DE2601905C2

DE2601905C2 - Verfahren zur Herstellung einer Eisenlegierung mit hohem Chromgehalt

Info

Publication number: DE2601905C2
Application number: DE2601905A
Authority: DE
Inventors: Akira Chichibu Saitama Ebinuma; Tatsuo Kitayama; Fumihiko Kusama; Seigo Tomaru
Original assignee: Showa Denko KK
Current assignee: Resonac Holdings Corp
Priority date: 1976-01-20
Filing date: 1976-01-20
Publication date: 1983-11-10
Also published as: DE2601905A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Eisenlegierung mit hohem Chromgehalt, bei welchem chromoxidrelche Schlacken durch Schmelzen von Chromerzen unter Zusatz von Kaik hergestellt werden und Cr aus den chromreichen Schlacken durch Sllizlum-Eisen-Chromleglerungen reduziert wird.

Durch die DH-AS 18 09 401 ist ein Verfahren zur Herstellung einer Eisenlegierung bekannt, bei welchem Kalk dem Ausgangsmatsrial zugegeben wird, die erhaltene Mischung in einem elektrischen Ofen geschmolzen und Fe-Cr-Si als Reduktionsmittel der Mischung in einer Menge zugegeben wird, die für die Reduktion des Erzes ausreicht. Bei diesem einstufigen Verfahren ist die Konzentration an CrO₁ In der Schlacke, die mit der Metallphase mit einem Chronigehalt von 20 bis 50% erzeugt wird, sehr niedrig. Der Chronigehalt dieser Legierung beträgt etwa 20 bis 50v

Außerdem Ist bekannt (Borowskl, Maatsch, Siebert, Techn. Mltt. Krupp, Forschungsbericht Bd. 21, Nr. 4 (1963), S. 123 bis 127), daß zur Erhöhung des Anteils an Chromoxid In einer sekundären Schlacke mit einem Reduktionsmittelüberschuß gearbeitet werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Eisenlegierung mit hohem Chromgehalt mit Insgesamt nicht weniger als 90% Elsen

und Chrom und einem Cr/Fe-Gewichtsverhältnis von nicht weniger als 4,0 gewonnen werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß ein Chromerz mit einem Cr/Fe-Gewichtsverhältnis von nicht weniger als 1,6 eingesetzt wird, daß das Verfahren in zwei Verfahrensstufen durchgeführt wird, daß das Reduktionsmittel für die Reduktion der ersten Schlacke in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß der Siliziumgehalt dem 0,2- bis 0,8fachen der

ίο theoretischen Menge entspricht und daß das Reduktionsmittel für die Reduktion der zweiten Schlacke in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß der Siliziumgehalt dem 0,5- bis 0,9fachen der theoretischen Menge entspricht. Damit wird die Herstellung einer Chrom/Eisen-

Ji Legierung mit hohem Chromgehalt direkt aus einem Chromerz unter Anwendung einer Schmelzreduktionsmethode geschaffen.

Weitere bevorzugte Merkmale der Erfindung sind In den Unteransprüchen enthalten.

Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig.* ein Füeßbiid, welches das Grundverfahren gemäß vorliegender Erfindung erläutert.
Fig.2 eine graphische Darstellung, welche die Beziehung zwischen der Menge an slliciumhaltigem Reduktionsmittel, das der primären Schlacke zugesetzt wird, und dem Cr/Fe-Verhältnls In der anschließend erzeugten sekundären Schlacxe zeigt.
Fig. 3 ein Fließbild, welches das Verfahren zur Erzeu-

gung von Silikonchrom aus der tertiären Schlacke gemäß vorliegender Erfindung wiedergibt.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im wesentlichen in der Weise durchgeführt, daß ein Chromerz als Ausgangsmaterial in der Schmelze reduziert wird, belspielsweise mittels eines elektrischen Ofens. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen Verfahren zur Herstellung von metallischem Chrom entfällt die Notwendigkeit, das Rohmaterial zuvor in Chromoxyd oder Chrcmsulfat umzuwandeln, vielmehr kaan das Chromerz direkt in nlcht-veränderter Form zur Durchführung der Reduktion eingesetzt werden. Da das Schmelzen des Erzes In einem elektrischen Ofen erfolgt, ist eine großtechnische Produktion möglich. Das Verfahren arbeitet daher sehr wirtschaftlich. Die nach diesem Verfahren erzeugte

