschlacke wird, wie in dem oben erwähnten Patente Nr. 97661 angegeben ist, beispielsweise eine Kalksilikatschlacke benützt, die man möglichst dünnflüssig macht, bevor man ihr das Gemisch zusetzt, das ungefähr 80% der Chromeisensteinmenge und das ganze Aluminium enthält.
Die Beendigungsschlaeke enthält somit eine bekannte Menge Chromoxyd. Die mit 20 und 80 angegebenen Prozentsätze sind je nach den verwendeten Chromerzen natürlich ziemlichen Abänderungen unterworfen. Aluminium wird in solcher Menge verwendet, dass es ausreicht, die ganzen vorhandenen reduzierbaren Oxyde einschliesslich der Kieselsäure zu reduzieren, die in der mit dem Aluminium gemischen Hauptmenge des Chromeisensteins vorhanden ist. Die Menge des Chromeisensteins, die der Beendigungsschlacke zugesetzt und mit der kein Aluminium vorher gemischt wird, muss ausreichend sein, um das Silizium, das durch Reduktion der in dem Hauptanteil des Chromeisensteins enthaltenen Kieselsäure entsteht, aufzubrauchen.
<Desc/Clms Page number 2>
Das aus der Kieselsäure freigewordtne Silizium wird also bei der Reduktion des der Beendigungschlacke zugesetzten Chromoxydes verbraucht. Das Verfahren wird zweckmässig in einem elektrischen Ofen ausgeführt, der mit Eisen oder Stahl beschickt wird ; das Metall wird aufgeschmolzen und die Schlacke, die sich in der Regel zunächst bildet, zweckmässig entfernt. Man kann auch den Ofen mit geschmolzenem Metall beschicken. Welches Metall man zur Beschickung wählt, richtet sich nach dem Kohlenstoffgehalt, den die Endlegierung aufweisen soll.
Wie in der erwähnten Patentschrift angegeben, kann man trotz der Verwendung von Kohlenelektroden im elektrischen Ofen eine Legierung mit nur 0, 1% Kohlenstoff erzielen, da die Schlacke zwar das bei der Reduktion entstehende Eisen und Chrom durehlässt, aber das Metallbad vor der Berührung mit den Elektroden schützt.
Folgendes Beispiel erläutert die Anwendung der Erfindung bei der Herstellung einer Chromeisenlegierung. Angenommen, eas Chromerz enthalte 10% Kieselsäure und das Bad sei mit 453leg geschmolzenen Eisens beschickt, so wird die Beendigungsschlacke gebildet, indem man in den Ofen 40 Kalk, 20 leg Flussspat und 48. 5 leg Chromerz einführt ; 172 leg Chromerz und 64. 8 kg Aluminium werden nach Bildung der Beendigungsschlacke zugesetzt. Das verwendete Chromerz enthält beispielsweise 48-52% Cr203 und die entstehende Legierung 12-14% Chrom.
Die Erfindung ist nicht auf jene Fälle beschränkt, in denen als R3duktionmittel Aluminium dem Chromerz zugesetzt wird, aber es können naturgemäss nur Reduktionsmittel angewendet werden, die im Verlauf des Verfahrens die im Erz enthaltene Kieselsäure zu reduzieren vermögen.
Ferner könnte man, statt das Reduktionsmittel und einen Teil des Chromerzes in der oben beschriebenen Weise zu mischen, jeden dieser Stoffe einzeln in beliebiger Reihenfolge in den Ofen einführen, doch ist es zweckmässiger, vorher eine inn'ge Durchmischung vorzunehmen. Trotzdem oben angenommen wurde, dass dasselbe Erz zur Bildung der Beendigungsschlacke und zur Herstellung des Gemisches mit dem Thermoreduktionsmittel verwendet wird und dass es wesentliche Mengen Kieselsäure enthält, soll nicht unerwähnt bleiben, dass das zur Bildung der Schlacke verwendete Erz nicht die gleiche Menge Kieselsäure enthalten muss, wie das mit dem Thermoreduktionsmittel gemischte Erz, ja dass es überhaupt keine Kieselsäure zu enthalten braucht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von siliziumfreien oder siliziumarmen Chromeisenlegierungen in einem Ofen mit einem Bade van flüssigem Eisen, auf dem eine Beendigungsschlacke erzeugt wird, in der man ein Gemenge von Chrom-und Eisenoxyden mit einem Thermoreduktionsmittel reagieren lässt. dadurch gekennzeichnet, dass der Beendigungssehlacke zuerst nur ein Teil des kieselsäurehaltgen Chromerzes zugesetzt wird, worauf man dann den Hauptanteil des mit überschüssigem Thermoreduktionsmittel vermengten Chromerzes zufügt.
