DE376968C - Verfahren zur Herstellung von kohlenstoff- und siliziumarmen Metallen aller Legierungen im elektrischen Ofen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von kohlenstoff- und siliziumarmen Metallen aller Legierungen im elektrischen Ofen. Zur Darstellung von Metallen oder Legierungen mit niedrigem Kohlenstoff- und Siliziumgehalt ist unter anderem folgendes Verfahren vorgeschlagen worden.
• Man stellt auf irgendeine Weise eine siliziumreiche Legierung dar; die außer Silizium das Metall enthält, das man in kohlenstoff- und siliziumarmer Form darzustellen wünscht, oder eine siliziumreiche Legierung, welche eines oder mehrere von den Metallen enthält, woraus die beabsichtigte kohlenstoff-und siliziumarme Legierung bestehen soll. D a Silizium die Eigenschaft besitzt, daß es aus einem Metall oder Legierung Kohlenstoff zu verdrängen imstande ist, hat demnach diese siliziumreiche Legierung, wenn der Siliziumt' hinreichend hoch ist - eo ipso -, einen niedrigen Kohlenstoffgehalt.
• Eine derartige . siliziumreiche Legierung, vorzugsweise eine solche mit mehr als io Prozent Si, weil erst bei diesem Siliziumgehalt der Kohlenstoff geh tlso heruntergegangen ist, daß er als »niedrig« angesehen werden kann, oder eventuell mehr oder weniger reines Silizium, beispielsweise in Form ' v an hochprozentigem Siliziumeisen, wird darauf geschmolzen, eventuell unter Zusatz eines geeigneten Flußmittels, wie beispielsweise Kalk, Magnesia o. dgl., und zwar zusammen mit Stoffen, welche Sauerstoffverbindungen von Metallen enthalten, die unter den obwaltenden Umständen imstande sind, Silizium zu oxydieren. Als Beispiele von derartigen Sauerstoffverbindungen seien die Sauerstoffverbindungen von Chrom, Vanadium, Mangan, Wolfram, Eisen Nickel und anderen Metallen erwähnt.
• Wenn der Prozeß unter solchen Verhältnissen ausgeführt wird, daß man während desselben die Absorption von Kohlenstoff durch das aufgegebene Rohmaterial oder die sich bildenden Produkte verhindert, kann offenbar das erzeugte Metall bzw. die Legierung, absolut genommen, . keine größeren Ouantitäten Kohlenstoff enthalten, als mit dem Rohmaterial zugegeben war, und das genannte Metall oder die Legierung wird daher, wenn die Siliziumoxvdation hinreichend weit getrieben ist, kohlenstoff- und siliziumarm.
• Im allgemeinen ist es notwendig, um die Siliziumoxydation einzuleiten, daß die Erhitzung bis zu einer so hohen Temperatur getrieben wird, daß der elektrische Ofen für die Erzielung dieser hohen Temperatur der einzige geeignete Apparat ist.
• In solchem Falle muß dieser Ofen mit freiem Lichtbogen arbeiten. d. h. in der `''eise,

  daß seine Elektroelen nicht mit dein Ofen-

  inhalt (der Beschickung) in Berührung koni-

  inen, da entgegengesetztenfalls, besonders

  wenn es sich um die Bearbeitung von Stoffen

  handelt, die eine oder mehrere der Sauerstoff-

  verbindungen, von Chrom, Vanadiuni, Man-

  gan und Wolfram enthalten, Kohlenstoff in

  die Beschickung übergeht.

  Bekannt ist indessen, saß in derartigen

  elektrischen Ofen teils die zugeführte Energie

  schlecht ausgenutzt wird, teils der Teil oder

  die Teile der Auskleidung (Futter), die der

  direkten Bestrahlung seitens des elektrischen

  Lichtbogens ausgesetzt sind, schnell ver-

  braucht «-erden, welche beiden Uniständen ein

  verli:iltnismäßig schlechtes wirtschaftliches

  Itestiltat ergehen. 1=s ist auch bekannt. saß

  die letzteren beiden Unzuträglichkeiten bei

  dein niit freiem Lichtbogen arbeitenden elek-

  trischen Ofen in wesentlichem Grade bei dein

  Typ von elektrischen Ufen überwunden sind,

  wo der elektrische Strom, ganz oder teilweise.

  von einer oder mehreren beweglichen Elek-

  troden aus direkt zur Beschickung hingehen

  nntß.