■»5 Eisenlegierung Ist wie metallisches Chrom frei von Verunreinigungen.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Flg. 1 näher beschrieben, welche das erfindungsgemäße Grundverfahren erläutert. Als erste Stufe wird ein Chromerz, das Chrom und Elsen mit einem Gewichtsverhältnis von nicht weniger als 1,6 enthält, mit gebranntem Kalk vermischt, worauf die Mischung durch Einwirkenlassen von Wärme zur Gewinnung einer primären Schlacke geschmolzen wird. Man kann erflndungsgemäß jedes Chromerz verwenden, sofern es den vorstehend beschriebenen Anforderungen genügt, d. h., daß die Chrom- und Elsengehalte ein Cr/Fe-Gewlchtsverhältnis von nicht weniger als 1,6 aufweisen müssen. Das Gewichtsverhältnis der Chrom- und Elsengehalte übersteigt in den meisten Fällen nicht den Wert von 4,0. Es gibt einige wenige Chromerzsorten, die ein größeres Cr/Fe-Verhältnls als 4,0 aufweisen. Das Mischungsverhältnis von gebranntem Kalk zu Chromerz Hegt In zweckmäßiger Welse zwischen 0,5 und 1 Gewichtstell des gebrannten Kalks zu 1 Gewichtstell des Chromerzes. Das Schmelzen der Mischung wird Im allgemeinen In einem elektrischen Ofen durchgeführt. Dann wird ein slllclumhaltlges Reduktionsmittel der erhaltenen

geschmolzenen primären Schlacke zugesetzt. Da ein gründliches Rühren der Schlacke für eine gleichmäßige Verteilung des Reduktionsmittels notwendig Ist, Ist es zweckmäßig, das Reduktionsmittel zuzusetzen, nachdem die geschmolzene primäre Schlacke von dem elektrischen Ofen In eine Pfanne oder ein anderes Gefäß überführt worden Ist, das ein Rühren der Schlacke ermöglicht. Die auf diese Weise durchgeführte Reduktion ist exotherm, so daß die Möglichkeit einer Korrosion der Pfanne besteht. Um diese Möglichkeit auszuschließen, 1st es vorzuziehen, das Reduktionsmittel stückweise in verschiedenen Fraktionen der geschmolzenen Schlacke zuzusetzen, während die letztere kontinuierlich gerührt wird. Die Reaktionstemperatur wird in diesem Falle in zweckmäßiger Welse so hoch wie möglich oberhalb der unteren Grenze von 1600" C im Hinblick daraufgehalten, daß die anschließend erzeugte sekundäre Schlacke In der sich anschließenden Stufe einer weiteren Reduktion unterzogen wird. Das Rühren kann durch Schütteln der Schlacke durchgeführt werden. Wirksam ist eine Methode, bei deren Durchführung ein Rühren und Vermischen dadurch erzielt wird, daß ein gegebenes geschmolzenes Material abwechselnd zwischen zwei Pfannen h'n- und hertransportiert wird (vgl. die US-PS 33 34 884). Als slllclumhaltiges Reduktionsmittel, das der Schlacke zügesetzt wird, seien metallisches Silicium, Stlikochrom, Ferrosllikochrom mit einem Elsengehalt von weniger als 25%, Ferrosilicium mit einem Eisengehalt von vorzugsweise weniger als 20% oder Sllikochrom erwähnt, das bei der Reduktion der tertiären Schlacke in der nachfolgend beschriebenen Weise erhalten wird. Natürlich können diese Siliciumverbindungen erforderlichenfalls in Kombination verwendet werden. Es existiert eine Gleichgewichtsbeziehung zwischen der Meiallphase, die das reduzierte Chrom enthält, und dem Chromoxyd, das In der Schlacke vorliegt, die als Folge der Reduktionsreaktion erzeugt wird. Es ist daher notwendig, den Chromgehalt In der Metallphase sowie die Chromkonzentration In der sekundären Schlacke zu erhöhen, damit die Eisenlegierung mit hohem Chromgehalt, die eventuell als Produkt erhalten wird, insgesamt nicht weniger als 90 Gew.-% Chrom und Elsen sowie ein Cr/Fe-Gewlchtsverhältnls von nicht weniger als 4,0 aufweist. Wird für diesen Zweck ein Ferrosillkochrom-Reduktlonsmittel verwendet, welches Elsen enthält, dann Ist es zweckmäßig, das Cr/Fe-Verhäitnls der Komponenten dieses Reduktionsmittels so hoch wie möglich zu halten Wird Ferroslllclum für den gleichen Zweck verwendet, dann ist es zweckmäßig, einen Elsengehalt einzuhalten, der so niedrig wie möglich Ist.

