DE2942576C2

DE2942576C2 - Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von Metallegierungen und Zirkonkorund

Info

Publication number: DE2942576C2
Application number: DE19792942576
Authority: DE
Inventors: Boris Alekseevi&ccaron; &Scaron;u&scaron;lebin; Nikolaj Andreevi&ccaron; Moskva Bogdanov; Michail Vladimirovi&ccaron; Sverdlovskaja oblast' Galkin; Nikolaj Iosifovi&ccaron; Subbotin; Viktor Vasiljevi&ccaron; Krasnogorsk Moskovskaja oblast' Tregubenko
Original assignee: Central'nyj Naucno-Issledovatel'skij Institut Cernoj Metallurgii Imeni Ip Bardina Moskva Su
Current assignee: Central'nyj Naucno-Issledovatel'skij Institut Cernoj Metallurgii Imeni Ip Bardina Moskva Su
Priority date: 1979-10-22
Filing date: 1979-10-22
Publication date: 1983-11-03
Also published as: DE2942576A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf das Eisenhüttenwesen und betrifft insbesondere ein Verfahren zur gemeinsamen Herstellung der zirkonium-, eisen-, Silizium- und aluminiumhaltigen Metallegierungen und Zirkonkorund.

Unter Zirkonkorund wird eine eutektische feste Lösung von Zirkoniumdioxid (ZrOi) und Aluminiumoxid (AI₂Oj) verstanden.

Die genannten Metallegierungen werden zum Feinen und zum Legieren von Stahl, Gußeisen und Legierungen verschiedener Zweckbestimmung eingesetzt, während der Zirkonkorund als Werkstoff für Schleifwerkzeuge dient, die zur Vorbearbeitung von Stahlblöcken und Rohstücken beim Walzen verwendet werden.

Es ist ein Verfahren zur gemeinsamen Herstellung einer Metallegierung, insbesondere des aus Zirkonium. Eisen. Silizium und Aluminium bestehenden Ferrosilikozirkoniums, und des Zirkonkorundes bekannt, nach dem zunächst die Rohstoffe wie Zirkonkonzentrat, Eisenerz und Aluminium in einem Gewichtsverhältnis von 5t bis 69 :9.9 bis 16.5 : 19.8 bis 34.8 bei einer Temperatur von ji 1950 bis 2000 C niedergeschmolzen und dann die Endprodukte vergossen werden, wobei es vorteilhaft ist, zunächst den Zirkonkorund und dann die Metallegierung zu vergießen (siehe SU-PS 6 08 845).

Dieses Verfahren ermöglicht es, eine Metallegierung <,o (Ferrosilikozirkonium) und den Zirkonkorund gemeinsam nach einer einfachen Technologie zu gewinnen. Die nach diesem Verfahren gewonnene Metallegierung eignet sich aber nicht zum Legieren von Gußeisen zwecks Vermeidung von Weißfleckigkeit bei der tv> Herstellung von Gußstücken mit geringer Wandstärke.

Das Ziel der Erfindung ist es. diesen Nachteil zu beseitigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur gemeinsamen Gewinnung der zirkonium-, eisen-, Silizium- und aluminiumhaltigen Legierungen und des Zirkonkorundes 2u entwickeln, bei dem Metallegierungen gewonnen werden, die zum Legieren des Gußeisens zwecks Vermeidung der Weißfleckigkeit beim Gießen der dünnwandigen Gußstücke geeignet sind.

Die gestellte Aufgabe wird durch ein Verfahren zur gemeinsamen Gewinnung der zirkonium-, eisen-, Silizium- und aluminiumhaltigen Metallegierungen und des Zirkonkorundes gelöst, das das Niederschmelzen der Rohstoffe wie Zirkonkonzentrat, Eisenerz und Aluminium in einem Gewichtsverhähnis von 51 bis 69 :9,9 bis 16,5 :19,8 bis 34,8 bei einer Temperatur von 1950 bis 2000° C sowie ein getrenntes Vergießen der Endprodukte in der Reihenfolge zunächst de--Zirkonkorund und dann die Metallegierung vorsient, bei dem erfindungsgemäß der Metallegierung vor dem Vergießen Flußmittel in einer Menge von 5 bis 35% vom Gewicht des Zirkonkonzcntratcs sowie Einsatzstoffe wie Ferrosilizium in einer Menge von 3 bis 102%, umgerechnet auf Silizium vom Gewicht des Zirkonkonzentrates. Ferrosilikomangan, Ferromangan oder metallisches Mangan in einer Menge von 3 bis 26%, umgerechnet auf Mangan, vom Gewicht des Zirkonkonzentrates zugesetzt und die zugesetzten Flußmittel und Einsatzstoffe bei einer Temperatur von 1950 bis 2000° C niedergeschmolzen werden.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Legierung enthält neben Zirkonium, Eisen, Silizium und Aluminium auch Mangan und eignet sich zum Legieren von Gußeisen zwecks Vermeidung von Weißfleckigkeit beim Gießen dünnwandiger Gußstükke.

