DE1213453B

DE1213453B - Seiger process for the production of silicon-containing, low-carbon ferro-alloys

Info

Publication number: DE1213453B
Application number: DEG29405A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Dr-Ing Friedri Breuer; Dipl-Ing Dr-Ing Rudolf Fichte
Original assignee: ELEKTROMETALLURGIE GmbH
Current assignee: ELEKTROMETALLURGIE GmbH
Priority date: 1960-04-07
Filing date: 1960-04-07
Publication date: 1966-03-31

Description

Seigerverfahren zum Erzeugen von siliziumhaltigen, kohlenstoffarmen Ferrolegierungen Siliziumhaltige Ferrolegierungen werden bekanntlich im elektrischen Lichtbogenofen aus metalloxydhaltigen Erzen und Quarz, mit Kohlenstoff reduzierend, erschmolzen. Infolgedessen enthalten die Ferrolegierungen neben Legierungsmetallen, also beispielsweise Chrom, dem Silizium und dem Eisen, auch mehr oder minder große Mengen an Kohlenstoff. Der Kohlenstoffgehalt kann in der Grundmasse gelöst sein; er kann aber auch als karbidgebundener oder als freier Kohlenstoff vorhanden sein. Der Kohlenstoffgehalt der siliziumhaltigen Ferrolegierungen ist abhängig von der Zusammensetzung der Legierung, insbesondere vom Siliziumgehalt und außerdem von der Temperatur, bei welcher die reduzierende Erschmelzung durchgeführt wurde. Je höher der Siliziumgehalt, um so niedriger ist bei gleichen Bedingungen der Kohlenstoffgehalt. Unter Ausnutzung dieser Tatsachen gelingt es zwar, allzu hohe Kohlenstoffgehalte zu vermeiden. Wenn indes geringe Kohlenstoffgehalte erwünscht sind, muß zu einem Seigerverfahren geschritten werden, um den Kohlenstoffgehalt zu erniedrigen.Seiger process for producing silicon-containing, low-carbon Ferroalloys Silicon-containing ferroalloys are known to be used in electrical applications Arc furnace made of ores containing metal oxides and quartz, with reducing carbon, melted. As a result, besides alloy metals, ferro alloys contain So for example chromium, silicon and iron, also more or less large Amounts of carbon. The carbon content can be dissolved in the matrix; but it can also be present as carbide-bound or free carbon. The carbon content of the silicon-containing ferroalloys depends on the Composition of the alloy, in particular the silicon content and also of the temperature at which the reducing melting was carried out. Ever the higher the silicon content, the lower the carbon content under the same conditions. Taking advantage of these facts, it is possible to achieve excessively high carbon contents to avoid. If, however, low carbon contents are desired, one must Seiger process can be used to lower the carbon content.

Die schmelzflüssige Legierung wird zu diesem Zweck langsam in einem unbeheizten Gefäß abgekühlt. Hierbei wird sorgfältig darauf geachtet, daß das Metallbad völlig in Ruhe bleibt. Das Ausseigern der kohlenstoffreicheren Produkte erfolgt auf Grund der Unterschiede im spezifischen Gewicht. Die kohlenstoffreiche Masse besteht im wesentlichen aus Siliziumkarbid und kann außer der anhaftenden Grundschmelze auch noch Graphit sowie gegebenenfalls Mischkarbide enthalten. Diese kohlenstoffreiche Masse sammelt sich an der Oberfläche der Schmelze in teigiger bis fester Form an und kann dort abgenommen werden. Je nach Größe der verwendeten Gefäße wird eine mehr oder minder gute Trennung zwischen der kohlenstoffreichen, ausgeseigerten Masse und der an Kohlenstoff verarmten Siliziumlegierung erzielt. Da aber keine scharfe Trennung zwischen dem kohlenstoffreichen Erzeugnis und der siliziumhaltigen Legierung möglich ist, wird im allgemeinen ein unbefriedigendes Ergebnis erzielt. Bei vollendeter Erstarrung ist nämlich festzustellen, daß der Gehalt an Kohlenstoff in der Legierung vom Fuß zum Kopf ansteigt und in dem oberen Teil des Blockes Werte annimmt, die für die Praxis unerwünscht sind.The molten alloy is slowly poured into one for this purpose unheated vessel cooled. Care is taken to ensure that the metal bath remains completely in peace. The carbon-rich products are segregated due to the differences in specific weight. The carbon-rich mass consists essentially of silicon carbide and can in addition to the adhering base melt also contain graphite and possibly mixed carbides. This high carbon Mass collects on the surface of the melt in a doughy to solid form and can be removed there. Depending on the size of the vessels used, a more or less good separation between the carbon-rich, segregated mass and the carbon-depleted silicon alloy. But there is no sharp one Separation between the carbon-rich product and the silicon-containing alloy is possible, an unsatisfactory result is generally obtained. When completed Solidification is namely found that the content of carbon in the alloy rises from the foot to the head and in the upper part of the block assumes values that are undesirable in practice.