Die Menge des zuzusetzerden sillclumhaltlgen Reduktionsmittels liegt zwischen dem 0,2- und 0,8fachen der theoretischen Menge, die erforderlich Ist, damit das vorliegende Silicium das Elsenoxyd und das Chromoxyd in die jeweiligen Metalls gemäß den folgenden Glelchungen:

2FeO+ Sl - 2Fe+ SIOj

umwandelt

Erreicht der Slllclumgehalt des sillclumhaltlgen Reduktionsmittels nicht die untere Grenze der 0,2fachen theoretischen Menge, wie sie vorstehend beschrieben worden ist, dann übersteigt das Cr/Fe-Gewlchtsverhältnls in der sekundären Schlacke, die nachfolgend erhalten , $ wird, nicht den Wert von 5,0, so daß es unmöglich Ist, ' die erfindungsgemäß herzustellende Elsenlegierung mit hohem Chromgehalt zu ernugen. Das Cr/Fe-Gewlchtsverhältnis nimmt mit zunehmender Menge des zugesetzten Siliciums zu.

Diese Zunahme des Cr/Fe-Verhältnisses ist im wesentlichen auf das 0,8fache der theoretischen Meng2 begrenzt. Oberhalb dieses Wertes läßt sich praktisch keine Zunahme erreichen. Die Zugabe des Reduktionsmittels In einer Menge oberhalb dieser oberen Grenze ist unzweckmäßig, da der Überschuß an Reduktionsmittel nur dazu dient, die Metailphase (als Nebenprodukt erzeugtes Metall) allein ohne irgendeinen Vorteil zu erhöhen, so daß folglich der Chromoxydgehalt der sekundären Schlacke vermindert wird. Die Fig. 2 ist sine graphische Darstellung, welche das Cr/Fe-Verhältnls in der sekundären Schlacke als Funktion der zugesetzten Menge des Reduktionsmittels zeigt. In dieser graphischen Darstellung ist auf der vertikalen Achse das Cr/Fe-Gewichtsverhältnis in der sekundären Schlacke und auf der horizontalen Achse das Verhältnis der Menge an tatsächlich zugesetztem Silicium in Form von Reduktionsmittel zu der theoretischen Menge an Silicium aufgetragen, die für eine gründliche Reduktion der Chrom- und Eisenkomponenten In der · i;hlacke erforderlich 1st. In dieser graphischen Darstellung ribt die Kurve 1 die Werte wieder, die unter Einsatz eines Roherzes erhalten werden, dessen Cr/Fe-Gewichtsverhältnis 4,0 beträgt, während die Kurve 2 die Werte zeigt, die unter Einsatz e'fies Roherzes erhalten werden, das ein Cr/Fe-Gewichtsverhältnis von 1,6 aufweist. Das Cr/Fe-Verhältnis in der sekundären Schlacke schwankt mit dem Cr/Fe-Verhältnis in dem Roherz sogar dann, wenn die Menge des zugesetzten Siliciums unverändert bleibt. Die durch die Flg. 2 gezeigten Werte zeigen, daß das verwendete Chromerz den erfindungsgemäßen Bedingungen insofern genügt, als das Cr/Fe-Gewichtsverhältnis In einen Bereich zwischen 1,6 und 4,0 fällt. Beträgt das Cr/Fe-Verhältnis des Chromerzes 4,0, dann muß die in Form des Reduktionsmittels zugesetzte Menge an Silicium nur die untere Grenze, und zwar das 0,2fache der theoretischen Menge, erreichen, damit die sekundäre Schlacke ein Cr/Fe-Verhältnls von 5,0 aufweist. Es ist natürlich notwendig, die Slliclummenge zu erhöhen, die bezüglich der theoretischen Menge proportional mit abnehmendem Cr/Fe-Verhältnls des Chromerzes zugesetzt wird. Wird das Reaktionssystem nach Beendigung der Reaktion ruhen gelassen, dann bildet sich eine sekundäre Schlackenphase In dem oberen Teil und eine Metallphase In dem unteren Teil. Die Metallphase ist ein als Nebenprodukt erzeugtes Metall mit einem Chromgehalt von 20 bis 65% und enthält den größeren Teil der Verunreinigungen, wie P, Nl und Co, während die sekundäre Schlackenphase ein Cr/Fe-Verhältnis von nicht weniger als 5,0 aufweist. Die zwei Phasen werden daher voneinander getrennt, so daß das als Nebenprodukt erzeugte Metall In ntcht-modlfizierter Form als Ferrochron. mit geringem Kohlenstoffgehalt auf den Markt gebracht werden kann. Anschließend wird die sekundäre Schlacke durch Behandlung mit metallischen» Silicium oder Siliciumcarbid oder Sllikochrom, das Im wesentlichen kein Elsen enthält, wobei diese Bestandteile entweder unabhängig vonelnader oder In Kombination In Form einer Mischung eingesetzt werden, reduziert. Von diesen sillclumhaltlgen Verbindungen kann man Sllikochrom In vorteilhafter Welse verwenden, da das SH.Ikochrom verwendet werden kann, das als Nebenprodukt aus der tertiären Schlacke erhalten wird, die nachfolgend näher beschrieben wird. Nähert sich die zugesetzte Menge des Reduktionsmittels der theoretischen Menge, dann gelangt ein Teil des zugesetzten Siliciums In die Metall-