Es ist erfindungsgemäß vorteilhaft, Ferrosilikotitan, Ferrotitan oder metallisches Titan in einer Menge von 4 bis 41% umgerechnet auf Titan vom Gewicht des Zirkonkonzentrates neben den erwähnten Flußmitteln und Einsatzstoffen vor deren Niederschmelzen in die Metallegierung einzuführen, um die Weißfleckigkeit beim Gießen des Gußeisens zu vermeiden und die mechanische Festigkeit der Gußstücke zu erhöhen. Es ergibt sich dann eine Metallegierung, die neben Zirkonium, Eisen. Silizium. Aluminium und Mangan auch Titan enthält. Titan als Legierungszusatz beeinflußt günstig die mechanische Festigkeit der Gußstücke. So hat zum Beispiel eine aus Gußeisen, dem die Legierung mit der genannten Zusammensetzung zugegeben wird, hergestellte Kokille eine Lebensdauer bis 115 Tage, v/obsi keine Risse und Lunker an der Kokille auftreten. D?gegen weist eine Kokille aus dem unlegierten Gußeisen unter den gleichen Bedingungen eine Lebensdauer auf. die um ein 2- bis4faches niedriger ist. wobei sie durch Risse- und Lunkerbildung unbrauchbar wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es. Meiallegierungen und Zirkonkorund gemeinsam und nach einer einfachen Technologie zu gewinnen. Zirkonium wjrd dabei dem Zjrkonkonzentrat völlig entzogen und in den Endprodukten verwertet. Die gemeinsame Gewinnung der genannten Endprodukte ist wesentlich wirtschaftlicher als die getrennte. Dabei bleibt die Qualität der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnenen Produkte die gleiche wie bei ihrer getrennten Erzeugung. Zum Beispiel haben die gewonnenen Metallegierungen eine Schmelztemperatur von 1230 bis IJ80C; dies gewährleistet ihre gute

Löslichkeit in Stählen, Gußeisen und Legierungen verschiedener Zweckbestimmung beim Desoxydieren und Legieren. Darüber hinaus lassen sich diese Metallegierungen leicht bis auf die gewünschte Teilchengröße brechen. Der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gewonnene Zirkonkorund kennzeichnet sich durch hohe Schleifeigenschaften.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird weiter der Anfall von zirkoniumhaltigen Krätzschlacken vermieden, die sich in der Industrie nicht ausnutzen lassen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur gemeinsamen Gewinnung von Metallegierungen und Zirkonkorund wird wie folgt verwirklicht

Man beschickt eine Schmelzanlage, zum Beispiel ein Lichtbogenofen, mit Einsatzstoffen wie Zirkonkonzentrat Eisenerz und Aluminium (vorteilhafterweise in der Pulverform) in einem Gewichtsverhältnis von entsprechend 51 bis 69:95 bis 16,5:19,8 bis 34,8. Die eingegebenen Einsatzstoffe werden bei 1950 bis 2000° C geschmolzen, wobei eine aus Zirkonium, Eisen, Silizium und Aluminium beruhende Metallegierung sowie der Zirkonkorund entstehen. Der Zirkonkorund wird aus dem Elektroofen zum Beispiel in luft- und flüssigkeitsgekühlte massive Metallkokillen vergossen, während dem zurückgebliebenden Schmelzgut vor dem Vergleich Flußmittel, beispielsweise Calciunioxyd, Magnesiumoxyd und Calciumfluorid, in einer Menge von 5 bis 35% vom Gewicht des Zirkonkonzentrates sowie Einsatzstoffe wie Ferrosilizium in einer Menge von 3 bis 102%, umgerechnet auf Silizium, vom Gewicht des Zirkonkonzentrates Ferrosilikomangan, Ferromangan oder metallisches Mangan in > -ner Menge von 3 bis 26% umgerechnet auf Mangan vom Gewich« des Zirkonkonzentrates zugegeben und bei 1950 bis 200O⁰C geschmolzen werden. Es ergibt sicfi dabei eine Metallegierung, die aus Zirkonium, Eisen, Silizium, Aruminium und Mangan besteht, sowie eine Krätzschlacke, die kein Zirkonium enthält. Die Metallegierung mit der angegebenen Zusammensetzung und die Schlacke werden getrennt aus dem Elektroofen in Metallkokillen vergossen und abgekühlt.

