DE1215377B - Ferrosiliciumlegierung, insbesondere fuer Schweretrueben - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

C22c

Deutsche Kl.: 40 b-39/44

Nummer: 1215 377

Aktenzeichen: S 91642 VI a/40 b

Anmeldetag: 20. Juni 1964

Auslegetag: 28. April 1966

Die Erfindung betrifft Ferrosiliciumlegierungen mit besonderen Eigenschaften. Es ist bekannt, Ferrosiliciumteilchen in einem flüssigen Medium zur Mineraltrennung zu verwenden, um eine Schweretrübe von hoher Dichte und niedriger Viskosität zu bekommen. Es ist auch bekannt, daß für diese Zwecke abgerundete Teilchen mit verhältnismäßig glatter Oberfläche vorteilhaft sind.

Solche runden und glatten Teilchen können durch Flüssigsprühen, d. h. Versprühen einer Metallschmelze, hergestellt werden. Ein anderes Verfahren ist das Flammrunden, bei dem unregelmäßig geformte feste Metallteilchen durch eine Flamme von hoher Temperatur geführt werden, so daß sie zumindest an der Oberfläche schmelzen und dann in eine Kühlzone weitergeführt werden.

Es wurde bereits vorgeschlagen, Ferrosiliciumlegierungen zu verwenden, die AntikorrosionszUsätze, wie Kupfer oder Aluminium, enthalten. Nach einem weiteren Vorschlag enthielt eine Ferrosiliciumlegierung 10 bis 25% Silicium, 0,08 bis 0,5 % Aluminium und gegebenenfalls noch Zusätze von anderen Metallen sowie Rest Eisen. Diese Metallzusätze wurden durch eine Aluminiumlegierung, die geringe Gehalte an Kupfer, Silicium, Mangan, Chrom, Magnesium und Eisen einzeln öder zu mehreren enthielt, in dieFerrosiliciumschmelze eingebracht. Es war jedoch nichts darüber bekannt, in welchen Prozentsätzen diese Zusatzmetalle in der Legierung enthalten sein sollen. Diese Legierungen zeigten gewisse Verbesserungen gegenüber reinem Ferrosilicium, waren aber auch noch nicht befriedigend.

Für andere Verwendungszwecke wurden bereits verschiedene Zusätze zum Ferrosilicium vorgesehen. Bekannt ist eine Ferrosiliciumlegierung, die 8 bis 15% Silicium, 0,5 bis 5% Nickel und 1,4 bis 25% Kupfer enthält. Hierbei besteht aber immer die Gefahr, daß man unerwünschte Ergebnisse bzw. Eigenschaften erhält. Zum Beispiel kann man durch Zusatz beträchtlicher Mengen von Nickel das spezifische Gewicht einer Ferrosiliciumlegierung erhöhen. Obgleich nun Nickel selbst ferromagnetisch ist, werden die magnetischen Eigenschaften der Legierung gegenläufig beeinflußt.

Bei der Entwicklung einer Ferrosiliciumlegierung für die Herstellung von Festteilchen für Schweretrüben kommt es nicht allein auf die Auswahl der Legierungskomponenten an, sondern von entscheidender Bedeutung sind deren relative Anteile. Für die industrielle Verwendung ist außerdem die Kostenfrage in Betracht zu ziehen.

Es bestand die Aufgabe, eine verbesserte und ver-

Ferrosiliciumlegierung, insbesondere für
Schweretrüben

Anmelder:

South African Iron and Steel
Industrial Corporation Limited,
Pretoria, Transvaal (Südafrika)

Vertreter:

Dr. G. W. Lotterhos

und Dr.-Ing. H. W. Lotterhos, Patentanwälte,

Frankfurt/M., Annastr. 19

Als Erfinder benannt:

Thomas Barry Beeton, Muckleneuk;

Jakobus Nicolas Hoffman, Menlo Park;

David Johannes du Plessis,

Menlo Park, Pretoria, Transvaal (Südafrika)

Beanspruchte Priorität:

Südafrika vom 25. Juni 1963 (2823),

vom 6. Dezember 1963 (5541)

hältnismäßig billige Ferrosiliciumlegierung für die Herstellung von wirksameren und vorteilhafteren Feststoffteilchen für schwere Medien zu finden. Gemäß der Erfindung enthält eine solche Ferrosiliciumlegierung 5 bis 20% Silicium, 0,2 bis 10% Chrom, bis 5% Uran und 0,5 bis 2% Nickel und/oder 0,2 bis 10% Kupfer. Der Rest besteht im wesentlichen aus Eisen mit einem Mindestgehalt von 64%. Die Summe des Silicium- und Chromgehaltes ist höchstens 21% und die Summe des Nickel- und Kupfergehaltes höchstens 10%.