* phase und verschlechtert den Wert der erfindungsgemaß herzustellenden Legierung. Ist die Menge zu gering, dann nimmt die Chrommenge, die In die tertiäre Schlackenphase gelangt. Übermäßig zu. Vorzugswelse wird daher das Reduktionsmittel In einer Menge zugesetzt, die zwischen dem 0,5- und 0,9fachen der theoretischen Menge, berechnet als Silicium, schwankt.

Wahrend dieser Reduktion wird das Reaktionssystem in zweckmäßiger Welse gründlich gerührt. Indem das zu behandelnde System In der vorstehend beschriebenen Welse zwischen zwei Pfannen hin- und hertransportiert wird. Die Reduktion soll bei Temperaturen zwischen 1750 und 2050° C durchgeführt werden. Da es sich um eine exotherme Reaktion handelt, erfolgt die Reduktion unter Freisetzung einer großen Wärmemenge, es sei denn, daß als Reduktionsmittel Siliciumcarbid verwendet wird. Um die Pfannen vor einer möglichen Beschädigung zu schützen und eine sichere Betriebswelse zu gewährleisten. Ist es zweckmäßig, das Reduktionsmittel stückweise In verschiedenen Fraktionen dem Reaktionssystem zuzusetzen. Das Reduktionsmittel, welches zur Durchführung dieser Reduktion eingesetzt wird, besitzt Im allgemeinen ein geringes spezifisches Gewicht und neigt folglich zu einem Schwimmen auf der Oberfläche der Schlacke. Um eine gleichmäßige Verteilung zu erzielen, wird daher jede Fraktion des Reduktionsmittels in der Welse In die Schlacke eingebracht, daß diese Fraktion gleichzeitig mit dem Schlackenstrom fließt, der von einer Pfanne In die andere geleitet wird, so daß es die Schlacke gleichmäßig während einer bestimmten Zeltspanne kontaktlen und nicht nur an einer Stelle berührt. Besteht das Reduktionsmittel aus Siliciumcarbid, dann ist die während der Reaktion freigesetzte Wärmemenge ziemlich gering, so daß die Temperatur des Reaktionssystems fällt, was die Möglichkeit einschließt, daß die Reaktion nicht in ausreichendem Maße abläuft. In diesem Falle Ist dafür zu sorgen, daß Wärme dem Reaktionssystem von außen zugeführt wird, ist die Reaktion beendet, dsnr· liegt eine tertiäre Schlackenphase In dem oberen Teil und eine Meiallphase in dem unteren Teil vor.

