DE1533474B1

DE1533474B1 - Verfahren zur herstellung von magnesium ferrosilizium

Info

Publication number: DE1533474B1
Application number: DE1966U0012704
Authority: DE
Inventors: Melvin L Mcclellan
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1965-05-27
Filing date: 1966-05-21
Publication date: 1971-10-07
Also published as: GB1087960A; US3375104A; NO116290B; DE1533474C2

Description

Die Erfindung betrifft die Herstellung von Magnesium-Ferrosilizium, insbesondere ein Verfahren zum Zufügen von Magnesium zu Ferrosilizium-Legierungen mit wesentlich verbesserter Verwertung des Magnesiums.

Die übliche Technik zur Herstellung von Magnesium enthaltendem Ferrosilizium besteht darin, daß man ein Bad aus geschmolzener Ferrosilizium-Legierung in einer Gießpfanne herstellt und das Magnesium durch Eintauchen von Magnesium-Barren in das ge- ίο schmolzene Metall zusetzt. Es werden auch andere Verfahren benutzt.

Nach der deutschen Auslegeschrift 1 022 014 werden zur Herstellung von Magnesium enthaltendem Ferrosilizium bisher zwei verschiedene Verfahren verwendet. Nach dem ersten Verfahren arbeitet man hierbei in zwei Stufen. Γη der ersten Stufe schmilzt man Magnesium oder eine hochmagnesiumhaltige Vorlegierung mit reinem Silizium oder einem höchsiliziumhaltigen Ferrosilizium zusammen und bringt die dabei erzielte Zwischenlegierung dann ihrerseits in fester oder flüssiger Form in eine Silizium-Eisen-Legierung ein. Hierbei ist es nicht möglich, zu einem Ferrosilizium mit einem Gehalt von 44 bis 50 % Silizium und 5 bis 15% Magnesium zu gelangen. Bei diesen bekannten Verfahren erhält man vielmehr immer Legierungen mit einem weitaus höheren Gehalt an Silizium, die in der Praxis als solche nicht direkt gebraucht werden.

Ferner wird in der angeführten deutschen Auslegeschrift ein einstufiges Verfahren beschrieben, nach welchem Magnesium oder hochmagnesiumhaltige Legierungen bei Temperaturen bis zu 1500⁰C mit Siliziumschmelzen oder flüssigen Siliziumlegierungen zur Reaktion gebracht werden, wobei die Siliziumgehalte mindestens so hoch gewählt werden, daß sie mit sämtlichen Begleitelementen einschließlich des zuzusetzenden Magnesiums Silicide bilden können.

Bei diesem Verfahren werden Legierungen mit z.B. 33,4% Mg erhalten, deren Magnesiumgehalt also wesentlich höher liegt, als bei den Legierungen, die gemäß dem Verfahren der Erfindung erzielt werden sollen.

Es wird in der Auslegeschrift jedoch ausdrücklich davor gewarnt, die Schmelze mit eisernen Geräten in Berührung zu bringen, weil hierbei angeblich Verluste an Magnesium auftreten.

Allen diesen Verfahren ist das Problem der Magnesium-Verwertung gemeinsam. Dieses Problem ist in dem relativ niedrigen Schmelzpunkt des Magnesiums (599°C) im Vergleich zu der Temperatur geschmolzener Ferro-Legierung (666 bis 715° C) begründet.

Das Problem der Magnesium-Verwertung ist in bezug auf den Preis des Metalls sehr bedeutend und bildet darüber hinaus eine Gefahr für die Sicherheit dadurch, daß derjenige Teil des Magnesiums, welcher nicht in der Legierung gelöst wird, entflammen kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Zusetzen von Magnesium zu Ferrosilizium-Legierungen zu schaffen, bei welchem ein sehr hoher Anteil des Magnesiums in der Legierung verwertet wird.

Die Aufgabe besteht dabei in der Herstellung von Magnesium enthaltendem Ferrosilizium mit einem Siliziumgehalt von 44 bis 50%, einem Eisengehalt von 40 bis 45% und einem Magnesiumgehalt von 5 bis 150/

Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe besteht darin, daß von einem Schmelzbad aus Ferrosilizium mit zumindest 53 bis 56 % Silizium ausgehend, diesem Magnesium bei einer Temperatur von etwa 1400° C durch Auflösen von Magnesium-Metall und nach Auflösen des Magnesiums dem Bade Eisen grobstückig zugesetzt wird, um den Eisengehalt der Magnesium enthaltenden Ferro-Legierung auf den gewünschten Wert zu erhöhen.

Durch dieses zweistufige Verfahren ist es gelungen, die Reaktionen in der Schmelze so zu führen, daß eiserne Geräte verwandt werden können. Überraschenderweise entstehen bei diesem Verfahren nicht nur keine Verluste an Magnesium, sondern es ist nach ihm auch möglich, auf einfache Weise eine von der metallurgischen Praxis dringend gebrauchte Legierung einer bestimmten Zusammensetzung herzustellen.