  Es ist daher wünschenswert, einen elektri-

  schen Ofen dieses Typs für den liier in Rede

  stehenden Prozeß anwenden zu können, aber

  dies ist bisher an dein Unistande gescheitert,

  rlaß die Beschickun;- Kohlenstoff aus der

  Elektrode oder den Elektroden aufnimmt.

  Es wurde nitn gefunden, (laß ein elektrischer

  Ofen des letztgenannten Typs, uni für den

  ohenerwähnten Prozeß kohlenstoff- und

  silizititnarnie Metalle oder Legierungen dar-

  zustellen, ohne saß, praktisch genommen,

  Kohlenstoff in die Beschickung übergeht, an-

  gewendet werden kann, wenn inan die eIek-

  trische Energie unter solcher Spannung zu-

  führt, (laß der effektive Spannungsfall zwi-

  schen der Spitze der lslektrorie bzw. der

  Eiektrorlen, die der Beschickung den elektri-

  ,#chen Strom zuführen, und der Beschickung

  während des Prozesses 7o Volt nicht unter-

  schreiten darf.

  Es hat sich hierbei auch gezeigt, (laß (las

  angewendete Stronisvsteni, einphasiger oder

  nielirpliasiger Wechselstrom oder Gleich-

  strom, keinen Einfuß ausübt.

  Uni die Unisetzung zwischen (lein Silizitiin

  der chargierten siliziunireichen Legierung

  einerseits und Elen ztigefiihrten siliziunioxy-

  dicrenden -;auersti-)ffverliin<lttngeii anderer-

  seits hinr"ichend weit treiben zu lciitinen,

  niiissen (1i: letztgenannten Sauerstoffverb»n-

  ,Ittngen in einem gewissen Vberschuß vorhan-

  den sein. I:s wurde indessen festgestellt, dali

  dieser Vherschuß uni so kleiner sein kann, je

  feinkörniger und inniger gemischt die Stoffe

  sind, und saß der kleinste Cberschuß von

  Oxydationsmitteln angewendet werden kann,

  falls die Mischung des fein gemahlenen Roh-

  materials dein Ofen in Form von Briketten

  zugeführt wird.

  Bei der Darstellung der Brikette inaß das

  vorkoniniendenfalls angewendete B.indernittel

  natürlich, praktisch genommen, kohleizstof-

  frei sein. Als für diesen Zweck geeignete

  Bindemittel sind Wasserglas, Ton, Zement

  u. rlgl. befunden worden. Ebenso ist es vor-

  teilhaft, weim die Brikette vor der Anwen-

  dung auf eine so hohe Temperatur erhitzt wer-

  den, (laß nicht nur hygroskopisch, sondern

  auch chemisch gebundenes Wasser ausgetrie-

  len wird, zu welchem Zweck die Brikette im

  allgemeinen auf eine Temperatur über Zoo-

  erhitzt «erden müssen.

  Das vorstehend angegebene -erfahren zur

  Darstellung von kohlenstoff- und silizium-

  armen Metallen und Legierungen wurde be-

  reits mit Erfolg zur Fabrikation von Chrom.

  Mangan, Vanaditnn und Wolfram wie auch

  bei der Darstellung von Legierungen dieser

  Stoffe mit Eisen oder Nickel oder beiden aus-

  n_ rohiert.

  Zur weiteren Verdeutlichung der ErfiiirItnig

  sei als Beispiel eine Darstellung von kohlen-

  stoff- und siliziuni.armem Ferromangan nach

  dein vorstehend angegebenen Verfahren ange-

  führt.

  Eine Beschickung von Manganerz, Quarz

  und Reduktionskohle in geeigneten Verhält-

  nismengen wird iin elektrischen Ofen ge-

  schmolzen, wobei eine Siliziurn--Mangan-Le-

  gierung finit: beispielsweise 22 Prozent Silizi-

  um und weniger als i Prozent Kohlenstoff ge-

  wonnen wird. Diese Legierung wird zu fei-

  nem Pulver vermahlen und innig mit fein

  geinahlenein, zuvor ausgeglühtem Manganerz

  und geinahleneni, totgebranntem Dolonitt in

  geeigneten Verhältnismengen gemischt. Die

  :Mischung wird mit Anwendung von Wasser-

  glaslösting als Bindemittel brikettiert, worauf

  die Brikette getrocknet und gebrannt werden.

