-
Eisenlegierung, itn wesentlichen bestehend aus Eisen, Silizium und
Zirkon. Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Legierung, welche im wesentlichen
aus Zirkon, Silizium und Eisen besteht.
-
Es ist bekannt, daß Zirkonoxyd durch Kohle im elektrischen Ofen reduziert
werden kann; das Erzeugnis ist aber beständig durch Kohlenstoff verunreinigt, der
vermutlich chemisch als Zirkon-Karbid gebunden ist. Dieses Karbid ist praktisch
unschmelzbar und nur wenig löslich in geschmolzenem Stahl, und dasselbe gilt für
hochkohlenstoffhaltiges Ferrö-Zirkon: Deshalb hat sich die unmittelbare Herstellung
von Ferro-Zirkonlegierungen, die als Zuschläge zu Stahl geeignet sind, durch Kohlenstoff
bisher als nicht praktisch erwiesen.
-
Der Erfinder hat festgestellt, daß ein Zusatz von Silizium in bestimmtem
Verhältnis die Eigenschaft besitzt, denKöhlenstoff aus Eisen-Zirkonlegierungen auszuschließen,
und auf Grund dieser Beobachtung ist man imstande, unmittelbar durch kohlenstoffhaltige
Mittel im elektrisehen Ofen Eisen-, Zirkon-, Silizium-Legierungen herzustellen,
welche nicht soviel Kohlenstoff enthalten, daß er wesentlich den Vorgang im elektrischen
Ofen oder die nachfolgende Anwendung der Legierung bei der Stahlbehandlung stört.
Außerdem setzt das Silizium den,Schmelzpunkt der Legierung herab und erhöht seine
Löslichkeit oder sein Löslichkeitsverhältnis im geschmolzenen Stahl.
-
Es ist bereits vorgeschlagen worden, dem StahlZirkon in den Grenzenzwischen
o,z Prozent bis z Prozent zuzufügenzugleichmitsovielChrom und Nickel, daß die Eigenschaften
des Stahles verändert werden. Ein solcher Stahl ist nicht durch unmittelbare Reduktion
von Zirkonerde hergestellt worden, sondern durch den Zusatz -von bereits reduziertem
Zirkon zu den anderen Bestandteilen. Die vorliegende Erfindung jedoch bezieht sich
auf Eisenlegierungen,. die - nicht Stähle sind, sondern zur Herstellung von Stahl
sich eignen. Bei diesen Legierungen ist der Gehalt an Zirkon viel höher; als bisher
fürStähle vorgeschlagen worden ist. Der Gesamtgehalt von Zirkon und Silizium beträgt
wenigstens 6 Prozent. Der Siliziumgehalt ist in allen Fällen wenigstens ebenso groß
wie der Zirkongehalt; und andere Elemente als Eisen, Zirkon und Silizium sind entweder
nicht vorhanden oder unwesentliche Beimengungen. Die Eisenlegierungen gemäß der
Erfindung werden zweckmäßig durch unmittelbare Reduktion von Tonerde gewonnen.
-
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben,
die aber nicht die Erfindung. auf besondere Mengenverhältnisse beschränken, da diese
sich natürlich nach der jeweiligen Zusammensetzung der gewünschten Legierung richten.
In allen Fällen jedoch muß: das Silizium in solchem Mengenverhältnis zu dem Zirkon
stehen, daß jeder nachteilige Gehalt an Kohlenstoff in dem Fertigerzeugnis ausgeschlossen
ist. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gehalt an Silizium
wenigstens gleich demjenigen des Zirkon.
Beispiel i.