Darüber hinaus sieht das erfindungsgemäße Verfahren die Möglichkeit vor, eine aus Zirkonium. Eisen, Silizium, Aluminium, Mangan und Titan bestehende Metallegierung und den Zirkonkorund getrennt zu gewinnen. Hierzu bringt man in eine Schmelzanlage, zum Beispiel in einen Lichtbogenofen, die Einsatzstoffe wie Zirkonkonzentrat, Eisenerz, und Aluminium im angegebenen Gewichtsverhältnis ein. Die eingegebenen Einsatzstoffe werden bei 1950 bis 2000⁰C niedergeschmolzen, wobei sich eine aus Zirkonium. Eisen. Silizium und Aluminium bestehende Legierung sowie der Zirkonkorund ergeben. Der Zirkonkorund wird dem Ofen entnommen, und der zurückgebliebenen Legierung werden vor dem Vergießen Flußmittel in einer Menge von 5 bis 35% vom Gewicht des Zirkonkonzentrates sowie Einsatzstoffe in Form von Ferrosilizium in einer Menge von 3 bis 102% umgerechnet auf Silizium vom Gewicht des Zirkonkonzentrates sowie Ferrosilikomangan. Ferromangan oder metallisches Mangan in einer Menge von 3 bis 26% umgerechnet auf Mangan vom Gewicht des Zirkonkonzentrates sowie Ferrosilikotitan, Ferrotitan oder metallisches Titan in einer Menge von 4 bis 41% umgerechnet auf Titan, vom Gewicht des Zirkonkonzentrates zugegeben. Die eingegebenen Flußmittel und Einsatzstoffe werden bei einer Temperatur von 1950 bis 2000"C geschmolzen.

Dabei ergibt sich eine Metallegierung aus Zirkonium, Eisen, Silizium, Aluminium, Mangan und Titan sowie eine Krätzschlacke, die das Zirkonium nicht mehr enthält. Die Metallegierung der oben angegebenen Zusammensetzung und die Schlacke werden getrennt aus dem Elektroofen in Metallkokillen vergossen und abgekühlt.

Zum besseren Verständnis der Erfindung werden nachstehend einige konkrete Ausführungsbeispiele

ίο angeführt.

Beispiel 1

Man beschickt einen Lichtbogenofen mit 2400 kg Zirkonkonzentrat der 65 Gew.-% Zirkoniumdioxyd und

is 32 Gew.-% Siliziumdioxyd enthält, weiterhin mit 480 kg Eisenerz, das 96 Gew.-% Eisenoxyd enthält, sowie mit 840 kg Aluminiumpulver, das zu 90 Gew.-% aus Aluminium besteht. Das Gewichtsverhältnis der oben angegebenen Einsatzstoffe beträgt entsprechend 64,5:12,9:22,6. Die eingebrachten Einsatzstoffe werden 3,5 Stunden bei 2000° C geschmolzen. Es ergeben sich 1100 kg Metallegierung mit 40,7 Gew. % Zirkoniunigehak, 27 Gew.-% Eisengehalt, 29,4 Gew.-% Siliziumgehah, 1,1 Gew.-% Aluminiumgehalt und mit l,8Gew.-% Begleitstoffen (Kupfer, Kohlenstoff u.a.) sowie 2400 kg Zirkonkorund, der 393 Gew.-% Zirkoniumdioxyd, 543Gew.-% Aluminiumoxyd, 2,0Gcw.-% Siliziumdioxyd, 0,8 Gew.% Calciumoxid, ZX Gew.-% Magnesiumoxyd, l,5Gew.-% Gesamteisen (d.h. einschließlich metallisches Eisen und Fisenmonoxyd) enthält Der Zirkonkorund wird aus dem Elektroofen in massive Metallkokillen vergossen und darin an der Luft gekühlt. Der im Ofen zurückgebliebenen Metallschmelze werden 120 kg Kalk (als Flußmittel), der 9&Gew.-% Calciumoxyd enthält, weiterhin 1600 kg Ferrosilizium mit 75 Gew.-% Siliziumgehalt und 24 Gew.-% Eisengehalt sowie 332 kg metallisches Mangan mit 94 Gew.-% Mangangehalt zugesetzt. Diese Zusätze werden bei 2000° C während 2 Stunden niedergeschmolzen. Es

■»η ergeben sich 2990 kg Metallegierung mit 14,9Gew.-% Zirkoniumgehalt, 22,7 Gew.-% Eisengehalt.

