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Verfahren, kohlenstoff- und siliciumarme 1Vtanganlegierungen oder
IViangan herzustellen. Die Erfindung hat den Zweck, kohlenstoff-und siliciümarme
Manganlegierungen oder Mangan herzustellen.
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Nach der Erfindung werden die genannten Produkte hergestellt, indem
eine siliciumreiche Manganlegierung - vorzugsweise eine solche, welche mehr als
2o Prozent Mangan und -mehr als io Prozent Silicium enthält - bei zweckmäßiger Temperatur
der Einwirkung von Stoffen ausgesetzt wird, die unter den obwaltenden Verhältnissen
das Silicium zu oxidieren imstande sind. Als Oxydationsmittel verwendet man freien
Sauerstoff (Luft) und unter Umständen auch Stoffe, welche Sauerstoffverbindungen
des Mangan enthalten.
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Zur Verdeutlichung der Erfindung sei folgendes Beispiel angeführt:
Wie bekannt, erhält man bei Herstellung von Mangan und Manganlegierungen, mit Benutzung
von Kohle als Reduktionsmittel, in Wirklichkeit ein Mangankarbid oder eine Mangankarbidlegierung
mit einem Kohlenstoffgehalt, welcher im allgemeinen nicht weniger beträgt, als Mn"
C entspricht. Versuche, z. B. durch Behandlung mit Manganoxyden den Kohlenstoffgehalt
der betreffenden Legierung wesentlich herabzusetzen, haben nicht zum gewünschten
Ziele geführt.
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Es ist auch. bekannt, daß, wenn man bei Herstellung von Mangan und
dessen Legierungen, unter Benutzung von Kohle als Reduktionsmittel, in solcher Weise
verfährt, d'aß gleichzeitig mit dem Mangan Silicium ausreduziert wird, in der gewonnenen
Siliciummanganlegierung ein größerer oder geringerer Teil des Kohlenstoffes durch
Silicium ersetzt wird. Ein in mancher Beziehung gleichartiges Resultat erhält man
übrigens auch, wenn eine Manganlegierung mit hohem Kohlenstoffgehalt mit einer verhältnismäßig
siliciumreichen und daher kohlenstoffarmen Siliciumlegierung legiert wird. Gemäß
der Erfindung soll nun eine solche Siliciummanganlegierung bei passender Temperatur
mit siliciumoxydierenden Stoffen behandelt werden, besonders solchen, die Kalk und
Manganoxyde enthalten. Dabei wird eine größere oder geringere Menge Silicium oxydiert,
und die als Endprodukt gewonnene Legierung enthält, sofern »der Reduktionsprozeß.
unter solchen Umständen vor sich gegangen ist, daß die Legierung oder das Oxy-'
dationsmittel keine Gelegenheit gehabt hat, mit kohlenstoffhaltigen Stoffen in Berührung
zu kommen, absolut gerechnet höchstens die gleiche Menge Kohlenstoff, wie in dem
benutzten Siliciummangan beschickt wurde, Der Oxydationsprozeß wird am besten in
einem elektrischen Ofen von solcher Konstruktion ausgeführt, daß die Elektroden
nicht mit den reagierenden Stoffen in direkte Berührung kommen, beispielsweise einem
elektrischen Lichtbogenofen. Die bei der
Siliciumoxydierung gewonnene
Schlacke enthält im allgemeinen eine beträchtliche Menge von Manganoxyd'en und ist
als Rohmaterial zur Siliciummangandarstellung geeignet.
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Wenigsten. theoretisch liegt kein Hindernis vor, die Herstellung von
Siliciummangan und die Oxydierung des Siliciums desselben in dem gleichen Ofen vorzunehmen
und dann so, daß zuerst die Siliciummanganlegierung in gewöhnlicher Weise dargestellt
wird, worauf man die dabei gebildete Schlacke abzieht und sodann zweckmäßige Oxydationsmittel
zusetzt, durch - welche das Silicium oxydiert wird.
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Man kann die Fabrikation der kohlenstoffarmen Manganlegierung auch
in solcher Weise ausführen, daß man mit zwei Öfen arbeitet, und zwar so, daß in
dem einen Ofen in gewöhnlicher Weise Siliciummanganlegierung hergestellt wird, die
alsdann in geschmolzenem Zustande nach -dem anderen Ofen übergeführt wird, um dort
mit siliciumöxyd:ierenden Stoffen behandelt zu werden. Dabei kann es zweckmäßig
sein, die siliciumoxydierenden Stoffe zuvor durch Erhitzung auf solche Temperatur
zu bringen, daß die Reaktion unmittelbar eintritt. Auch kann die Oxydation des Siliciums
so vorgenommen werden, daß auf gewöhnliche Weise dargestellte Siliciummanganlegierung
in , fester Form mit den siliciumoxydierenden und siliciumoxydbildenden Stoffen
innig vermengt wird, worauf die Mischung. auf passenden Wärmegrad erhitzt wird.
