DE2227348B1

DE2227348B1 - Ferrosiliciumlegierung

Info

Publication number: DE2227348B1
Application number: DE19722227348
Authority: DE
Inventors: Johann 5043 Lechenich Strauß Georg Dipl Chem Dr 5030 Hurth Portz Wilhelm Dipl Chem Dr 5159 Turnich Kandier Joachim Dipl Chem Dr 5043 Lechenich Cziska
Original assignee: Knapsack AG, 5033 Hurth Knapsack
Priority date: 1972-06-06
Filing date: 1972-06-06
Publication date: 1973-11-29
Also published as: DE2227348C2; ZA733291B; US3839014A; DE2227348A1

Description

die Teilchen mindestens oberflächlich rund geschmolzen werden. Die Verweilzeit in der Erhitzungszone muß so groß sein, daß der Kupfergehalt bei Temperaturen oberhalb 85O⁰C in Lösung geht. In einer anschließenden Kühl- und Abschreckzone wird dieser Zustand eingefroren.

Die aus der deutschen Patentschrift 1 212 733 bekannten phosphorfreien Ferrosiliciumlegierungen mit 8 bis 15% Silicium konnten bisher nur nach dem teuren Verfahren im Induktionsofen erschmolzen werden, damit der Kohlenstoffgehalt möglichst gering war, beispielsweise 0,3%. Mit zunehmendem Kohlenstoffgehalt nahm die Korrosionsbeständigkeit ab. Es ist nun ein bedeutender und nicht vorhersehbarer Vorteil der erfindungsgemäßen phosphorhaltigen Ferrosiliciumlegierung, daß Kohlenstoffgehalte bis zu 2% ihre Korrosionsbeständigkeit nicht beeinträchtigen. Das bedeutet aber, daß die phosphorhaltige Ferrosiliciumlegierung nach dem viel billigeren, an sich bekannten Verfahren im elektrothermischen Reduktionsofen erschmolzen werden kann, wobei Legierungen mit etwa 1 bis 2 % Kohlenstoff anfallen.

Außer Kohlenstoff können die Eisen-Kupfer-Nickel-Silicium-Phosphor-Legierungen noch übliche technische Verunreinigungen an z. B. Mn, Al, Ti, Cr, Mo, V oder S in einer Menge von zusammen höchstens 3 Gewichtsprozent enthalten.

In den nachfolgenden Beispielen wurde zur Bestimmung des Rost-Index jeweils eine Porzellanschale mit 20 g Legierungspulver und 5 ml destilliertem Wasser 75 Minuten lang in einen Trockenschrank von 105⁰C gestellt. Nach einer Abkühlungszeit von jeweils 25 Minuten wurde dieser Tränkungs- und Verdampfungsvorgang noch dreimal wiederholt. Anschließend wurde die prozentuale Gewichtszunahme bestimmt.

Beispiel 1

In einem elektrothermischen Reduktionsofen wurden 780 kg Eisenspäne (Schaufelware), 350 kg Quarzkies (Durchmesser: 5 bis 45 mm), 175 kg Koks (Durchmesser: 60 bis 100 mm), 38 kg Kupferabfälle, 38 kg Nickelabfälle und 75 kg Ferrophosphor mit 20 % Phosphor (Durchmesser: Faustgroß) eingeschmolzen und die 1550° C heiße Schmelze einer Zerstäubungseinrichtung zugeführt. Die Zerstäubung erfolgte durch eine Ringschlitzdüse mit Wasserdampf von 12 atü. Das Pulver wurde in Wasser aufgefangen. Nach dem Entwässern und Trocknen wurde im Laboratorium durch Bestimmung des Rostindex festgestellt, daß das gewonnene Ferrosiliciumpulver (Produkt »B«) eine sehr gute Korrosionsbeständigkeit besitzt. Der Vergleichsversuch »A« wurde mit einer auf analoger Weise hergestellten phosphorfreien, verdüsten Ferrosiliciumlegierung durchgeführt.

Pyknometerdichte (g/ml)

Schüttdichte (g/ml)

Rostindex
Gewichtszunahme in %

Si(%)

Cu(%)

Ni(%)

Rest Eisen und übliche technische

Verunreinigungen
Kornverteilung des Ausgangsmaterials in % :
>0,100 mm

0,063 bis 0,100 mm

<0,063 mm

Produktbezeichnung A I B

7,14
3,80

1,50
12,10
3,60
3,70
0,05
1,21

4,8
10,5
84,7

0,04 12,20 3,50 3,60 1,40 1,20

5,0 10,5 84,5

Beispiel 2

In einem Induktionsofen (Netzfrequenztiegelofen) wurden 780 kg Eisenschrott, 180 kg Ferrosilicium mit Gewichtsprozent Si, 38 kg Kupferabfälle, 38 kg Nickelabfälle und 75 kg Ferrophosphor mit 20 Gewichtsprozent Phosphor eingeschmolzen.