<Desc / Clms Page number 1>
Process for the production of silicon-free or low-silicon chromium iron alloys.
When carrying out the process for the production of stainless chromium steel, protected in patent no. 97661, using a mixture of aluminum with common commercial chromium ore, it is advantageous to use a certain excess of the thermal reducing agent over the amount theoretically necessary for the reduction of all reducible oxides present in the ore would be required. This is particularly the case with ores with a high silica content. The reason for this is that when the chrome ore is intimately mixed with the aluminum when it is introduced into the furnace, the aluminum cannot be completely selected and a considerable part of the silica present is reduced, although the aluminum reduces iron and chromium oxide more easily than silica .
In practice it has been shown that the silicon released in this way enters the metal bath, which lowers the quality of the metal at least for many of its types of use.
It should be assumed that so much silicon has been formed during the reduction that it makes up about 300 of the final alloy. If the aluminum were able to make a selection during the reduction, so that only the reducible metal oxides would be reduced, then it could be achieved that no silicon is present in the alloy formed by simply adding the amount of aluminum required to reduce the corresponding amount of silica is required, less is used. In fact, however, it has been shown that reducing the amount of aluminum used does not achieve the goal of keeping silicon out of the alloy and that the chromium content in the alloy is also reduced.
The invention now relates to a method in which ores with a considerable content of silica can be processed and which nevertheless leads to products which, with the desired chromium content, do not contain any undesired amounts of silicon.
According to the invention, an excess amount of aluminum is used in relation to the reducible metal oxides present in the ore, but not all of the chrome iron stone is intimately mixed with the aluminum, but only about 80%, while the remaining chrome iron stone without aluminum is added to the termination slag .
As the termination slag, as indicated in the above-mentioned patent no. 97661, for example a lime silicate slag is used, which is made as thin as possible before the mixture is added, which contains about 80% of the chromium iron stone and all of the aluminum.
The termination loop thus contains a known amount of chromium oxide. The percentages given as 20 and 80 are of course subject to considerable variation depending on the chrome ores used. Aluminum is used in such an amount that it is sufficient to reduce all the reducible oxides present, including the silicic acid, which is present in the main amount of the chrome iron stone mixed with the aluminum. The amount of chrome iron stone that is added to the termination slag and with which no aluminum is mixed beforehand must be sufficient to use up the silicon that is produced by reducing the silica contained in the main part of the chrome iron stone.
<Desc / Clms Page number 2>
The silicon released from the silica is thus consumed in the reduction of the chromium oxide added to the termination slag. The process is conveniently carried out in an electric furnace which is charged with iron or steel; the metal is melted and the slag, which as a rule initially forms, is expediently removed. You can also charge the furnace with molten metal. Which metal is chosen for the charge depends on the carbon content that the final alloy should have.
As stated in the patent mentioned, despite the use of carbon electrodes in the electric furnace, an alloy with only 0.1% carbon can be achieved, since the slag allows the iron and chromium produced during the reduction to pass through, but the metal bath before contact with the Protects electrodes.
The following example illustrates the use of the invention in the production of a chromium iron alloy. Assuming that the chrome ore contains 10% silica and the bath is charged with 45% molten iron, the termination slag is formed by introducing 40 lime, 20% fluorspar and 48.5% chrome ore into the furnace; 172 legs of chrome ore and 64.8 kg of aluminum are added after the termination slag is formed. The chrome ore used contains, for example, 48-52% Cr203 and the resulting alloy 12-14% chromium.
The invention is not limited to those cases in which aluminum is added to the chromium ore as a reducing agent, but naturally only reducing agents can be used which are able to reduce the silica contained in the ore in the course of the process.
Furthermore, instead of mixing the reducing agent and part of the chrome ore in the manner described above, each of these substances could be introduced into the furnace individually in any order, but it is more expedient to thoroughly mix them beforehand. Although it has been assumed above that the same ore is used to form the termination slag and to make the mixture with the thermal reducing agent, and that it contains substantial amounts of silica, it should be noted that the ore used to form the slag need not contain the same amount of silica like the ore mixed with the thermal reducing agent, yes that it does not need to contain any silica at all.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the production of silicon-free or low-silicon chromium iron alloys in a furnace with a bath of liquid iron on which a termination slag is produced in which a mixture of chromium and iron oxides is allowed to react with a thermal reducing agent. characterized in that only a portion of the silica-containing chrome ore is added to the termination lacquer, after which the main portion of the chrome ore mixed with excess thermal reducing agent is added.