50.8 Gew.-% Siliziumgehalt, 0,4 Gew.-% Aluminiumgehalt, 10,4Gew.-% Mangangehalt und mit 0,8 Gew.-% Begleitstoffe (Kupfer, Kohlenstoff u.a.) sowie 110kg

•»5 Krätzschlacke, die kein Zirkonium enthält. Die Legierung und die Schlacke werden getrennt vergossen.

Die gewonnene Metallegierung mit der oben angegebenen Zusammensetzung wurde als Legierungszusatz für Grauguß verwendet. Beim Gießen von >o dünnwandigen Gußstücken aus dem legierten Gußeisen wurde Weißfleckigkeit völlig ausgeschlossen.

Aus dem anfallenden Zirkonkorund wurden Schleifwerkzeuge zur Vorbearbeitung von Stahlblocken und Rohstücken beim Walzen gefertigt.

⁵^ Beispiel 2

Ein anderer Elektroofen wird mit 2400 kg Zirkonkonzentrat. 635 kg Eisenerz und 1620 kg Aluminiumpulver beschickt. Das Gewichtsverhältnis der angegebenen

so Einsatzstoffe beträgt entsprechend wie 51.6 : 13.6 : 34,8. Die eingebrachten Einsatzstoffe werden bei 1960⁰C 3,6 Stunden niedergeschmolzen. Es ergeben sich 1680 kg Metallegierung mit 48Gew.-% Zirkoniumgehalt, 22.1 Gew.-% Eisengehalt, 19,2 Gew.-% Siliziumgehalt, 9,5 Gew.-% Aluminiumgehalt, und mit 1.2 Gew.-% Begleitstoffe (Kupfer, Kohlenstoff u. a.) sowie 2600 kg Zirkonkorund. der aus 17,5Gew.-% Zirkoniumdioxyd,

76.9 Gew.-% Aluniiniumoxyd, 1,1 Gew.-% Siliziumdi-

oxyd, 1,0 Gew.-% Kalziumoxyd, 2,7 Gew.-% Magnesiumoxyd und 0,8Gew.-% Gesamteisen besteht Der Zirkonkorund wird aus dem Elektroofen in massive Metallkokillen vergossen und abgekühlt. Der im Elektroofen zurückgebliebenen Metallschmelze werden 160 kg Flußmittel (80 kg Calciumoxyd und 80 kg Manganoxyd) ferner 1900 kg Ferrosilizium mit 75 Gew.-% Siliziumgeha.lt und 24 Gew.-% Eisengehalt sowie 380 kg Ferrosilikomangan mit 68,5 Gew.-% Mangangehalt, 28,5Cew.-^o/o Siliziumgehalt und 1,4 Gew.-% Eisengehalt zugegeben. Diese Zusatzstoffe werden bei 1950⁰C innerhalb von 2,6 Stunden geschmolzen. Als Ergebnis erhält man 3920 kg Metallegierung mit 20,6Gew.-% Zirkoniumgehalt, 21 Gew.-% Eisengehalt, 473 Gew.-% Siliziumgehalt 4Gew.-% Aluminiumgehalt, 6,ö Gew.-% Mangangehalt und mit 03Gew.-% Begleitstoffe sowie 150 kg Krätzschlacke, die kein Zirkonium hat. Die Metallegierung und die Schlacke werden getrennt vergossen.

Beispiel 3

Ein Lichtbogenofen wird mit 2000 kg Zirkonkonzentrac 400 kg Eisenerz und 1000 kg Aluminiumpulver beschickt Das Gewichtsverhältnis diese: Einsatzstoffe ist entsprechend 58,8:11,8:29,4. Die eingebrachten Einsatzstoffe werden bei 1980° C im Laufe von 2,6 Stunden niedergeschmolzen. Es ergeben sich dabei 1160 kg Metallegierung mit 43.2 Gew.-% Zirkoniumgehalt. 20,9 Gew.-% Eisengehalt, 273 Gew.-% Siliziumgehalt, 6,2 Gew.-o/o Aluminiumgehalt und mit 2.4 Gew.-% Begleitstoffe sowie 2240 kg Zirkonkorund. der aus 273Gew.-% Zirkoniumdioxyd, 68,5Gew.-% Aluminiumoxyd. 1.4 Gew.-% Siliziumdioxyd, 0,7 Gew.-% Calciumoxyd, OSGew.-O/o Magnesiumoxyd und l^Gew.--yo Gesamteisen besteht. Der Zirkonkorund wird in massive Metallkokillen vergossen und an der Luft abgekühlt. Der im Elektroofen zurückgebliebenen Metallegierung werden 700 kg Calciumfluorid, 2210 kg Ferrosilizium mit 75Gew.-% Siliziumgehalt und 24 Gew.-% Eisengehalt sowie 213 kg Ferromangan mit 87Gew.-% Mangangehalt, 2Gew.-% Siliziumgehalt und 10Ccw.-% Eisengehalt zugesetzt. Die angegebenen Zusatzstoffe werden bei 2000° C im Laufe von 2,5 Stunden geschmolzen. Es fallen an: 3364 kg Metalllegierung .nit 145Gew.-% Zirkoniumgehalt. 26,4Gew.-% Eisengehalt, 50.5Gew.-% Siliziumgehalt. 2,1 Gew.-% Aluminiumgehalt. 5 Gew.-% Mangangehalt und mi. 1.1 Gew.-% Begleitstofie sowie 620 kg Krätzschlacke, die kein Zirkonium enthält. Die Metallegierung und die Schlacke werden getrennt vergossen.