Die auf diese Welse erhaltene Metallphase weist insgesamt nicht weniger als 90% Chrom und Elsen auf, während das Cr/Fe-Gewjchtsverhältnis nicht weniger als 4.0 beträgt. währenJ sich der Rest aus nicht mehr als 10% Kohlenstoff und Silicium plus Spurenmengen zusammensetzt. Wird Siliciumcarbid als Reduktionsmittel für die sekundäre Schlacke verwendet, dann kann der Kohlenstoffgehalt In der Metallphase ein Maximum von etwa 10% erreichen. Wird ein anderes slllciumhaltiges Reduktionsmittel verwendet, dann besitzt die Metallphase einen geringen Kohlenstoffgehalt und besteht Im wesentlichen vollständig aus Chrom und Eisen mit Ausnahme einer Spur an Verunreinigungen. Die Verunreinigungen schwanken in Abhängigkeit von dem Roherz und der jeweils eingesetzten Art des gebrannten Kalks sowie anderer verwendeter Rohmaterialien und bestehen im allgemeinen aus nicht mehr als \% Sl, weniger als 0.015V P. weniger als 0,015% S. weniger als 0,060% NM, weniger als 0.020% Co etc. Insbesondere dann, wenn die sekundäre Schlacke erhalten wird, gelangt die Hauptmenge der Elemente, die edler sind als Chrom, reduktiv in die als Nebenprodukt erzeugte Metallphase und wird daher volumenmäßig stark verringert. Daher ist die Reinheit vergleichbar mit derjenigen von metallischem Chrom und wesentlich höher als diejenige eines Ferrochroms, das nach dem herkömmlichen Siiicidverfahren erzeugt wird. Es besteht seit langem die Vorstellung, ein Erz derart an seinen Verunreinigungen abzurelchern, daß die Verunreinigungen zuvor reduziert werden. Die auf diesem Gedanken basierende Methode vermag nicht in ausreichendem Maße derartige Verunreinigungen zu entfernen, da sie nur eine theoretische Reduktion der Vers unrelnlgungen ermöglicht. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die Entfernung von Verunreinigungen unter Einsatz eines slliclumhaltlgen Reduktionsmittels durchgeführt wird, wobei eine beträchtliche Menge an SlOj in der sekundären Schlacke erzeugt wird, so daß die Fluldltät der Schlacke verbessert wird.

Die tertiäre Schlacke enthalt ungefähr 6 bis 11% Chromoxyd und weist ein Cr/Fe-Gewlchtsverhältnis von nicht weniger als 5,0, In ähnlicher Welse wie es welter oben erwähnt worden Ist, auf. Da die Metallphase einen hohen Chromgehall aufweist. Ist es unvermeidbar, daß das In der Schlacke vorliegende Chromoxyd, das In einer Glelchgewlchtsbezlehung zu dem Chromgehalt steht, In einem gewissen Ausmaße In die Metallphase gelangt. Wirtschaftlich Ist eine Wiedergewinnung dieses Chroms von Beucuiuüg. Durch eine effiziente Wiedergewinnung dieses Chroms kann man ein Slllkochrom erhalten, das Im wesentlichen frei von Elsen Ist und ein marktfähiges Produkt darstellt.

Der technische Wert der Erfindung kann dadurch erhöht werden, daß dieses Slllkochrom erneut dem erflndungsgemaßen Verfahren zugeführt wird.

Die erfindungsgemäße Phase, welche die Ausnutzung der tertiären Schlacke betrifft, wird nachfolgend unter Bezug.>ahme auf die Flg. 3 beschrieben.