Es ist zwar vorteilhaft, wenn die Legierung Uran enthält, jedoch ist dies nicht unbedingt notwendig.

Eine Legierung gemäß der Erfindung hat im Hinblick auf Festteilchen für schwere Medien ausgezeichnete Eigenschaften bezüglich spezifischem Gewicht, Oberflächenspannung, Magnetisierung, Korrosion, Abrieb, Sprödheit und Härte.

Die Einhaltung des Eisengehaltes ist wichtig, da eine oder mehrere der gewünschten Eigenschaften verschlechtert werden, wenn der Eisengehalt unter 60% liegt.

Der Siliciumgehalt verbessert die Korrosionsbeständigkeit, hat aber eine nachteilige Wirkung bezüg-

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lieh, des spezifischen Gewichtes. Im Hinblick auf die magnetischen Eigenschaften, die Oberflächenspannung und das spezifische Gewicht ist es vorzuziehen, wenn der Siliciumgehalt unter 15% liegt.

Der Zusatz von Chrom erhöht das spezifische Gewicht und die Beständigkeit gegen Abrieb und Korrosion, erniedrigt aber die Oberflächenspannung der geschmolzenen Legierung und ist deshalb nachteilig für die Gestaltung und die Oberflächenausbildung bei der Herstellung von Teilchen mittels Schmelzsprühen oder Flammrunden.

Die Legierung kann Nickel oder Kupfer enthalten, vorzugsweise aber beide Metalle zugleich.

Der Zusatz von Nickel und oder Kupfer erhöht die Oberflächenspannung der Legierung im geschmolzenen Zustand und wirkt dem in dieser Hinsicht nachteiligen Einfluß des Chroms entgegen.

Nickel erhöht die Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit sowie das spezifische Gewicht. An sich hat ein Nickelzusatz einen ungünstigen Einfluß auf diemagnetischenEigenschaften. Dem wirkt aber das Chrom entgegen, welches einen korrigierenden Einfluß ausübt.

Kupfer erhöht die Korrosionsbeständigkeit und das spezifische Gewicht. Es trägt an sich stofflich nicht zur Erhöhung der der Legierung innewohnenden Abriebbeständigkeit bei, begünstigt aber die Oberflächenspannung und damit die Rundheit und Glattheit der nach den allgemein bekannten Verfahren hergestellten Teilchen. Dies hat zur Folge, daß der Abrieb der Teilchen beim Gebrauch in einem schweren Medium erniedrigt ist.

Die Summe des Nickel- und Kupfergehaltes soll 10% nicht übersteigen, weil sonst die magnetischen Eigenschaften ungünstig beeinflußt werden.
• Die Legierung kann zwischen 0,01 und 5% Uran enthalten.

- Der Uranzusatz erhöht die Abrieb- und Korrosionsbeständigkeit, die Oberflächenspannung und das spezifische Gewicht. Da das spezifische Gewicht des Urans etwa 19,0 und das des Eisens 7,8 ist, wirkt sich ein verhältnismäßig.geringer,Zusatz von Uran beträchtlich auf das spezifische Gewicht der Legierung aus. Es wurde aber auch gefunden, daß ein Urangehalt von mehr als 5% die Korrosionsbeständigkeit verschlechtert. Es kann natürliches oder erschöpftes Uran verwendet werden. · ;

Die Legierung enthält vorzugsweise 10 bis 13% Silicium, 1 bis 5% Chrom,.0,5 bis 2% Nickel, 0,2 bis 5% Kupfer und 0,2 bis 1% Uran.

Eine oder mehrere der Legierungskomponenten können in diesem beschränkten Zusatzverhältnis öder in dem oben angegebenen. Zusatzverhältnis angewandt werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Legierung 10 bis 13% Silicium, 1 bis 5% Chrom und zumindest eines der Elemente Nickel und Kupfer, und zwar Nickel zu 0,5 bis 2% und Kupfer zu 0,2 bis 5%. Der Rest besteht im wesentlichen aus Eisen.