Beispiel 4

legierung werden 320 kg Kalk mit 96 Gew.-% Calciurroxydgeiialt, 1768 kg Ferrosilizium mit 75 Gcrw.-% Siliziumgehalt und 24 Gew.-% Eisengehalt sowie 568 kg Ferrosilikomangan mit 68,5 Gew.-% Mangangehalt 285Gew.-% Siliziumgehalt und mit l,4Gew.-% Eisengehalt zugegeben. Die genannten Zusatzstoffe werden bei 2000° C im Laufe von 2,2 Stunden geschmolzen. Als Ergebnis erhält man 2726 kg Metallegierung, die 7,9Gew.-°/o Zirkonium, 22,2Gew.-% Eisen 55,7 Gew.-% Silizium. 03 Gew.-% Aluminium, 12,9 Gew.-% Mangan und 1 Gew.-°/o Begleitstoffe enthält sowie 302 kg Krätzschlacke, die kein Zirkonium enthält. Die Metallegierung und die Schlacke werden getrennt vergossen.

Beispiel 5

In einen Lichtbogenofen v/erden 2400 kg Zirkonkonzentrat mit 65Gew.-% Zirkoniumdioxydgehalt und 32Gew.-% Siliziumdioxydgeha't, 571 kg Eisenerz mit 96Gew.-°/o Eisenoxydgehalt und 1464 kg Aluminiumpulver mit 90Gew.-% Aluminiumgehalt eingebracht. Das Gewichtsverhältnis der an/7 gebenen Einsatzstoffe beträgt «.Titsprechend wie 54.! : !2,9 - 33. Die eingegebe nen Rohstoffe werden bei 1960° C im Laufe von 3,4 Stunden geschmolzen. Es ergeben sich 1760 kg Metallegierung mit 45.8 Gew -% Zirkoniümgehalt, 19,5Gew.-% Eisengehalt. 23,4 Gew.-% Siliziumgehalt. 9Gew.-% Aiuminiumgehalt und 23Gew.-% Begleitstoffe sowie 2670 kg Zirkonkorund. der 16,9Gew.-% Zirkoniumdioxyd, 78.9 Gew.-% Aluminiumoxyd. 1.1 Gew.-°/o Siliziumdioxyd, 0,7 Giw.-% Calciumoxyd. 1 Gew.-% Magnesiumoxyd und l,4Gew.-% Gesamteisen enthält. Der Zirkonkorund wird in massive Metallkokillen vergossen und an der Luft gekühlt. In die im Elektroofen zurückgebliebene Metallegierung werden 360 kg Calciumoxyd, 778 kg Ferrosilizium mit 75 Gew.-% Siliziumgehalt und 24 Gew.-% Eisengehalt sowie 254 kg metallisches Mangan mit 94 Gew.-% Mangangehalt eingebracht. Diese Zusatzstoffe werden 1.1 Stunden bei 2000°C geschmolzen Al· Ergebnis erhält man 2652 kg Metallegierung, mit 30,5 Gew.-% Zirkoniumgehalt. 24 Gew.-% Eisengehalt, 30.8 Gew.-% "iliziumgehalt. 5.3 Gew.-% Aluminiumgehalt.

8.1 Gew.-% Mangangehalt und 13 Gew.-% Begieitstoffe. Es fallen ferner 312 kg Krätzschlixke an. in der Zirkonium nicht auftritt. Die Legierung und die Schlacke werden getrennt vergossen.