Die Schmelze wurde unter den gleichen Bedingungen wie im Beispiel 1 zerstäubt und im Laboratorium untersucht (Produkt »D«). Der Vergleichsversuch »C« wurde mit einer auf analoger Weise hergestellten phosphorfreien, verdüsten Ferrosiliciumlegierung durchgeführt.

Produktbezeichnung

C I D

Pyknometerdichte (g/ml)
Schüttdichte (g/ml)
Rostindex

Gewichtszunahme in %
Si(%)
Cu(%

Rest Eisen und übliche technische
Verunreinigungen

Kornverteilung des Ausgangsmaterials in %:

>0,100 mm

0,063 bis 0,100 mm
<0,063 mm

7,17
3,81

1,36
12,40
3,70
3,80
0,05
0,20

5,4
10,6
84,0

7,21 3,90

0,03 12,30 3,60 3,70 1,24 0,20

5,2 10,5 84,3

Claims

1 ' '"■■■ .". 2■■"■*- ■■ — ■'"■■ Als Maß für die Korrosionsfestigkeit dient die Be" Patentansprüche: ' Stimmung der durch Rost verursachten Gewichts" zunähme der Legierungspulver. Dabei zeigte es sich»

1. Ferrosiliciumlegierung in Pulverform mit glat- daß die Gewichtszunahme der erfindungsgemäßen ter, abgerundeter Oberfläche, einer Dichte von über 5 phosphorhaltigen Legierung nur etwa ¹I₃₀ bis ¹U₀ der 7 g/ccm, dadurch gekennzeichnet, daß Gewichtszunahme bei den bekannten, im wesentlichen sie aus 8 bis 15 % Silicium, 0,5 bis 5 % Nickel und phosphorfreien Legierungen beträgt.

1,4 bis 5% Kupfer, wobei der Gesamtgehalt an Im einzelnen betrifft die Erfindung eine Ferro-

Nickel und Kupfer über 3 % liegt, 0,3 bis 2,5 % siliciumlegierung in Pulverform mit glatter, abgerun-

Phosphor, Rest Eisen und herstellungsbedingten 10 deter Oberfläche, einer Dichte von über 7 g/ccm und

Verunreinigungen, besteht. einem Gehalt an 8 bis 15 % Silicium, 0,5 bis 5% Nickel

2. Ferrosiliciumlegierung nach Anspruch 1, ge- und 1,4 bis 5% Kupfer, welche durch einen zusätzkennzeichnet durch einen Gehalt an 1 bis 1,5% liehen Gehalt an 0,3 bis 2,5, vorzugsweise 1 bis 1,5% Phosphor. Phosphor gekennzeichnet ist. Ein Gehalt an 0,02 bis

3. Ferrosiliciumlegierung nach Anspruch 1 oder 15 2% Kohlenstoff kann ohne Schaden zugelassen werden.. 2, gekennzeichnet durch einen Gehalt an 0,02 bis Die erfindungsgemäßen Ferrosiliciumlegierungen kön-2 % Kohlenstoff. nen beispielsweise als Schwerstoff in wäßrigen Schwere-

4. Verwendung einer Ferrosiliciumlegierung ge- trüben für die Schwimm-Sink-Aufbereitung von Mimäß einem der Ansprüche 1 bis 3 als Schwerstoff neralien, als Füllstoffe in Zerfallgeschossen für Gein wäßrigen Schweretrüben für die Schwimm-Sink- 20 schütze sowie als Füllstoffe für Verdämm-Munition Aufbereitung von Mineralien. verwendet werden.

5. Verwendung einer Ferrosiliciumlegierung ge- Die erfindungsgemäßen Legierungen können in maß einem der Ansprüche 1 bis 3 als Füllstoff in einem elektrothermischen Reduktionsofen aus den Zerfallgeschossen für Geschütze. Ausgangsstoffen Eisen, Kupfer, Nickel, Quarzkies,

6. Verwendung einer Ferrosiliciumlegierung ge- 25 Kohle und Ferrophosphor oder in einem Induktionsmäß einem der Ansprüche 1 bis 3 als Füllstoff für ofen aus den Ausgangsstoffen Eisen, Kupfer, Nickel, Verdämm-Munition. Ferrosilicium und Ferrophosphor bei 1200 bis 1650⁰C

erschmolzen und in schmelzflüssigem Zustand in an

sich bekannter Weise mit Hilfe von Wasser, Wasser-

30 dampf oder Luft mit 2 bis 30 ata Druck zerstäubt

werden. Die feinverteilten, noch schmelzflüssigen

Tröpfchen werden in Wasser abgeschreckt, vorentwässert, getrocknet und gesiebt. Solche Pulverteilchen sind überwiegend kompakt und besitzen eine abge-

