Verfahren zur Herstellung von Legierungen eines llZetalles der Eisengruppe aus Ogyderzen. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von Le gierungen eines Metalles der Eisengruppe aus Ogyderzen, wobei als Reduktionsmittel, wenigstens teilweise, Kohle verwendet wird.
In Eisenwerken kommt es häufig vor, dass an einem Tage ein legiertes Eisen oder Stahl mit einem gewissen Gehalt an zum Beispiel Chrom und an einem andern Tage ein legiertes Eisen mit einem andern Gehalt an Chrom hergestellt werden soll. In solchen Fällen war es bisher notwendig, eine beson dere Beschickung für jeden verschiedenen Gehalt an Chrom im legierten Eisen oder Stahl vorzunehmen, was natürlich mehrere Beschickungen von verschiedenen Zusammen setzungen erforderte. Dies erschwerte den Betrieb, wozu noch kommt, dass es sich als ziemlich schwer und verwickelt erwies, den Gehalt, an Legierungsmetall innerhalb der engen Grenzen, die innegehalten werden müs sen, nur in dieser Weise zu regeln.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in einem Elek- troofen eine Beschickungssorte, die eine Mi schung von einem Ogyderz des betreffenden der Eisengruppe angehörenden Grundmetal- les und einem Reduktionsmittel in einer für die Reduktion des Erzes erforderlichen Menge enthält, und eine Besehickungssorte, die eine Mischung von einem Ogyderz des Legierungs- metalles und einem Reduktionsmittel in einer für die Reduktion dieses Erzes erforderlichen Menge enthält, reduziert und geschmolzen werden,
wobei die Mengen der verschiedenen Beschickungssorten derart abgepasst werden, dass das Endprodukt wenigstens annähernd den gewünschten Gehalt an Legierungs metall erhält.
Diese Beschickungssorten werden zweck mässig derart hergestellt, dass das betreffende Erz in feinzerkleinertem Zustand mit fein zerkleinerter Kohle oder kohlenstoffhaltigem Material, sowie etwaigenfalls anderem Re duktionsmittel vermischt wird, wonach :
das Gemisch etwaigenfalls unter Verwendung von geeignetem Bindemittel\ und etwaigen falls in Verbindung mit einer Trocknung des Gemisches in Brikett- oder andere Stücldorm übergeführt wird, und zwar mit den Reduk- tionsmittelteilchen und den Erzkörnchen möglichst gleichmässig verteilt und in inniger Berührung miteinander, sowie in ihrer Lage zueinander fixiert.
Je kleiner die Grösse der Erzteilchen und der Körnchen des Reduktionsmittels, zum Beispiel der Kohle ist, das heisst. je mehr die Iioriigrösse sich der Molekulargrösse nähert, um so besser wird das Verfahren verlaufen. Wenn die Korngrösse verhältnismässig gross gewählt wird, wird die Umsetzung zwischen Erz und Reduktionsmittel unvollständiger und somit die Ausbeute an Metall niedriger. Vorteilhaft wird die Grösse der Erzkörnchen und zweckmässig auch diejenige der Reduk- tionsmittelteilchen, zum Beispiel der Kohle, so gewählt, dass wenigstens (5 / der Körn chen durch ein Sieb mit 200 Maschen pro Quadratzentimeter hindurchgehen werden.
Bei der Überführung in Brikett- oder an dere Stückform können, falls erforderlich oder erwünscht, um eine festere Bindung der Körnchen zu erhalten, Bindemittel bekannter Art verwendet werden, aber dabei muss bei Verwendung kohlenstoffhaltiger Bindemittel die gesamte für die Reduktion nützliche Kohlenstoffmenge der verschiedenen Beschik- kungssorten derart abgepasst werden, dass das fertige Metall den erwünschten Kohlenstoff gehalt erhält.
Falls erforderlich, werden die Stücke bezw. die vermischte Beschickungs sorte vor der Einführung in den elektrischen Ofen in Luft oder anderer Atmosphäre ge trocknet (zum Beispiel bei Verwendung von Kalk oder Kalkmilch als Binde- und Zusatz mittel in einer kohlensäurehaltigen Atmo sphäre), um etwaigenfalls zugesetztes flüssi ges kohlenstoffhaltiges Reduktionsmaterial bez-,v. Bindemittel in feste Form zu überfüh ren und eine feste Masse von Erz- und Re duktionsmittelteilchen in dauerhafter Stück form zu erhalten.
