Verfahren zur Erzeugung einer Eiseniegierung. Die Erfindung bezieht sich auf ein Ver fahren zur Erzeugung von zum Beispiel mit Chrom. Mangan oder andern Metallen legier tem Essen, bei dem; dass Eisen ganz oder teil weise aus Eisenoxyden reduziert wird und Legierungsbestandteile in der Form von hoch.
prozentigen Legierungen von Metallen, wie zum; Beispiel Chrom, Mangan usw. zugesetzt werden, die grosse Affinität zu Kohlenstoff haben, worunter hier solche Metalle ver standen werden, die bei Herstellung durch Reduktion der Oxyde mittelst Kohlenstoff. eine grössere Neigung im Vergleich mit Ei sen, zur Aufnahme von Kohlenstoff haben. Unter Eisenoxyden sollen FezO" sowie an dere Eisenoxyde, einschliesslich der Eisenerze verstanden werden.
Das Verfahren gemäss der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil des Eisens der Legierung erzeugt wird., indem man ein eisünoxydhaaltiges Gut mit einer Legierung, die grosse Affinität zu Koh lenstoff hat, reduziert, dass Ganze derart, dass ein 1=lberschuss über die zur Reduktion ver wendete Menge dieser Legierung als Kom ponente in die zu erzeugende Legierung ein geht und sich eine an Oxyden von in der als Reduktionsmittel dienenden Legierung ent. halteneu Metallen. resche Schlacke bildet.
Unter Auswahl eines Rohgutes mit gerin gem Gehalt an andern schlackebildenden Be standteilen wird das Verfahren vorzugsweise in; der Weise geregelt, dass die Schlacke einen so hohen Anteil an Oxyden der in der a15 Reduktionsmittel dienenden Legierung ent haltenen Metalle, wie zum Beispiel Chrom- oder Manga.noxyde, enthält, dass sie einen sehr wertvollen Rohstoff zur Erzeugung rei cher Legierungen, wie zum Beispiel Chrom- oder Manganlegierungen bildet.
Das verwen dete Eisenoxyd soll deshalb ziemlich reich sein, das heisst es soll insbesondere wenig Kieselsäure enthalten. Mit Vorteil können aufbereitete Erzkonzentrate verwendet wer den, und diese können vor der Verwendung durch Sintern oder Brikettieren in bekann- ter Weise in Stückform gebracht werden. Auch die als Reduktionsmittel dienende Le gierung, zum Beispiel eine Chrom- oder Manganlegierung usw. soll vorzugsweise arm an Silizium sein.
Wenn das Rohgut sorgfäl tig ausgewählt wird; kann besonders durch Verwendung von im Überschuss zugefügter Chrom- oder Manganlegierung als einzigem Reduktionsmittel bei dem Verfahren gemäss der Erfindung eine Schlacke erzeugt wer den, die nur einen geringen Prozentsatz an Kieselsäure, dagegen ein selbst<B>90%</B> über steigenden Gesamtanteil an Oxyden des Ei sens,, des Chroms oder des Mangans enthält, und die demgemäss ein erheblich wertvolleres Rohgut bildet, als die zur Zeit handels üblichen Chrom- oder Manganerze. Selbst wenn man in der Regel mit geringeren Pro zentsätzen dieser Oxyde in der Schlacke zu frieden ist, soll die Zusammensetzung der Beschickung vorzugsweise noch so gewählt werden,
dass die Schlacke nicht geringere Anteile an Chrom- oder Manganoxyden ent hält, als die handelsüblichen Chrom- und Manganerze, dass also der Chrom- oder Man- gangehalt in der Schlacke 30 bis 50 % be trägt oder mehr. Wenn die Reduktion nur durch Chrom- oder Mangan bewirkt wird, soll die Kieselsäure in der Schlacke vorzugs weise nicht 20% übersteigen. In manchen Fällen wird zur Erzielung eines geringen Schwefelgehalts in dem Eisen oder Stahl der Zusatz von kalkhaltigen Stoffen notwen dig sein.
Da die beim Verfahren gemäss der Er findung erzeugte Schlacke, wie Versuche er geben haben, regelmässig einen hohen Anteil an Oxyden, zum Beispiel des. Chroms- oder Mangans, enthält. ist es möglich, eine Reak tion zwischen diesen Oxyden und in der er schmolzenen Legierung gegenwärtigen Kar- biden dadurch hervorzurufen, dass man die Temperatur der gebildeten Schlacke so hoch hält, dass eine entkohlende Wirkung auf die darunter befindliche erschmolzene Legierung stattfindet.
Demgemäss kann nach dem Ver fahren gemäss der Erfindung ein koh-len.armes Produkt erzielt werden, selbst wenn Chrom- oder Manganlegierungen mit einem hohen Kohlenstoffgehalt verwendet werden, zum Beispiel G bis 10 % Kohlenstoff. Wenn irgend eine besonders weitgehende Entkohlung ge wünscht wird, kann die die Legierung über deckende Schlacke nach der Reduktion und vor dem Abstechen hoch überhitzt werden, weil hiedurch der Raffiniervorgang erleich tert wird.