In diesem Fließdiagramm lsi der Teil des Verfahrens, der aus der Behandlung der Rohmaterialien, der Bildung der primären Schlacke, der Reduktion der primären Schlacke, des Auftretens von sls Nebenprodukt erzeugtem Metall, der Bildung von sekundärer Schlacke und der Erzeugung von tertiärer Schlacke sowie Elsenlegierung mit hohem Chromgehalt als Produkt besteht, vollständig der gleiche wie die durch Fig. 1 erläuterte Methode. Wie aus dem Flleßdlagramm von Fig. 3 hervorgeht, wird der tertiären Schlacke metallisches Silicium einer Menge zugesetzt, die über der theoretischen Menge Hegt, die für die Reduktion erforderlich Ist. Diese Menge an metallischem Silicium entspricht dem 2- oder mehrfachen und vorzugsweise dem 3fachen der theoretischen Menge, die für die Reduktion der Oxyde von Chrom und Eisen In die jeweiligen Metalle erforderlich Ist. Wird das metallische Silicium der tertiären Schlacke zugesetzt, dann muß die Schlacke im wesentlichen in der gleichen Weise gerührt werden wie es dann der Fall Ist, wenn das Reduktionsmittel während der vorangehenden Stufe zugesetzt wird. In diesem Falle muß das Reaktionssystem bei Temperaturen oberhalb 1550° C gehalten werden. Läßt man das Reaktionssystem nach Beendigung ruhen, dann bildet sich eine Abfallschlackenphase in dem oberen Teil und eine Sllikochrom-Metallphase in dem unteren Teil. Wird das metallische Silicium in einem großen Überschuß zugesetzt, dann enthalt die Abfallschlacke praktisch kein Chrom und Elsen. Die andere Metallphase besteht aus Sllikochrom und enthält im wesentlichen kein Eisen. Da die tertiäre Schlackenphase im wesentlichen frei von P, Ni, Co sowie anderen Verunreinigungen Ist. enthält das auf diese Welse erhaltene Sllikochrom derartige Verunreinigungen In extrem kleinen Mengen. Dies bedeutet, daß die Siliclumkonzentration In diesem Silikochrom mit zunehmender SIlIcI-ummenge zunimmt, die für die Reduktionsreaktion zugesetzt wird. Da dieses Slllkochrom für die Reduktion der primären Schlacke und der sekundären Schlacke verwendet werden kann, falls das metallische Silicium in

einem großen Überschuß während dieser Stufe zugesetzt wird, geht es nicht verloren, sofern nicht dieser Überschuß derartig Ist. daß der Slllclumgehalt größer Ist als dies für diese Reduktion erforderlich Ist. Ferner liegt das Chromoxyd In der tertiären Schlacke nicht als Oxyd mit einem hohen Oxydationsgrad vor, welches normalerweise beim Schmelzen von Chromerz und gebranntem Kalk erzeugt wird, sondern wird zu einem Oxyd mit einem niederen ^xydatlonsgrad rückverwandelt. Die Folge Ist, daß der Reaktionswirkungsgrad des Slllclums derartig hoch Ist, daß die Verwendung von teurem metallischem Silicium lohnenswert Ist. Die Zugabe eines derartigen metallischen Slllclums In einem großen Überschuß gewährleistet eine vollständige Wiedergewinnung des Chroms aus den Schlacken und Ist daher gegenüber anderen Methoden Insofern vorteilhaft, als sie den Wert des erfindungsgemäßen Verfahrens als Gesamtverfahren erhöht.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme iiui ucvofzügie AusfuiirungsicffitcR näher erläutert, weiche die Erfindung jedoch nicht beschränken sollen.

Beispiel 1

Eine Mischung aus 59 Gewichtstellen Chromerz mit einem Cr/Fe-Gewlchtsverhältnls von 3,6 (vgl. Tabelle I) und 41 Gewichtstellen gebranntem Kalk wird In einem Drelphasen-Heroult-Elektroofen bei 5000 KVA zur Gewinnung einer primären Schlacke geschmolzen. In eine mit Magnesia ausgekleidete Pfanne werden 4200 kg der primären Schlacke gegeben. Es werden 330 kg (das 0.45fache der theoretischen Menge) eines Reduktionsmittels Ι,· fester Form stückweise zugesetzt, wobei kräftig bei Temperaturen zwischen 1920 und 195O⁰C gerührt wird, um eine sekundäre Schlacke In Verbindung mit einer Metallphase (als Nebenprodukt erzeugtes Metall) zu erzeugen. Die Menge dieser Metallphase beträgt 430 kg.