Es wurde als Teil der vorliegenden Erfindung festgestellt, daß das Magnesium-Ausbringen auf 80% und höher gesteigert werden kann, wenn der Siliziumgehalt des Ferrosilizium-Bades vor dem Zufügen von Magnesium zumindest 53 und bis zu 56% beträgt und wenn das Eisen nachfolgend zugefügt wird, um die Endzusammensetzung der Legierung auf den gewünschten Wert einzustellen. Es wird angenommen, daß der Grund hierfür darin liegt, daß der höhere Siliziumgehalt in dem als Ausgangsmaterial verwendeten Ferrosilizium beginnend bei Siliziumgehalten von mindestens 53% Silizium für die Bildung von Mg₃Si bei der Zugabe von Magnesium zur Verfügung stellt, wobei der Dampfdruck des Magnesiums herabgesetzt wird und Verluste reduziert werden.

Das folgende Beispiel erläutert das Verfahren der Erfindung.

Beispiel

2260 kg geschmolzene Ferrosilizium-Legierung (56 % Si, etwa 2 % beiläufige Verunreinigungen, Rest Eisen) werden in einer Gießpfanne bei einer Temperatur von etwa 1400° C bereitgestellt. Bei dieser Temperatur werden 295 kg Magnesium in das Ferrosilizium eingetaucht, indem man Magnesium-Barren an Stahl-Barren befestigt und die Barren unter die Oberfläche des Stahlbades eintaucht, bis die Magnesium-Barren aufgelöst sind. Die Temperatur liegt um 1290° C.

Stahl-Schrott in Form zerschnittener Barren (2,5 cm Durchmesser oder darüber und etwa 10 cm Länge oder darüber) in einer Menge von 275 kg wird zugefügt, um den Eisengehalt zu erhöhen, was praktisch keine Temperaturänderung mit sich bringt. Die Legierung wird dann gegossen und enthält schließlich etwa 9 % Magnesium, 46% Silizium und 44 % Eisen. Das Magnesium-Ausbringen beträgt 85%.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wurden an Hand hergestellter Chargen Prüfungen durchgeführt, wie in Tabelle 1 gezeigt wird.

Die Charge 1 wurde auf übliche Weise dadurch hergestellt, daß man Magnesium direkt in das Ferrosilizium eintauchte, welches das erwünschte Endverhältnis von Silizium zu Eisen enthielt. Die Charge 2 wurde unter Verwendung eines Ferrosiliziums mit erfindungsgemäß höherem Siliziumgehalt als Ausgangslegierung hergestellt; nach der Zugabe des Magnesiums wurde Eisen zugefügt, um ein Produkt der gewünschten Zusammensetzung zu erhalten.

Die in der Tabelle 1 aufgeführten Werte wurden mit Chargen erhalten, welche durch Schmelzen des Ansatzes in einem Induktionsofen unter Verwendung eines Schmelztiegels aus Graphit hergestellt worden waren. Zum Untertauchen des Magnesiums wurde ein Magne-

sium-Barren an die Stahl-Barren befestigt und in der Schmelze so untergetaucht, daß der Barren 5 bis 8 cm unterhalb der Oberfläche derselben lag; der Barren wurde in dieser Lage gehalten, bis der Magnesium-Barren aufgelöst war.

Das bei der Charge 2 hinzugefügte Eisen bestand aus Schrott-Stahlbarren von 2,5 cm Durchmesser und 10 cm Länge.

Charge Nr.

Tabelle IA Tabelle 1

Ofen-Charge

50% FeSi I Si-Metall

78 kg
66 kg

3,65 kg
10,5 kg

Mg-Zugabe

10,5 kg
10,5 kg

Fe-Zugabe

6,8 kg

Charge

Nr.

Schöpfprobe nach dem Schmelzen

VoSi

%Fe

% Mg I Temperatur Probe der hergestellten
Legierung

%Fe

Ausbringen
% Mg I % Si

50,18
53,51

47,53
41,66

0,12 0,57

1343°C 1366°C

42,0
42,89

45,67
44,68

77,6
84,8

86,2
90,2

Wie aus der obigen Tabelle hervorgeht, kann beim Herstellen einer Magnesium enthaltenden Ferrosilizium-Legierung mit einem Verhältnis der Eisen- und Siliziumgehalte von etwa 1:1 ein beträchtlich höheres Magnesium-Ausbringen erzielt werden, wenn man das Verfahren der vorliegenden Erfindung benutzt.

Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es wichtig, schweren Stahl-Schrott, z. B. in Form aufgeschnittener Barren von etwa 2,5 cm Durchmesser und etwa 2,5 cm Länge oder darüber zur Eisenzugabe zu verwenden, so daß der Schrott sofort auf den Boden sinkt. Leichter Schrott, wie beispielsweise Stanzabfälle und Drehspäne, ist nicht geeignet, da diese Materialien dazu neigen, an der Oberfläche zu bleiben, was zum Verdampfen von Magnesium und damit zu Magnesiumverlust führt.

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur Herstellung von Magnesium enthaltendem Ferrosilizium mit einem Gehalt von 44 bis 50 °/₀ Silizium und 5 bis 15 % Magnesium durch möglichst verlustarmes Einbringen von Magnesium in eine Schmelze von Ferrosilizium mit einem hohen Gehalt an Silizium, dadurch gekennzeichne t, daß in eine Schmelze mit einem Gehalt von 53 bis 56 % Silizium bei einer Temperatur von etwa 1400 ⁰C das Magnesium, gegebenenfalls an Stahlbarren befestigt, eingetaucht und darin gelöst wird und anschließend die erforderliche Menge Eisen grobstückig zugegeben wird.