Um das Raffinieren zu erleichtern, kön nen Zumischungen in der Beschickung gegen wärtig sein, die den Schmelzpunkt der Schlacke erhöhen. zum Beispiel eine grössere oder geringere Menge von Magnesiumoxyd enthaltendem Stoff.
Bei einer Ausführungsform des Verfah rens der Erfindung kann ein Teil des Eisen oxyds mittelst besonders zugesetztem kohlen stoffhaltigem Gut, beispielsweise Holzkohle, Koks, Antrazit, ausreduziert werden. Der artige .Stoffe werden dann gemeinsam mit dem zum Beispiel chrom- oder manganhalti- gen Reduziermittel verwendet. Auch ein Teil des Eisens kann in metallischer Form zuge fügt werden, beispielsweise geschmolzen oder in Form von Spänen.
Wenn chromoxydhaltige Eisenerze in dem Verfahren verwendet werden, wird ihr Chromgehalt als Bestandteil der Schlacke er halten und kann deshalb nutzbar gemacht werden. Andere Legierungsbestandteile als Chrom- oder Mangan können ebenfalls zu gesetzt werden. Man kann beispielsweise Nickel zusetzen, indem man es entweder in metallischen Zustand, oder als Oxyd zuführt, das während des Verfahrens reduziert wird.
Das Verfahren gemäss Erfindung kann entweder in den üblichen elektrischen Stahl öfen oder auch in elektrischen Reduktions öfen von der Art ausgeführt werden, wie sie bei der Erzeugung von Eisenlegierungen durch Reduktion von Oxyden, Karbiden usw. verwendet werden. Die Ofensohle soll dann aus anderem Stoff bestehen als Koh lenstoff, beispielsweise aus Magnesit oder Chromit und soll vorzugsweise von unten gut mittelst Luft gekühlt werden. Die Beschickung wird vorteilhaft char- genweise niedergeschmolzen. Sie wird hier bei entweder auf einmal nach dem Ab stechen oder in einzelnen Portionen zuge führt.
Die Bestandteile der Beschickung können entweder vollständig oder teilweise' in fein verteiltem Zustand innig gemischt und zu Briketten usw. geformt werden. Die hochprozentige, als Reduktionsmittel die nende Legierung, zum Beispiel Chrom- oder Manganlegierung, kann auch in gesehmol- zenem Zustand, beispielsweise unmittelbar aus dem Ofen zugeführt werden, in dem sie hergestellt wurde.
Nach dem Verfahren gemäss der Erfin dung können Eisen und Stahl in Legierung mit einem hohen Anteil von andern Metallen mit Vorteil erzeugt werden, beispielsweise enthaltend 20 bis 30 % Chrom oder mehr, Nickelchromstahl, sogenanntes rostfreies Eisen und 'Stahl mit ungefähr 10 ,bis 15 Chrom und auch Legierungen, die nur bis zu wenigen Prozenten Chrom enthalten. Das gleiche trifft für Mangan bezw. andere Me talle zu.
A-usf ähr-ungsbeispiel: Zur Erzeugung von Chromstahl mit un gefähr 15 % Cr wird eine Beschickung von Briketten aus 1150 kg Eisenerzkonzentrat, .100 k<B>g,</B> Ferrochrom, 120 kg Holzkohle, Bin demittel und 150 kg Holzkohle in Stük- kenzusammengeschmolzen. Die resultierende Schlacke zeigte einen Gehalt von '.GO Cr,0, und 20 % Si02.
Das Verhältnis zwischen der zu oxydie renden Menge von Chrom oder Mangan und der Menge, die mit dem Eisen oder Stahl legiert wird., kann in weiten Grenzen ver ändert werden. Die oxydierte Menge Chrom oder Mangan soll aber in der Regel einen so erheblichen Teil, beispielsweise ein Drittel oder mehr, der Gesamtmenge des zugeführ ten Chroms oder Mangan betragen, dass eine für das Raffinieren hinreichende Menge von Chrom- oder Manganschlacke gebildet wird.
Unter reichen Chrom- oder Manganlegie- rungen sind hier Legierungen mit einem hö- hern Anteil an Chrom- oder Mangan zu ver- stehen, als in dem erzeugten legierten Eisen oder Stahl enthalten ist. So können die handelsüblichen Ferrochromlegierungen- mit ungefähr 60 bis 70A Chrom. und Fsrroman- ganlegierungen mit 80 % Mangan verwendet werden.
Es können aber in vielen Fällen Legierungen mit höheren Prozentsätzen an Eisen verwendet werden, als gewöhnlich in solchen handelsüblichen Legierungen enthal ten sind..
Process for producing an iron alloy. The invention relates to a process for the production of, for example, chromium. Manganese or other metal alloyed food in which; that iron is wholly or partially reduced from iron oxides and alloy components in the form of high.
percent alloys of metals, such as for; For example, chromium, manganese, etc. are added, which have a great affinity for carbon, which is understood here to mean metals that are produced by reducing the oxides by means of carbon. have a greater tendency to absorb carbon than iron. Iron oxides are to be understood as meaning FezO "and other iron oxides, including iron ores.