Tabelle 1

Cr₂O₃ FeO SiO₂ Al₂O, MgO CaO Cr/Fe

Chrom- 53,7 13,1 3,4 16,2 11,7 Spur 3,6
erz

ge- 96

brannter

Primäre 31,8 7,8 2,2 9,6 6,9 40,7
Schlacke

Sekundäre 28,3 1,5 11,3 9,4 8,0 40,1 16,6
Schlacke

Cr Fe Si

Reduk- 38,2 1,8 58,6

tions-

mittel

Metall- 47,9 50,2 0,02
phase

21,2

10

Von der sekundären Schlacke und der bei der vorangegangenen Stufe erhaltenen MetaUphase wlr<} eine 3500 kg-Portlon der sekundären Phase abgetrennt und in . , einen Dreiphasen-Heroult-Elektraofen mit 2000 KVA eingebracht. Bei dieser Gelegenheit werden 330 kg eines

In der Tabelle II angegebenen Reduktionsmittels ιUn-, O,73fache der theoretischen Menge) der sekundärer. Schlacke zugesetzt. Bei 1600 KWH wird der Inhalt do-Ofens während einer Zeltspanne von 30 Minuten bei Temperaturen reagieren gelassen, die zwischen 1900 und 1930° C liegen. Anschließend erhält man eine tertiüiv Schlacke und eine Metal'phase (vgl. Tabtüe II). I)K Menge der Metallphase beträgt 580 kg. Die Metallnha.-,c Ist eine Elsenlegierung mit hohem Chromgehalt nili ins gesamt 90,7% Chrom und Elsen und einem Cr/f-e Gewichtsverhältnis von 20,0.

Tabelle II

Cr₂O₃ FeO SiO₂ Al₂O₃ MgO CaO C r/i

Tertiäre 7,8 0,5 26,2 10,4 9,1 44.4 13,/ Schlack?

Cr Fe Si SiC FeO C

88,2 1,5 3,3

Reduk-

tions-

mittel

Metall- 86,4 4,3 0,8
phase

7,8 20,0

30

Beispiel 2

Eine Mischung aus 60 Gewichtstellen eines Chronier zes mit einem Cr/Fe-Gewlchtsverh-Iltnls von 2,7 Uiji Tabelle III) und 40 Gewichtstellen gebranntem Kalk u ir.j

j₅ in einem Drelphasen-Herouit-Eiektroofen bei 5000 KV A zur Gewinnung einer primären Schlacke geschmolzen In eine mit Magnesia ausgekeldete Pfanne werden 4500 kg der primären Schlacke eingefüllt. 480 kg (das 0.4r>faci^ der theoretischen Menge) eines Reduktionsmittels wcrden zugesetzt, wobei kräftig bei Temperaturen /wischen 1920 und 1950⁰C gerührt wird. Man erhält anschließend eine sekundäre Schlacke sowie eine Metallphase (vgl Tabelle III). Die Menge dieser Metallphase betragt 570 kg.

45

Tabelle HI

Cr₂O₃ FeO SiO₂ Al₂O₃ MgO CaO Cr/Fe % % % % % % %

Chrom- 54,1 16,5 1,5 13,5 13,6 Spur 2,9

erz

gebiann- 96

terKalk

Primäre 32,9 9,9 1,9 7,8 8,0 39.1
Schlacke

Sekundäre 31,2 2,1 11,1 7,6 9,3 38,1 13,1
Schlacke

Reduktions
mittel

MetaUphase

Cr Fe Si
43,1 12,9 41,7

40,6 58,0 0,01

Eine 4000 kg-Portlon der sekundären Schlacke wird von der sekundären Schlacke und der Metallphase, erhalten gemäß der vorangegangenen Stufen, abgetrennt und In die gleiche Pfanne, wie sie vorstehend beschrieben worden Ist, überführt. Bei dieser Gelegenheit werden 100 kg eines Reduktionsmitteis 1 und 230 kg eines Reduktionsmittels 2 (das 0,80fache der theoretischen Menge) jeweils In festem Zustand der sekundären Schlacke zugesetzt. Die Schlacke und die zugesetzten Reduktionsmittel werden kräftig gerührt, um bei Temperaturen zwischen 1840 und 1880° C eine Reaktion einzugehen. Bei dem Reduktionsmittel 1 handelt es sich um das aus der tertiären Schlacke gemäß vorliegender Erfindung erhaltene Material. Anschließend erhält man eine tertiäre Schlacke In Verbindung mit 770 kg einer Metallphase (vgl. Tabelle IV). Diese Metallphase Ist eine Eisenlegierung mit hohem Chromgehall mit Insgesamt 98,3 Gew.-% Chrom und Elsen und einem Cr/Fe-GewlchtsverhäHnls von 12,7.