' Schließlich ist zu bemerken, daß ein Bessemern von geschmolzenem Siliciummangan
im Konverter mit basischer, neutraler oder saurer Ausfütterung nötigenfalls unter
Zusatz von gebranntem Kalk, wobei die Qxydation ganz oder in der .Hauptsache durch
freien Sauerstoff geschieht, der in Form von Gebläseluft zugeführt wird, unbedingt
eine kohlenstoffarme - Manganlegierung als Endprodukt ergibt. Der letzterwähnte
Prozeß gewährt den Vorteil, daß für die Durchführung der Oxydation keine besondere
Wärme zugeleitet zu werden braucht, wovon -man, sich. durch eine einfache Berechnung
überzeugen kann. In der Tat zeigt eine Berechnung über die thermischen Verhältnisse
bei einem solchen Dessemerprozeß, daß eine ganz unnötige Wärmeerzeugung mit möglicher
darauffolgender Temperatursteigerung stattfindet, sofern man sich darauf beschränkt,
dem Prozeß nur die passende Menge gebrannten Kalkes zuzuführen. Um eine solche mögliche
Verschwendung zu vermeiden, kann man dem Prozeß zugleich mit dem Kalk @ passende
Mengen Manganoxyde zuführen, welche dann von dem im Metall enthaltenen Silicium
teilweise-reduziert werden, wobei die Manganreduzierung an und für sich mit Wärmeabsorption
verbunden ist.
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Die nach der vorliegenden Erfindung dargestellte silicium- und kohlenstoffarme
Manganlegierung dürfte, mit beispielsweise dem gewöhnlichen im Handel vorkommenden
Ferromangan verglichen, besonders für die Eisenerzeugung von großer Bedeutung sein.
Außer dem Vorteil, daß man bei Verwendung solcher Legierung, ebenso wie wenn man
dem Stahl Ferromangan zuführt, den kohlenstoffgehalt nicht nennenswert zu erhöhen
braucht, tritt hierzu noch besonders der weitere Vorteil, daß es möglichst vermieden
wird, in den Stahl selber Kohlenoxyd hineinzubringen, welches sonst durch die Oxydation
der mit dem Ferromangan eingebrachten Kohle entsteht,. was für Erzielung einer möglichst
blasenfreien Ware von großer Bedeutung ist. Auch für die Herstellung von hochmanganhaltigem
Stahl mit verhältnismäßig niedrigem Kohlenstoffgehalt eignet sich die betreffende
Legierung außerordentlich.
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Es ist klar, daß, wenn die Oxydation von Silicium in vorstehendl angegebener
Weise genügend weit getrieben wird, anstatt einer kohlenstoff- und siliciumarmen
Manganlegierung praktisch genommen siliciumfreies Mangan gewonnen werden kann, so
daß der Prozeß auch ebenso gut zur Herstellung von Mangan wie zur Herstellung- von
Manganlegierungen angewandt werden kann.
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Man kann den Prozeß auch in solcher Weise ausführen, daß als Ausgangsmaterial
Mangänoxyd' verwendet wird, welches unter zweckmäßigen Wärmegraden und Beschickungsverhältnissen
auf solche Art mit Kohle reduziert wird, daß Mangansilicid, d. h. kohlenstoffarme
Siliciummanganlegierung erhalten wird, worauf dieses Zwischenprodukt auf vorstehend
angegebene Weise, ohne daß das- Material mit Kohle in Berührung kommen -darf, so
oxydiert wird, daß man eine kohlenstöff- und siliciumarme Manganlegierung oder evtl.
Mangan erhält.
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Unter dem Ausdruck »Manganlegierung« ist in dieser Beschreibung und
in den Patentansprüchen nicht nur eine Legierung von Mangan mit schweren Metallen
zu verstehen, sondern auch. Verbindungen oder Lösungen von Mangan und Kohlenstoff,
Silicium oder ähnlichen Stoffen wie Mangankarbid, Mangansilicid u. a., wie auch
eine Lösung von diesen in Mangan oder anderem Metall.