Beispiel 6

Ein Lichtbogenofen wird mit 1600 kg Zirkonkonzentrat 252.8 kg Eisenerz und 539,2 kg Aluminiumpulver beschickt. Das Gewichtsverhältnis der angegebenen Rohstoffe ist entsprechend 66,9 : 10.6 :223. Die eingebrachten Rohstoffe werden bei 2000°C innerhalb von 2,1 Stunden geschmolzen. Es ergeben sich 600 kg Metallegierung mit 35.9 Gew.-% Zirkoniumgehalt. 25.4 Gew.-% Eisengehalt. 353 Gew.-% Siliziumgehalt. 0,8 Gew.-% Aiuminiumgehalt und mit 2.6 Gew.-% Begleitstoffe sowie 1790 kg Zirkonkorund, der aus 43,5Gew.-% Zirkoniumdioxyd, 51.5Gew.-% Alumininmoxyd, 2,2Gew.-% Siliziumdioxyd, l,2Gew.-% Calciumoxyd, 0,6Gew.-% Magnesiumoxyd und 1 Gew.-% Gesamteisen besteht. Der Zirkonkorund wird in massive Metcllkokillen vergossen und an der Luft gekühlt. Der im Elektroofen zurückgebliebenen Metal!- Ein Lichtbogenofen wird mit 2400 kg Zirkonkonzentrat. 343,2 kg Eisenerz und 732 kg Aluminiumpulver beschickt. Die Gewichtsanteile der angegebenen Rohstoffe vexhalten sich zueinander entsprechend wie 69:9,9:21,1. Die eingebrachten Rohstoffe werden 33 Stunden bei 2000°C geschmolzen. Es ergeben sich kg Metallegierung mit 34.9 Gew.-% Zirkoniumgehalt, 25.1 Gew.-°'o Eisengehalt. 36.8 Gew.-% Siliziumgehalt, 0,7 Gew.-% Aiuminiumgehalt und 2.5Gew.% Begleitstoffe sowie 2650 kg Zirkonkorund, der 46,2Gew.-% Zirkoniumdioxyd. 48,8Gew.-% Aluminiumoxyd. 2,3Ge*.-% Siliziumdioxyd. 1,1 Gew-% Calciumoxyd, 0.7 Gew.-% Magnesiumoxyd und 0,9 Gew^/o Gesamteisen enthält. Der Zirkonkorund wird in massive Metallkokillen vergossen und an der Luft gekühlt. In die

im Elektroofen zurückgebliebene Metallegierung werden 240 kg Flußmittel (120 kg Calciumoxyd und 120 kg Magnesiumoxyd), 100 kg Ferrosilizium mit 75 Gew.-% Siliziumgehalt und 24 Gew.-% Eisengehalt ferner 90 kg

metallisches Mangan mil 89 Gew.-% Mangangehalt, sowie 624 kg Ferrosilikolitan mit 30Gcw.-% Titangehalt, 20 Gew.-^ü/o Siliziumgehalt, 35 Gew.-% Eisengehalt und 10Gew.-% Aluminiumgehalt eingebracht. Die zugesetzten Komponenten werden im Lpufe von · 0,9 Stunden bei 2000⁰C geschmolzen. Es ergeben sich 1623 kg Metallegierung mit 17,7 Gew.-°/o Zirkoniumgehalt. 32.8 Gew.-% Eisengehalt. 29,9 Gew.-% Siliziumgehalt, 4,2 Gew.-% Aluminiumgehalt.4,4 Gew.-% Mangangehalt, 9,7 Gew.-% Titangehalt und 1,3 Gew.-°/o Begleit- i" stoffe. Es fallen weiterhin 202 kg Krätzschlackc an. die Zirkonium nicht enthält. Die Metallegierung und die Schlacke werden getrennt vergossen.

Die gewonnene Metallegierung mit der angegebenen Zusammensetzung wurde als Legicrungszusatz für '■ ■ Grauguß verwendet. Die chemische Zusammensetzung des Graugusses war (in Gew.-% angegeben) wie folgt: Kohlenstoff — 3.65, Silizium — 2,4, Mangan — 1,1. Schwefel — 0.12. Eisen — Rest. Die erfindungsgemaß

Menge von 0.8% vom Gewicht des Graugusses zugegeben. Es ergab sich ein legiertes Gußeisen mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew.-'Mi angegeben): Kohlenstoff — 3,62, Silizium — 2.62. Mangan - 1.13, Schwefel - 0.08, Titan - 0.08, :· Zirkonium — 0.12, Eisen — Rest. Aus diesem legierten Gußeisen wurde eine Kokille gegossen, dabei wurde Weißfleckigkeit völlig vermieden. Die Kokille aus dem legierten Gußeisen hatte eine Lebensdauer von 91 Tagen, dabei wurden Risse und Lunker an ihr nicht s'· festgestellt. Eine Kokille aus unlegiertem Gußeisen wies unter den gleichen Bedingungen eine Lebensdauer von nur 27 Tage auf. Es wurde die Bildung von Rissen und Lunkern beobachtet.