Bisher wurde angenommen, daß es für die Abscheidung der kohlenstoffhaltigen Masse unumgänglich erforderlich sei, die Schmelze in vollkommener Ruhe zu halten, weil sonst die Abscheidung gestört würde. Infolgedessen wurden dem Seigem wesensfremde Verfahren, wie Zentrifugieren od. dgl., nicht angewendet. Auch eine auf- und abwärts gerichtete Rührbewegung ist nicht angewendet worden, die beispielsweise bei Stahlschmelzen dazu diente, die Oberfläche möglichst lange flüssig zu halten, damit Schlacken- bzw. Aschenteilchen und Gasblasen in der Schmelze aufsteigen können. Das Flüssighalten der Oberfläche ist im übrigen für das Abscheiden der kohlenstoffhaltigen Bestandteile unbrauchbar; denn sie sollen sich am oberen Rand verfestigen und einen abnehmbaren Deckel bilden.Previously it was believed that it was used for the deposition of carbonaceous Mass is indispensable to keep the melt in perfect rest, because otherwise the separation would be disturbed. As a result, the Seigem became alien Processes such as centrifugation or the like are not used. Also an up and down Directional agitation has not been used, for example in molten steel served to keep the surface fluid as long as possible so that slag or ash particles and gas bubbles can rise in the melt. Keeping fluid the surface is for the rest for the separation of the carbonaceous constituents unusable; because they should solidify at the top and a removable one Form lid.

Im Gegensatz hierzu ist nunmehr überraschenderweise festgestellt worden, daß eine Bewegung der Schmelze einen günstigen Einfluß auf die Ausscheidung ausübt. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, die in einem Tiegel oder einer Pfanne vorzunehmende Seigerung durch eine aufsteigende und abwärts gerichtete Bewegung der Schmelze 'zu beschleunigen und zu verbessern.In contrast, it has now surprisingly been found that a movement of the melt has a beneficial influence on the precipitation. According to the invention it is therefore proposed that in a crucible or a pan segregation to be made by an ascending and descending movement the melt 'to accelerate and improve.

Hierbei kann so verfahren werden, daß die Schmelze zum Aufsteigen im Mittelbereich veranlaßt wird und daß sie sich infolgedessen an der Wandung abwärts bewegt. Es ist aber auch möglich, umgekehrt zu verfahren, so daß die Abwärtsbewegung etwa in Pfannen- bzw. Tiegehnitte stattfindet. Ferner kann unter Verwendung an sich bekannter Rühreinrichtungen im Gegensatz zu dieser konzentrischen Bewegung der Schmelze eine exzentrische hervorgerufen werden. Die Abscheidung der an Kohlenstoff angereicherten Masse erfolgt dabei in der Weise, daß sich feste und teigig-plastische Bestandteile zunächst an dem Tiegel- oder Pfannenrand ansetzen, einen Ring und schließlich einen Deckel bilden. An diesem Ring bzw. Deckel streicht die sich bewegende Schmelze immer wieder vorbei, so- daß sich im Laufe der Zeit immer mehr Karbid oder Graphit absetzt.This can be done in such a way that the melt rises is caused in the central area and that it is consequently down the wall emotional. But it is also possible to proceed in reverse, so that the downward movement takes place in pan or deep cuts. It can also be used per se known stirring devices in contrast to this concentric movement of the melt an eccentric one. The deposition of the enriched in carbon Mass is done in such a way that solid and doughy-plastic components first place it on the edge of the pan or pan, place a ring and finally a Form lid. On this ring or cover strokes the moving one Melt over and over again, so that in the course of time more and more carbide or Graphite settles.