Durch das Trocknen wird etwa. vorhandenes Wasser ausgetrieben, so dass eine Zersprengung der Brikette oder Stücke durch von der Wärme im Ofen ent wickelten Wasserdampf vermieden wird. Wenn zwecks Erhaltens einer wirklich innigen Mischung zwischen Erzkörnchen und Reduktionsmittelteilchen, sowie etwaigem Bindemittel eine gewisse Menge @V asser zu gesetzt werden muss, kann es vorteilhaft sein, vor der Brikettierung, die bei einem gewis sen,
der Beschaffenheit der Mischung ent sprechenden Wassergehalt am besten ausge führt wird, die Mischung einer Trocknung in Luft oder anderer Atmosphäre zu unter werfen.
Es ist einleuchtend, dass, wenn mehrere Metalle mit dem Eisen legiert werden sollen, besondere Brikette oder Mücke aus jedem dieser diese Metalle enthaltenden OxZderze fertiggestellt werden können, oder aber, es können Brikette oder Stücke aus einer zweck- mässigen Mischung dieser Ox- ,vderze herge- stellt werden.
Die das Grundmetall enthaltenden Bri- kette oder StücILe können, mit den Legie- rungserzbriketten vermischt, reduziert und geschmolzen werden, aber bei der praktischen Durehführung des Verfahrens, besonders wenn mehrere verschiedene Qualitäten legier- tenEisens usw. hergestellt werden sollen, kann es zweckmässig sein, dieses Verfahren etwas abzuändern.
Die Grundmetall- bezw. Eisen erzbrikelte oder -Stücke und die ein Legie rungsmetall enthaltenden Brikette oder Stücke werden dabei nicht in Mischung, sondern in beliebiger Reihenfolge nacheinander redu ziert und geschmolzen, wobei die aus den verschiedenen Briketten oder Stücken her ausreduzierten, geschmolzenen Metalle sich miteinander legieren. Die Menge jeder Be schickungssorte wird dabei vorteilhaft der gewünschten Zusammensetzung des fertigen Produktes angepasst, und dabei ist es leicht. während des Betriebes eine Probe herauszu nehmen, um festzustellen, ob die erwünschte Qualität erhalten worden ist, und durch er höhten Zusatz der einen oder andern Be schickungssorte die Zusammensetzung des Produktes endgültig zu regeln.
Durch Re gulierung der eingefiihrten Menge jeder Be schickungssorte kann folglich unter Verwen- dang von nur einer Zusammensetzung jeder Beschickungssorte ein Eisen oder Stahl bezw. eine Legierung mit verschiedenem Gehalt an den verschiedenen Metallen leicht hergestellt werden.
Wenn nur eine kleine Menge an dern Metalles mit dem Eisen oder Stahl legiert werden soll, ist es vorteilhaft, zuerst aus Eisenerzbriketten oder -Stücken Eisen in angegebener Weise herauszureduzieren und dann aus andern Briketten oder Stücken den bezw. die mit dem Eisen zu legierenden Me talle herauszureduzieren. Bei grösseren Ge halten an Legierungsmetall im -Eisen oder Stahl wird die Reihenfolge zwischen den ver schiedenen Beschickungssorten in dem Sinne verwendet, wie es in jedem besonderen Falle am zweckmässigsten ist.
Eine Desoxydation von hergestelltem Ei sen und Stahl geschieht gewöhnlich durch Zusatz von Desoxydationsmetallen, in der Regel Manganeisen und/oder Siliziumeisen, in metallischer Form.
Bei dem Verfahren gemäss der vorliegenden Erfindung ist es in dessen zweckmässig, aus Erzen oder Mate rialien, die Oxyde des als Desoxydationsmit- tel verwendeten Metalles, vorzugsweise Man gan, enthalten, Brikette oder Stücke in frü her angegebener Weise herzustellen, die im Ofen reduziert und geschmolzen werden, wenn eine Desoxydation des in demselben vorhandenen Metalles und/oder Schlacke vor genommen werden soll.
Das dabei heraus reduzierte desoxydierende Metall befreit da bei das vorher im Ofen erhaltene Eisen, Stahl bezw. Legierung vom grösseren oder kleineren Teil des zurückgebliebenen Sauerstoffes und geht in die bei der Schmelzung gebildete Schlanke über. Auch die Schlacke wird in dessen desoxydiert, so dass, zum Beispiel bei Verwendung von Manganerz-Briketten in der Schlacke befindliche Oxyde von Metallen mit schwächerer Affinität zu Sauerstoff als Man gan mehr oder weniger vollständig aus der Schlacke herausreduziert und in dem erhal tenen Metalle am Boden des Ofens aufgenom men werden.