-
Die Beschickungsmischung enthielt auf --ooo Gewichtsteilen
| Kieselerde ................. 7=o |
| Zirkonerz .................. 550 |
| Holzkohle ...,............. 66o |
| Stahlschrott ............... 80 |
| Das verwendete Zirkonerz enthielt |
| Zr02 ............. 56,8o Prozent |
| si OZ . . . . . . . . . . . . . 29,67 - |
| Ti OZ . . . . . . . . . . . . . 7105 - |
| A1203 ............ 1,64 - |
| Fe201............. 0,56 - |
Die erhaltene Legierung ergab folgende Zusammensetzung
| Zr ............... 30,33 Prozent |
| Si ............... 55,34 -. |
| Fe ................ 11,8o - |
| Ti ............... 2,00 - |
| Al ............... o,25 _ |
| 99,72 Prozent |
nur mit Spuren von Kohlenstoff. Beispiel 2.
-
Die Beschickungsmischung enthielt
| Kieselerde...... 83o Gewichtsteile |
| Zirkonerz ...... 465 - |
| Holzkohle ..... 650 |
| - |
| Stahlschrott ... 55 - |
| Das Erz enthielt |
| Zr02 ............. 76,52 Prozent |
| Si02 ............. 18,08 - |
| Fe, 03 . . . . . . . . . . . . 2,58 - |
| TiO2 ............ o,66 - |
| A1203 ............ 1,34 - |
| Die erhaltene Legierung enthielt |
| Zr ............... 39,32 Prozent |
| Si ............... 42,68 - |
| Fe ............... 16,54 - |
| Ti:............... 0,46 - |
| C ............. 0,04 - |
| 99,04 Prozent |
Legierungen, welche bedeutend weniger Zirkon enthalten als die vorstehenden, können
leicht nach diesem Verfahren hergestellt werden; wenn jedoch versucht wird, über
einen Gehalt von 39,5 Prozent Zirkon in einer Legierung, welche nur =o Prozent Eisen
enthält, hinauszugehen, so verläuft der Vorgang regellos, vermutlich wegen der Bildung
von Zirkon-Karbid. Wenn diese Verbindung einmal entstanden ist, dann wird es schwer,
das Erzeugnis aus dem Schmelztiegel zu entfernen und es ist fast unmöglich, es unter
gewöhnlichen Bedingungen abzustechen.
-
Im folgenden wird ein Beispiel für das Verfahren angegeben, wie es
auf Legierungen von verhältnismäßig niedrigem Zirkongehalt anwendbar ist.
-
Die Beschickungsmischung enthielt
| Kieselerde ..... io8o Gewichtsteile |
| Zirkonerz ...... 135 |
| - |
| Holzkohle ..... 72o - |
| Stahlschrott ... 65 - |
Das Erz ergab in diesem Falle folgende Zusammensetzung
| Zr02 . . . . . . . . . . . . . 53,84 Prozent |
| Si02 ............. 28,36 - |
| Fe203 ............ 5,12 - |
| Ti 01 ............. 1,i6 - |
| Al, 03 ..... : ...... 6,58 |
Die erhaltene Legierung hatte folgende Zusammensetzung
| Zr ................ io,o Prozent |
| Si .......... .... 75,0 - |
| Fe + Ti . . . . . . . . . . 14,6 - |
| C .......... 0,1 - |
| 99,7 Prozent |
Durch Änderung des Gehaltes an Stahlschrott oder einem gleichwertigen Eisenzuschlag
werden niedrige Kohlenstoiflegierungen leicht hergestellt, etwa von =o Prozent oder
weniger oder bis zu 40 Prozent oder mehr Gehalt an Zirkon, mit einem gleichen oder
größeren Gehalt an Silizium, während der Rest im wesentlichen aus Eisen besteht.
Selbstverständlich können andere Stoffe als Beimengungen oder Verunreinigungen von
Zirkonerzen auftreten, wie z. B. Titan.
-
Als kohlenstoffhaltiger Zuschlag wird Holzkohle bevorzugt, obwohl
auch -andere kohlenstoffhaltige Stoffe, wie Koks oder Kohle, ganz oder teilweise
zum Ersatz herangezogen werden können.