Nach einer anderen Ausführungsform enthält die Legierung 10 bis 13% Silicium, 1 bis 5% Chrom, 0,2 bis l%Uran und 0,5 bis 2 bzw. 0,2 bis 5% Nickel und/oder Kupfer. Der Rest besteht im wesentlichen aus Eisen.

Nach einer speziellen Ausführungsförm enthält die Legierung 12,5% Silicium, 2% Chrom, 1% Nickel und 1% Kupfer. Der Rest besteht im wesentlichen aus Eisen. ^: ■-"-.'.-■'

Die Legierungen gemäß der Erfindung können nach allen üblichen Verfahren hergestellt werden. Gewisse zufällige Verunreinigungen können in den Legierungen vorhanden sein.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform enthält die Legierung 12, 5% Silicium, 2% Chrom, 1% Nikkei, 1% Kupfer und 0,5% Uran. Der Rest besteht aus Eisen.

Ein spezielles Verfahren zur Herstellung dieser bevorzugten Legierung besteht darin, daß 75%iges Ferrosilicium mit kohlenstoffarmem Stahlschrott in einem elektrischen Lichtbogenofen zusammengeschmolzen werden. Dann werden Nickel und Kupfer zur Schmelze zugegeben. Anschließend wird Chrom in Form von Ferrochrom zugesetzt.

Die Schmelze wird bei etwa 1500° C in eine Gießpfanne abgelassen und dort mit Uran in Form einer Eisen-Uran-Silicium-Legierung versetzt.
Die Verhältnismengen des Materials werden nach bekannten Methoden eingestellt.

• Runde und glatte Teilchen können nach irgendeinem Verfahren durch Versprühen der Schmelze hergestellt werden. Die in der Gießpfanne befindliche Schmelze soll nach Zugabe des Urans sobald als möglich versprüht werden, um eine Oxydation zu vermeiden.

Es wurde gefunden, daß die aus der bevorzugten Legierungszusammensetzung gesprühten Festteilchen von hervorragender Rundheit und Oberflächenglätte mit einem spezifischen Gewicht von mehr als 7 hergestellt werden können. Diese Teilchen sind gegen Korrosion und Abrieb sehr- widerstandsfähig. Die Sprödheit und Härte ist derart, daß die Teilchen während der normalen Verwendung in einer Schweretrübe kaum zerbrechen, daß sie aber für eine nachfolgende Flammrundung ohne größere Schwierigkeiten zerkleinert werden können. Diese Teilchen haben gute magnetische Eigenschaften für die Wiedergewinnung auf magnetischem Wege.

Claims (4)

Patentansprüche: ;

1. Ferrosiliciurnlegierung mit hohem spezifischem Gewicht, Korrosions- und Abriebbeständigkeit, hoher Oberflächenspannung im geschmolzenen Zustand und magnetischen Eigenschaften, insbesondere zur Verwendung als Festteilchen in Schweretrüben, bestehend aus 10 bis 13% Silicium, 0,2 bis 10 % Chrom, 0 bis 5 % Uran und von den Elementen Nickel und Kupfer, einzein oder gemeinsam, 0,5 bis 2 % Nickel und 0,2 bis 10 % Kupfer, wobei die Summe des Silicium- und Chromgehaltes höchstens 21 % und die Summe des Nickel- und Kupfergehaltes höchstens 10% beträgt, Rest im wesentlichen

Eisen. -

2. Legierung nach Anspruch 1, wobei der Chromgehalt 1 bis 5 % beträgt.

~

3. Legierung nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Kupfergehalt 0,2 bis 5 % beträgt.

4. Legierung nach Anspruch 1 bis. 3, wobei

der Urangehalt 0,2 bis 1 % beträgt.

5. Legierung nach Anspruch 1 bis 4, bestehend aus 12,5% Silicium, 2% Chrom, 1% Nickel,

.. 1% Kupfer und 0,5% Uran,-Rest im wesent-■ liehen Eisen. _·■"■"

6. Legierung nach Anspruch 1, bestehend aus 12,5% Silicium, 2% Chrom, 1% Nickel und 1 % Kupfer, Rest im wesentlichen Eisen.

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