Bei der Herstellung zum Bei spiel von sogenanntem rostfreiem Eisen mit 9 bis<B>16</B> % Chrom und unter 0,7 % Kohlen- Stoff wird der Verbrauch von Chromerz-Bri- ketten für eine gewisse Menge fertigen Me- talles nicht unerheblich kleiner, indem, wenn eine Desoxydation in angegebener Weise nicht vorgenommen wird, eine solche mit dem zuerst herausreduzierten Chrom stattfinden wird, -das somit in der Schlacke verloren geht.
Bei der Reduzierung und Schmelzung der verschiedenen Beschickungssorten nanheinan- der ist es häufig zweckmässig, nach dem Fer tigschmelzen einer Beschickungssorte ganz oder teilweise die dabei gebildete Schlacke aus dem Ofen abzustechen, ehe die nächste Beschickungssorte zur Behandlung gelangt. Der Grund hierzu kann verschieden sein. Bei Erzen kostspieligerer Metalle kann in dieser Weise eine nicht unerhebliche Ersparnis zu folge geringerer Verschlackung des kostspie ligeren Metalles erzielt werden, indem eine kleinere Schlackenmenge als sonst mit Oxy den dieses Metalles im Ofen gesättigt wird.
Enthält eines oder einige der Oxyderze zum Beispiel Schwefel in solcher Menge, dass der Gehalt an Schwefel im fertigen Metall höher als wünschenswert werden würde, dann ist es vorteilhaft, zuerst Brikette oder Stücke dieses Erzes bezw. dieser Erze zu reduzieren und zu schmelzen und dann die dabei erhaltene Schlacke gegebenenfalls nach vorhergehen der Raffination des Metalles ganz oder teil weise abzustechen, um den in derselben auf genommenen Schwefel fortzuschaffen.
Ehe die Schlacke abgestochen wird,. kann sie in vorher angegebener Weise oder in anderer bekannter Weise desoxydiert werden, zum Beispiel durch Zusatz von Kalk und Kohle und im Lichtbogenbetrieb, so dass Calcium- karbid gebildet wird, zwecks Verminderung des Metallgehaltes der Schlacke und Er höhung der Schwefelaufnahmefähigkeit der selben.
Durch Abstechung der Schlacke zwi schen den Schmelzungen der verschiedenen Beschickungssorten kann auch etwa ein in die Schlanke eingegangener Phosphorgehalt aus dem Ofen entfernt werden, ehe der Phos phor bei der Behandlung der zweiten Be schickungssorte gegebenenfalls herausredu- ziert wird und in das Metall eingehen würde. Durch Anpassung des Gesamtkohlenstoff gehaltes der verschiedenen Beschickungs sorten kann ein Produkt mit gewünschtem Kohlenstoffgehalt direkt hergestellt werden.
Der gewünschte Kohlenstoffgehalt im Pro dukte kann aber auch dadurch erhalten wer den, dass man den Kohlenstoffgehalt derjeni gen Beschickungssorte anpasst, aus welcher ein Metall mit niedrigem Kohlenstoffgehalt am leichtesten hergestellt werden kann, so mit zum Beispiel in den Eisenerzbriketten, und zwar derart, da.ss zuerst.
ein Metall, in dem angegebenen Beispiel somit Eisen, mit niedrigem Kohlenstoffgehalt erhalten wird, wonach die andere bezw. andern Beschik- kungssorten mit derart abgepasstem Kohlen stoffgehalt zugeführt werden, dass das End produkt den gewünschten Kohlenstoffgehalt erhält.
Sollen indessen Produkte mit ver schiedenen Kohlenstoffgehalten hergestellt werden, dann ist es einfacher, Beschickungs sorten zu verwenden, in welchen die Ge- samtkohlenstoffmengederart abgepasst wor den ist, dass ein möglichst kohlenstoffarmes Produkt (legiertes Eisen oder Stahl bezw. Legierung) erhalten wird, welches Produkt dann in bekannter Weise innerhalb oder ausserhalb des Ofens aufgekohlt wird.