Tabelle IV

Cr₂O₃ FeO SiO₂ Al₂O₃ MgO CaO Cr/Fe

Tertiäre
Schlacke

Reduktions
mittel 1

Reduktions
mittel 2

ivician-

phase

7,0 0,6 29,1 8,7 11,1 42,7 10,3

Cr
33,9

Fe
1,3

Si
63,4

0,3 98,2

91,1 7,2 0,7

10

Reaktion gerührt. Anschließend erhält man eine Metallphase In Verbindung mit einer Abfallschlacke (vgl. Tabelle V). Die Menge der Metallphase beträgt 310 kg.

Tabelle V

Cr₂O₃ FeO SiO₂ Al₂O₃ MgO CaO Cr/Fe

Abfall- 0,9 0,3 34,4 8,9 11,5 43,7 schlacke

Cr Fe Si

Metall- 34,2 1,6 62,5
phase

Die bei diesem Beispiel auftretenden Spurenkornponenten gehen aus der Tabelle VI hervor. Aus dieser

^2C Tabeiie ist zu ersehen, daß die Hauptmcnge der in der primären Schlacke enthaltenen Verunreinigungen nicht mehr In der sekundären Schlacke vorliegen. Ferner Ist ersichtlich, daß die Verunreinigungen in den Metallphasen oder In den Legierungen mit hohem Chromgehalt In sehr geringer Menge vorliegen.

Tabelle VI

In eine andere Pfanne werden 2700 kg der tertiären Schlacke eingefüllt, worauf 250 kg (das 4,7fache der theoretischen Menge) eines Reduktionsmittels 2 gemäß Tabelle IV zugegeben werden. Die Schlacke und das zugesetzte Reduktionsmittel werden kräftig bei Temperaturen zwischen 1700 und 1800° C zur Bewirkung einer

Ni

Co Zn Cu

Primäre Schlacke 0,005 0,087 0,014 0,025 0,008 Sekundäre Schlacke 0,001 0,002 0,001 0,001 Spur Reduktionsmittel 0,022 0,150 0,041 0,009 0,012 (Tabelle HI)

Metallphase 0,047 0,80 0,142 0,051 0,067

(Tabelle III)

Reduktionsmittel 1 0,002 0,010 0,005 0,001 0,005 (Tabelle IV)

Reduktionsmittel 2 0,003 0,014 0,006 0,001 0,011 (Tabelle IV)

Metallphase 0,004 0,017 0,008 0,006 0,004

(Tabelle IV)

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Eisenlegierung mit hohem Chromgehalt, bei welchem chromoxidrelche Schlacken durch Schmelzen von Chromerzen unter Zusatz von Kalk hergestellt werden und Cr aus den chromreichen Schlacken durch Silizium-Eisen-Chromlegierungen reduziert wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Chromerz mit einem Cr/Fe-Gewichtsverhältnis von nicht weniger als 1,6 eingesetzt wird, daß das Verfahren in zwei Verfahrensstufen durchgeführt wird, daß das Reduktionsmittel für die Reduktion der ersten Schlacke in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß der Siliziumgehalt dem 0,2- bis O,8fachen der theoretischen Menge entspricht und daß das Reduktionsmittel für die Reduktion der zweiten Schlacke in einer solchen Menge zugesetzt wird, daß der Siliziumgehalt dem 0,5-bis 0,9fachen der theoretischen Menge entspricht.

2. Verfehlen nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der dritten Schlackeriphase rnetaiüsches Silizium In einer Menge zugesetzt wird, die über der theoretischen Menge liegt, die für die Reduktion des Chromoxids in der dritten Schlacke erforderlich Ist, und die Schlacke sowie das zugesetzte Reduktionsmittel auf Temperaturen oberhalb 1550"C zur Induzierung einer Reaktion erhitzt wird, die dritte Schlacke, die der Reaktion unterzogen worden ist, stehen gelassen wird, wobei eine Abfallschlacke In dem oberen Teil und eine Silikochromlegierungsphase in dem unteren Teil gebildet werden, und die Silikochromlegierungsphase zur Gewinnung von Silikochrom abgetrennt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das aus der dritten Schlackenphase abgetrennte Silikochrom als Reduktionsmittel für die erste Schlacke oder die zweite Schlacke oder für beide Schlacken eingesetzt wird.