Aus der deutschen Patentschrift 1 212 733 ist bereits 35 rundete, glatte Oberfläche und eine kugelige, tropfeneine Ferrosiliciumlegierung in Pulverform mit glatter, förmige oder langgestreckte Form. Die Korngrößen abgerundeter Oberfläche und einer Dichte von über des Pulvers liegen zwischen etwa 0,001 und 0,4 mm, 7 g/ccm, insbesondere zur Herstellung von Schwere- wobei die Korngrößenverteilung sehr gleichmäßig trüben für die Schwimm-Sink-Aufbereitung von Mi- ausfällt, so daß sich die Siebkurven im Rosin-Rammneralien, bestehend aus 8 bis 15 % Silicium, 0,5 bis 40 ler-Diagramm praktisch als Gerade darstellen lassen. 5% Nickel, 1,4 bis 5% Kupfer, Rest im wesentlichen Die erfindungsgemäße Legierung weist einen Kupfer-

Eisen, bekannt. Aus der deutschen Patentschrift gehalt auf, der oberhalb der Löslichkeitsgrenze von 1 246 474 ist weiterhin bekannt, daß derartige Ferro- Kupfer in α-Eisen liegt. Nach M. H a η s e n, Consiliciumpulver als Füllstoff in Zerfallgeschossen für stitution of Binary Alloys (McGraw-Hill Book Com-Geschütze verwendbar sind. 45 pany, New York, 1958), liegt diese Löslichkeitsgrenze

Die genannten Anwendungsbereiche setzen eine bei 1,4% Kupfer bei 850° C. Kupfer und Eisen sind besonders hohe Korrosionsbeständigkeit des Ferro- in flüssigem Zustand vollständig ineinander löslich: siliciumpulvers voraus, doch konnten die bekannten, Die Trennung in zwei Phasen erfolgt erst bei der mit Kupfer und Nickel legierten Ferrosiliciumpulver Erstarrung unter Ausscheidung von Kupfer aus dem in dieser Hinsicht nicht voll befriedigen. Gerade bei 50 y-Eisen und anschließend aus der «-Modifikation, der Verwendung als Füllstoff in Zerfallgeschossen, Durch die Technik beim Zerstäuben gelingt es, die sogenannte Übungs- oder Manövermunition, und als Lösung des Kupfers in der Eisen-Silicium-Legierung Verdämmstoff zur gefahrlosen Aufnahme des Rück- zu erhalten. Beim Abschrecken aus dem Schmelzfluß Stoßes, z. B. bei Panzerfäusten, ist die Korrosions- wird der Lösungszustand der schmelzflüssigen Phase beständigkeit von großer Bedeutung, weil das Pulver 55 weitgehend eingefroren.

infolge der Korrosion verklumpt und nicht mehr Die erfindungsgemäße kupferhaltige Legierung kann

sofort nach Verlassen des Geschützrohres zerfällt, nicht durch Gießen in Formen hergestellt werden, weil wodurch es zu einer erheblichen Gefahr werden kann. beim langsamen Abkühlen die Ausscheidung des Überraschenderweise wurde nun gefunden, daß man Kupfers unvermeidbar wäre. Man kann die erfindungsein ganz erheblich korrosionsbeständigeres Pulver 60 gemäße Legierung in feinverteilter Form aber auch erhält, wenn man der bekannten Fe-Si-Cu-Ni- dadurch herstellen, daß man die erschmolzene Legie-Legierung Phosphor in bestimmten Mengen zulegiert. rung zunächst in Formen abgießt und erkalten läßt Hierbei tritt keine Verschlechterung der übrigen, für ' und anschließend durch Vermahlung in festem Zudie verschiedenen Anwendungsbereiche notwendigen stand in Pulverform überführt. Dieses so erhaltene Pulvereigenschaften, wie magnetische Eigenschaften, 65 kupferhaltige Ferrosiliciumpulver führt man jetzt in Abriebfestigkeit, Viskosität der Schweretrübe, sowie an sich bekannter Weise, gegebenenfalls unter Druck glatte, abgerundete, vorzugsweise kugelige, Form der und mit Hilfe eines Verdüsungsmittels, durch eine Teilchen ein. Erhitzungszone, z. B. eine Flammzone. Dabei müssen