The method according to the invention is characterized in that at least part of the iron of the alloy is produced by reducing a material containing iron oxide with an alloy that has a high affinity for carbon, so that the whole is reduced to 1 = excess the amount of this alloy used for reduction goes into the alloy to be produced as a component and one of the oxides of metals contained in the alloy used as the reducing agent is included. reschen slag forms.
With the selection of a raw material with a low content of other slag-forming components, the method is preferably in; regulated in such a way that the slag contains such a high proportion of oxides of the metals contained in the alloy used as the reducing agent, such as chromium or manganese oxides, that it is a very valuable raw material for the production of rich alloys, such as the Example forms chromium or manganese alloys.
The iron oxide used should therefore be quite rich, i.e. it should contain little silica in particular. Processed ore concentrates can advantageously be used, and these can be brought into lump form in a known manner by sintering or briquetting before use. The alloy used as a reducing agent, for example a chromium or manganese alloy, etc., should preferably be low in silicon.
If the raw material is carefully selected; A slag can be generated especially by using excess chromium or manganese alloy as the only reducing agent in the method according to the invention, which has only a small percentage of silica, but even <B> 90% </B> over increasing total proportion of oxides of iron, chromium or manganese, and which accordingly forms a considerably more valuable raw material than the chromium or manganese ores customary at the time. Even if you are usually satisfied with lower percentages of these oxides in the slag, the composition of the charge should preferably be chosen so that
that the slag does not contain lower proportions of chromium or manganese oxides than the commercially available chromium and manganese ores, ie that the chromium or manganese content in the slag is 30 to 50% or more. If the reduction is only effected by chromium or manganese, the silica in the slag should preferably not exceed 20%. In some cases, the addition of calcareous substances will be necessary to achieve a low sulfur content in the iron or steel.
Since the slag produced in the process according to the invention, as tests he gave, regularly contains a high proportion of oxides, for example chromium or manganese. It is possible to cause a reaction between these oxides and the carbides present in the molten alloy by keeping the temperature of the slag so high that a decarburizing effect takes place on the molten alloy underneath.
Accordingly, according to the method according to the invention, a low-carbon product can be achieved, even if chromium or manganese alloys with a high carbon content are used, for example G to 10% carbon. If any particularly extensive decarburization is desired, the slag covering the alloy can be highly overheated after the reduction and before the tapping, because this makes the refining process easier.
To facilitate refining, admixtures may be present in the feed that raise the melting point of the slag. for example a greater or lesser amount of substance containing magnesium oxide.
In one embodiment of the method of the invention, part of the iron oxide can be reduced by means of specially added carbon-containing material, for example charcoal, coke, anthracite. Such substances are then used together with the reducing agent containing, for example, chromium or manganese. Part of the iron can also be added in metallic form, for example melted or in the form of chips.
If iron ores containing chromium oxide are used in the process, their chromium content will be kept as part of the slag and can therefore be made usable. Alloy components other than chromium or manganese can also be added. For example, nickel can be added either in a metallic state or as an oxide that is reduced during the process.
The method according to the invention can be carried out either in the usual electric steel furnaces or in electric reduction furnaces of the type used in the production of iron alloys by reducing oxides, carbides, etc. The furnace base should then consist of a material other than carbon, for example magnesite or chromite, and should preferably be well cooled from below by means of air. The charge is advantageously melted down in batches. It is fed here either all at once after being cut off or in individual portions.
The ingredients of the charge can either wholly or partially be intimately mixed in a finely divided state and formed into briquettes, etc. The high percentage alloy used as a reducing agent, for example a chromium or manganese alloy, can also be supplied in a molten state, for example directly from the furnace in which it was manufactured.
According to the method according to the invention, iron and steel in alloy with a high proportion of other metals can be produced with advantage, for example containing 20 to 30% chromium or more, nickel-chromium steel, so-called stainless iron and 'steel with about 10 to 15 chromium and also alloys that contain only a few percent chromium The same applies to manganese respectively. other metals too.
Exemplary embodiment: To produce chrome steel with around 15% Cr, a charge of briquettes made from 1150 kg iron ore concentrate, .100 k <B> g, </B> ferrochrome, 120 kg charcoal, binder and 150 kg Charcoal melted into pieces. The resulting slag showed a content of '.GO Cr, 0, and 20% Si02.
The ratio between the amount of chromium or manganese to be oxidized and the amount that is alloyed with the iron or steel can be changed within wide limits. The oxidized amount of chromium or manganese should, however, as a rule be such a considerable part, for example one third or more, of the total amount of chromium or manganese supplied that a sufficient amount of chromium or manganese slag is formed for refining.
Rich chromium or manganese alloys are to be understood here as being alloys with a higher proportion of chromium or manganese than is contained in the alloyed iron or steel produced. So can the commercial ferrochrome alloys - with about 60 to 70A chrome. and Fsrroman alloys with 80% manganese can be used.
In many cases, however, alloys with a higher percentage of iron can be used than are usually contained in such commercially available alloys.