Diese Aufkohlung kann auch zweckmässig dadurch erfolgen, dass man eine gewisse Menge irgend einer der Beschickungssorten mit angepasstem höheren Kohlenstoffgehalt als Abschluss in den Ofen einführt und darin reduziert und schmilzt.
Soll das Eisen ausser mit einem oder meh reren Legierungsstoffen auch zusätzlicher weise mit einem oder mehreren andern Me tallen in kleiner oder unbedeutender Menge. legiert werden, so kann dieses Metall zweck mässig dem im Ofen herausreduzierten, le gierten Eisen in bekannter Weise zugesetzt werden, und zwar entweder innerhalb des Elektroofens selbst oder ausserhalb desselben, zum Beispiel in der Giesspfanne oder in einem andern Ofen.
In derselben Weise kön nen zweckmässig einer nach der Erfindung direkt aus Oxyderzen hergestellten Eisen legierung oder dergleichen mit annäherungs- weise richtigem Gehalt erwünsehter Legie rungsstoffe solche Stoffe innerhalb oder ausserhalb des Ofens in bekannter Weise zu gesetzt werden, zwecks Feinregulierung der Gelia,lte an diesen Stoffen im Endprodukt.
Das Verfahren nach der Erfindung eignet sich besonders zur Herstellung von sogenann tem legierten Eisen oder Stahl mit verhält nismässig hohen Gehalten an Legierungsstof fen, zum Beispiel Ma.nganstahl, Chromstahl, M'olfranistahl usw., die in dieser Weise mit verhältnismässig niedrigeren Kosten als ge mäss bisherigen Verfahren zur Herstellung solcher legierten Eisen oder Stähle hergestellt werden können. Um nicht allzu hohe Koh lenstoffgehalte in den fertigen Produkten zu erhalten, müssten nämlich die Legierungs stoffe dem Eisen in Form von sehr kostspie ligen kohlenstoffarmen Legierungen dieser Stoffe zugeführt werden.
Gemäss dem Ver fahren nach der Erfindung kann zum Bei spiel ein sogenanntes rostfreies Eisen direkt hergestellt werden, das heisst ein Eisen mit ziemlich hohem Chromgehalt, 9 bis 16 %, und mit ziemlich niedrigem Kohlenstoffgehalt, unter<B>0,7</B> %. Keine Schwierigkeit ist vor handen, gemäss dem Verfahren ein Eisen di rekt herzustellen, das zum Beispiel etwa 14 % Chrom und unter 0,1. % Kohlenstoff enthält und ohne Weiterbearbeitung als rost frei betrachtet werden kann.
Bei der Herstellung solchen rostfreien Eisens hat es sieh als besonders zweckmässig erwiesen, Kallkmileh als Bindemittel in einem der Eisenerz- oder Chromerz-Brikette bezw. -Stücke oder in beiden Sorten zu verwenden. Die Chromerze enthalten nämlich in der Re gel eine grosse Menge l@lagnesia, was die ge bildete Schlacke zähflüssig macht, wenn nicht verhältnismässig viel Kalk zugesetzt wird.
Durch Zusatz von Kalli:milch wird gleichzeitig beim Reduzieren und Schmelzen der Brikette oder Stücke der beiden Erzsor ten eine weitgehende Entschwefelung der Metalle erzielt, weil der als eine Haut um die Körnchen herum befindliche Kalk in sich den Schwefel unter Bildung von Cal- ciumsulfid aufnimmt, welch letzteres in der Schlacke aufgenommen wird.
Zwecks Bildung einer für das Reduzieren und Schmelzen der verschiedenen Beschik- kungssorten im Ofen zweckmässigen Schlacke können erforderliche Flussmittel entweder in feinverteiltem Zustande bei der Bereitung der verschiedenen Beschickungssorten zuge setzt oder auch in den Ofen direkt eingeführt werden. Hierbei wird zweckmässig der Fluss- mittelzuatz derart abgepasst, dass eine für jeden besonderen Reduktionsprozess passende Schlacke erhalten wird.
Die Erfindung ist nicht an das bezw. die Metalle gebunden, die oben als Beispiel er wähnt worden sind, sondern umfasst die Her stellung in angegebener Weise von allen Le gierungen, die irgend eines oder einige der Metalle der Eisengruppe als Hauptbestand teil enthalten. In den folgenden Ansprüchen sind unter dem Ausdruck "kohlenstoffhaltiges Material" alle Kohlensorten, wie zum Beispiel Holz kohle, Steinkohle, Anthrazit, Koks oder der gleichen, zu verstehen.