Beispiel 7

Ein Lichtbogenofen wird mit 2400 kg Zirkonkonzentrat. 571.2 kg Eisenerz und 732 kg Aluminiumpulver beschickt. Die Gewichtsanteile der angegebene Rohstoffe verhalten sich zueinander entsprechend wie ■"' 65,8 : 15,4 : 19,8. Die eingegebenen Rohstoffe werden 33 Stunden bei 2000" C geschmolzen. Es ergeben sich 868 kg Metallegierung mit 23,9 Gew.-% Zirkoniumgehalt, 39.7 Gew.-°/o Eisengehalt, 33,4 Gew.-% Siliziumgehalt, 0,6Gew.-% Aluminiumgehalt und 2,4 Gew.-% ⁴> Begleitstoffe. Ferner fallen 2892 kg Zirkonkorund an, der 48,1 Gew.-% Zirkoniumdioxyd, 46,2 Gew.-% Aluminiumoxyd, 2,4 Gew.-°/o Siliziumdioxyd, 0,9 Gew.-% Calciumoxyd, 1 Gew.-% Magnesiumoxyd und 1,4 Gew.-% Gesamteisen enthalten. Der Zirkonkorund wird in massive Metallkokillen vergossen und an der Luft gekühlt. Der irr Elektroofen zurückgebliebenen Legierung werden 240 kg Calciumoxyd. 510 kg Ferrosilizium mit 75 Gew.-% Siliziumgehalt und 24 Gew.-% Eisengehalt, 248 kg Ferrbmangan mit 87 Gew.-% " Mangangehalt, 2,5 Gew.-% Siliziumgehalt und J0Gew.-% Eisengehalt sowie 334 kg Ferrotitan mit 32Gew.-% Titangehalt, 10Gew.-% Siliziumgehalt, 46Gew.-% Eisengehalt und 10 Gew.-% Aluminiumgehalt zugesetzL Die zugesetzten Komponenten werden 1,1 Stunden bei 2000° C geschmolzen.
Es ergeben sich dabei 1939 kg Metallegierung, die aus 10,8Gew.-% Zirkonium, 353 Gew.-% Eisen, Gew.-% Silizium, 2 Gew.-% Aluminium, 10,1 Gew.-% Mangan, 4,7 Gew.-% Titan, und 1.1 Gew.-% Begleitstoffe besteht Es fallen auch 205 kg Krätzschlacke an, die Zirkonium nicht enthält. Die Metallegierung und die Schlacke werden getrennt vergossen.

Die so gewonnene Metallegierung wurde als Legierungs/usat/ für Grauguß verwendet, dessen chemische Zusammensetzung im Beispiel 6 angegeben war. Die erfindungsgemaß erzeugte Legierung wurde in einer Menge von 1% vom Gewicht des Graugusses dem Grauguß zugegeben. Es ergab sich ein legiertes Gußeisen mit folgender chemischer Zusammensetzung (in Gew. "Zn): Kohlenstoff — 3,61, Silizium — 2,72. Mangan - 0.19, Schwefel - 0.08, Titan - 0,05. Zirkonium — 0.09, Eisen — Rest. Aus dem legierten Gußeisen wurde eine Kokille gegossen, dabei wurde Weißfleckigkeit völlig ausgeschlossen. Die Kokille aus dem legierten Gußeisen wies eine Lebensdauer von 115 Tage auf, dabei wurde keine Risse- und Lunkerbildung an der Kokille festgestellt. Die Kokille aus unlegiertem Gußeisen hatte unter den gleichen Bedingungen eine Lebensdauer von nur 27 Tage. Fs wurden auch Risse und Lunker beobachtet.