Es hat sich auch gezeigt, daß allein schon ein Rütteln oder Schütteln der Schmelze dazu führt, daß die Abscheidung rascher-vor sich geht. Dieser Effekt kann dazu ausgenutzt werden, die Wirkung der aufsteigenden und abwärts gerichteten Badbewegung zu unterstützen.It has also been shown that just shaking or shaking the melt leads to the fact that the deposition takes place more rapidly. This effect can be exploited to the effect of ascending and descending To support bath movement.

Als besonders zweckmäßig hat es sich, erwiesen, die Rührbewegung auf elektroinduktivem Wege hervorzurufen. Dies ist deshalb in vielen Fällen von Vorteil, weil damit gleichzeitig die Schmelze auf günstiger Temperatur gehalten werden kann. Es ist ferner möglich, besonders langsam abkühlen zu lassen, was in vielen Fällen- für die Abscheidung von Vorteil ist.It has proven to be particularly useful to activate the stirring movement induce electroinductive ways. This is therefore an advantage in many cases, because at the same time the melt can be kept at a favorable temperature. It is also possible to let it cool down particularly slowly, which in many cases is beneficial for the deposition.

Durch die Maßnahmen gemäß der Erfindung wird eine sehr scharfe Trennung zwischen dem kohlenstoffreichen Seigererzeugnis und der siliziumhaltigen Schmelze erzielt. Das hat eine wesentlich höhere Ausbeute an kohlenstoffarmer,- siliziumhaltiger Ferrolegierung zur Folge, als wenn nach den üblichen und bekannten Methoden geseigert wird. Außerdem wird die Abscheidung durch die Rührbewegung stark beschleunigt und Zeit eingespart, so daß die Zahl der Seigergefäße verringert werden kann.The measures according to the invention result in a very sharp separation between the carbon-rich Seiger product and the silicon-containing melt achieved. That has a much higher yield of low-carbon, silicon-containing ones Ferroalloy results in as if segregated according to the usual and well-known methods will. In addition, the separation is greatly accelerated by the stirring movement and Time saved so that the number of Seiger vessels can be reduced.

Das kohlenstoffreiche Seigererzeugnis, das - wie auch sonst üblich - an der Oberffäche des Bades in Form von festen oder teigigen Krusten als Ring oder Deckel abgeschieden wird, kann je nach der Menge des abzuscheidenden Kohlenstoffes auf einmal oder in einzelnen Fraktionen nacheinander abge-nommen werden. Das Abnehmen einzelner Fraktionen der ausgeseigerten Masse ist besonders dann zweckmäßig, wenn die Legierung einen sehr hohen Kohlenstoffgehalt aufweist; denn auf diese Weise läßt sich selbst in einem solchen Fall der Kohlenstoffgehalt weitestgehend erniedrigen. Werden besonders hohe Anforderungen an die Reinheit der siliziumhaltigen Legierung gestellt, so besteht die Möglichkeit, das Seigerverfahren gemäß der Erfindung ein oder mehrmals zu wiederholen.The carbon-rich seiger product, which - as is usual - is deposited on the surface of the bath in the form of solid or pasty crusts as a ring or lid, can be removed all at once or in individual fractions one after the other , depending on the amount of carbon to be deposited . The removal of individual fractions of the segregated mass is particularly useful when the alloy has a very high carbon content; because in this way the carbon content can be reduced as far as possible even in such a case. If particularly high requirements are placed on the purity of the silicon-containing alloy, it is possible to repeat the Seiger process according to the invention one or more times.