  13inein elektrischen Ofen finit einer einzigen

  regelbaren Elektrode, dessen Auskleidung

  keinen Kohlenstoff enthält, wird elektrische

  Energie in Forin von einphasi-gein Wechsel-

  strom finit so hoher Spannung zugeführt, saß

  der effektive Spannungsfall zwischen der

  Spitze der Elektrode und der Auskleidung

  I 1#titter) des Ofens 70 Volt nicht unterschrei-

  tet: Die Elektrode wird dein Ofenboden so

  weit genähert, (laß zwischen beiden ein Licht-

  bogen überspringt. -Nachdem der Lichtbogen

  so lange aufrechterhalten worden ist, (iaß die

  Ofenauskleidung warm geworden ist, wird

  dein Ofen eine geeignete Menge von den in

  oben beschriebener Weise hergestellten Bri-

  ketten zugeführt, wobei das Schmelzen, sofern

  die Ofenbelastung durch Regelung der Elek-

  trode des Ofens bei zweckmäßiger Größe auf-

  rechterhalten wird, sogleich seinen Anfang nimmt. Sobald der eigene Widerstand des Ofeninhalts (der Beschickung) in den Stromkreis eingeschaltet wird, muß natürlich nötigenfalls durch Steigerung der auf den Ofen angelegten. Spannung beachtet werden, daß der effektive Spannungsfall zwischen der Spitze der Elektrode und der Beschickung über ; o Volt gehalten wird. Sobald die zuerst aufgegebene Brikettmenge eingeschmolzen worden ist, wird eine neue Menge Brikette zugegeben, und es wird damit fortgefahren, bis eine geeignete Gesamtmenge eingeschmolzen ist, worauf der Ofeninhalt abgezapft, eine neue Brikettmenge aufgegeben wird usf.- Das gewonnene Ferromangan enthält, falls der Erzgehalt in den Briketten zweckmäßig abgepaßt worden ist, weniger als i Prozent Kohlenstoff und weniger als 2 Prozent Silizium. Die gleichzeitig erhaltene Schlacke enthält etwa 30 Prozent Mangan (hin) und kann zweckmäßig als Rohmaterial zur Darstellung von Siliziummangan verwendet werden.

Claims (2)

1. PATENT-ANsPRÜCHE: i. Verfahren zur Darstellung von kohlenstoff- und siliziumarmen Metallen oder Legierungen im elektrischen Ofen, bei welchem der elektrische Strom durch eine oder mehrere bewegliche Elektroden in der Weise zugeführt wird, daß er .ganz oder teilweise durch einen oder mehrere der Stoffe, die geschmolzen werden dollen, oder durch einen oder mehrere der Stoffe, die beim Schmelzen gebildet werden, hindurchgehen muß und wobei Silizium oder ein Metall oder eine Legierung mit hohem Siliziumgehalt (vorzugsweise höher als io Prozent) oder eine Mischung von solchen Metallen oder Legierungen, eventuell unter Zusatz geeigneter Flußmittel, beispielsweise Kalk, Dolomit, Magnesit o. dgl., zusammen mit einem oder mehreren Stoffen, welche unter den obwaltenden Umständen mit Silizium reduzierbare Sauerstoffverbindungen von einem oder mehreren Metallen enthalten, geschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Energie mittels Elektroden, die wesentliche Mengen amorpher Kohle oder Graphit enthalten oder aus diesen Stoffen bestehen, dem Ofen mit solcher Spannung zugeführt wird, daß der effektive Spannungsfall zwischen der Spitze bzw. jeder der Spitzen der den elektrischen Strom zuführenden Elektroden und der im "Ofen befindlichen Charge während des Prozesses 70 Volt nicht unterschreitet.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohmaterial in an und für sich bekannter Weise dem Ofen in Form von Briketten zugeführt wird, welche aus dem gepulv erten Rohmaterial in inniger Mischung mit kohlenstofffreiem. Bindemittel, beispielsweise Wasserglas, Ton usw., hergestellt und vor der Anwendung auf eine Temperatur von 5oo° C oder darüber erhitzt werden.