Beispiel 8

Ein Lichtbogenofen wird mit 1600 kg Zirkonkon/ontrat 420.8 kg Eisenerz und 539,2 kg Aluminiumpulver beschickt. Die Gewichtsanteile der angegebenen Rohstoffe verhalten sich zueinander entsprechend wie 62.5:16.4:21.1. Die eingebrachten Rohstoffe werden innerhalb von 2,1 Stunden bei 2000⁰C geschmolzen. Es ergeben sich 650 kg Metallegierung mit 28 Gew. % Zirkoniumjr.fcalt, 39 Gew.-% Eisengehalt. 30.Λ Gew.-% Siliziumgehalt. 0.6Gew.-°/o Aluminiumgehalt und 2.1 Gew.-% Begleitstoffe. Ferner ergeben sich 1900 kg Zirkonkorund, der aus 44,5 Gew.-% Zirkoniumdioxyd. 50.3 Gew.-°/o Aluminiumoxyd. 2,2 Gsw.-% Siliziumdioxyd. 0,8 Gew.-% Calciumoxyd, 1,2 Gew.-% Magnesiumoxyd und 1 Gew.-°/o Gesamteisen besteht. Der Zirkonkorund wird in massive Metallkokillen vergossen und an der Luft gekühlt. Der im Elektroofen zurückgebliebenen Metallegierung werden 560 ke CaI-ciumfluorid. 2165 kg Ferrosilizium mit 75 Gew.-% Siliziumgehalt und 24 Gew.-% Eisengehalt. 550 kg Ferrosilikomangan mit 73,8 Gew.-% Mangangehalt. 18,6Gew.-% Siliziumgehalt und 5,3 Gew.-°/o Eisengehalt und 704 kg metallisches Titan mit 92 Gew.-°/o Titan zugegeben. Die zugegebenen Komponenten werden 3,5 Stunden bei 2000°C geschmolzen. Es ergeben sich 3888 kg Metallegierung mit 4,9 Gew.-°/o Zirkoniumgehalt. 24.1 Gew.-% Eisengehalt, 47 Gew.-% Siliziumgehalt. 0,1 Gew.-°/o Aluminiumgehalt.9,4 Gew.-°/o Mangangehalt, 14.1 Gew.-% Titangehalt und 0,4Gew.-% Begleitstoffe sowie 490 kg Krätzschlacke, die kein Zirkonium enthält. Die Metallegierung und die Schlacke werden getrennt vergossen.

Beispiel 9

Zirkonkonzentrat, Eisenerz und Aluminiumpulver werden in einem Elektroofen unter den gleichen Bedingungen und im gleichen Gewichtsverhältnis wie im Beispiel 7 geschmolzen. Der Zirkonkorund wird in massive Metallkokillen vergossen und gekühlt. Der im Elektroofen zurückgebliebenen Metallegierung werden 120 kg Kalk, der 96 Gew.-% Calciumoxyd enthält, 500 kg Ferrosilizium, das 75 Gew.-% Silizium und 24 Gew.-°/o Eisen enthält, ferner 650 kg Ferrosilikomangan mit 73,8Gew.-% Mangangehalt, 18,6Gew.-% Siüziumgehalt und 53 Gew.-% Eisengehalt sowie 520 kg metallisches Titan mit 92 Gew.-% Titan zugesetzt Die angegebenen Komponenten werden bei 2000° C im Laufe von 1,8 Stunden geschmolzen. Es

ergeben sich 2400 kg Metallegierung mit H.b Gew.% Zirkoniumgehalt. l^.bGew.-'Vn Ijsengehalt.

32.7 Gew.-% Siliziumgchalt, 0,2 Gew.-"·!. Aluminiumgehalt, 19.9 Gew.-% Mangangehalt, 18.1 Gew.-% Titnngehiilt und n.9 Gew.-% Begleitsioffe sowie 110 kg Kriitzschlacke. die kein Zirkonium enthält. Die Metalk¹ gieriing und die Schlacke werden getrennt vergossen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur gemeinsamen Herstellung von zirkonium-, eisen-, Silizium- und aluminiumhaltigen Metallegierungen und Zirkonkorund durch Niederschmelzen der Einsatzstoffe, wie Zirkonkonzentrat, Eisenerz und Aluminium in einem Gewichtsverhältnis von entsprechend 51 bis 69 :9,9 bis 16,5 :19,8 bis 34,8 bei 1950 bis 2000⁰C sowie getrenntes Vergießen der Endprodukte, wobei zunächst der Zirkonkorund und dann die Metallegierung vergossen werden, dadurch gekennzeichnet, daß man der geschmolzenen Metallegierung vor dem Vergießen Flußmittel in einer Menge von 5 bis 35% und Einsatzstoffe, wie Ferrosilizium, umgerechnet auf den Siliziumgehalt, in einer Menge von 3 bis 102% sowie Ferrosilikomangan, Ferromangan oder metallisches Mangan, umgerechnet auf den Mangangehalt, in einer Menge von 3 bis 26%, bezogen auf das Gewicht des Zirkonkonzentrats zugibt und die genannten Flußmittel und Ersatzstoffe bei !950 bis 200O⁰C schmilzt

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man der geschmolzenen Metallegierung neben den Flußmitteln und den angegebenen Einsatzstoffen vor dem Vergießen auch noch Ferrosilikotitan, Ferrotitan oder metallisches Titan, umgerechnet auf Titan, in einer Menge von 4 bis 41%, bezogen auf das Gewicht des Zirkonkonzentrats zugibt.