Der Vorteil des Verfahrens gemäß der Erfindung sei in einem Vergleichsbeispiel dargestellt. Eine auf übliche Weise hergestellte Silizium-Chrom-Legierung mit 42,0% Silizium, 38,9 % Chrom, 0,5-1/o Kohlenstoff und Rest im wesentlichen Eisen wird schmelzflüssig in ein ungeheiztes Gefäß gebracht und in üblicher Weise langsam abgekühlt. Während des AbkÜhlens seigem hochkohlenstoffhaltige Bestandteile aus, steigen in der Schmelze nach oben und können abgeschöpft werden. Nach beendeter Abkühlung wird eine erstarrte Schmelze erzielt, deren Fußteil verhältnismäßig kohlenstoffarm und deren Kopfteil kohlenstoffreicher ist. Die erstarrte Schmelze kann in diese beiden Fraktionen aufgeteilt werden, was nach dem Zerschlagen d rch Ausklauben nach dem Augenschein geschieht.The advantage of the method according to the invention is shown in a comparative example. A conventionally produced silicon-chromium alloy with 42.0% silicon, 38.9 % chromium, 0.5-1 / o carbon and the remainder essentially iron is brought in molten form into an unheated vessel and slowly cooled in the usual way. During the cooling process, high-carbon components come out, rise in the melt and can be skimmed off. After cooling has ended, a solidified melt is obtained, the foot part of which is relatively low in carbon and the head part of which is more carbon-rich. The solidified melt can be divided into these two fractions, what happens after smashing d rch Ausklauben by appearances.

Das - Gesamtergebnis stellt sich wie -folgt dar: Es werden erzielt 35% einer Eisen-Silizium-Chrom-Legierung mit 0,02 bis 0,0311/o Kohlenstoff, entsprechend dem Bodenteil, und 351/o einer Eisen-Silizium-Chrom-Legierung mit 0,04 bis 0,10% Kohlenstoff, entsprechend dem Kopfteil.The - overall result is as -folgt represents: There are obtained 35% of an iron-silicon-chromium alloy with 0.02 to 0.0311 / o carbon, corresponding to the bottom part, and 351 / o of an iron-silicon-chromium Alloy with 0.04 to 0.10% carbon, corresponding to the head part.

Außerdem wurden 20 % einer Eisen-Silizium-Chrom-Legierung mit 0,11 bis 1,0 II/o Kohlens.toff und 10% einer Eisen-Silizium-Chrom-Legierung mit 3,0 bis 5,0% Kohlenstoff als ausgeseigter Bestandteile abgeschöpft.In addition, 20% of an iron-silicon-chromium alloy with 0.11 to 1.0 % carbon and 10% of an iron-silicon-chromium alloy with 3.0 to 5.0% carbon were released as constituents skimmed off.

Wird dagegen die gleiche Legierung gemäß der Erfindung im Induktionsofen während 60 Minuten einer Seigerung unterworfen, so ergeben sich 80 1/o einer Eisen-Silizium-Chrom-Legierung mit 0,02% Kohlenstoff und 20 1/o einer Eisen-Silizium-Chrom-Legierung mit, 2,45 % Kohlenstoff, welch letztere abgeschöpft wurde.If, on the other hand, the same alloy according to the invention is subjected to segregation in an induction furnace for 60 minutes, 80 1 / o of an iron-silicon-chromium alloy with 0.02% carbon and 20 1 / o of an iron-silicon-chromium alloy result. Alloy with 2.45% carbon, the latter being skimmed off.

Das Verfahren gemäß der Erfindung führt somit zu einem weit größeren Bestandteil an einer Legierung mit niedrigstem Kohlenstoffgehalt, wobei außerdem das Verfahren an sich wesentlich einfacher ist, weil es des Ausklaubens der erstarrten Schmelze nicht bedarf.The method according to the invention thus leads to a much larger one Part of an alloy with the lowest carbon content, and also The process in itself is much simpler because it involves picking out the froze Melt not required.

Claims

Claims: 1. Seiger process for producing silicon-containing, low-carbon ferro alloys with the deposition of carbon-rich Seiger products, characterized in that the segregation in a crucible or pan is accelerated and improved by an upward and downward movement of the melt.

2. Seiger method according to claim 1, characterized in that the melt is stirred, shaken and / or shaken without impairing the upward and downward movement. 3. Seiger method according to claim 1, characterized in that the melt moves under the influence of electroinductive currents known per se and is optionally kept warm at the same time.

Considered publications: German Patent Specifications Nos. 286 703, 863 202; German Auslegeschriften No. 1003 406, 1030 037; Swiss patent specification No. 229 886.