DE426123C

DE426123C - Process for the production of low-carbon iron-chromium alloys

Info

Publication number: DE426123C
Application number: DEW63187D
Authority: DE
Original assignee: BESSIE DELAFIELD WILD GEB ARNOLD
Current assignee: BESSIE DELAFIELD WILD GEB ARNOLD
Priority date: 1922-02-16
Filing date: 1923-02-16
Publication date: 1926-03-06
Also published as: DK33296C; GB197733A; AT100997B; CH105039A

Description

Verfahren zur Erzeugung von kohlenstoffarmen Eisen-Chrom-Legierungen. Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung von kohlenstoffarmen Eisen-Chrom-Legierungen, wie rostfreiem Chromeisen oder Chromstahl, durch oxydierendes Blasen eines geschmolzenen, Eisen, Chrom und durch Oxydierung ausscheidbare Verunreinigungen, wie Kohlenstoff und Silicium, enthaltenden rohen Stammetalls, und ihr Gegenstand besteht darin, daß der durch Blasen zu behandelnden Chrom-Eisen-Legierung ein' Metall zugefügt wird, das bei der Blastemperatur leichter oxydierbar ist als Chrom und schwerer oxydierbar als die durch das Oxydieren zu entfernenden Verunreinigungen, und daß dieses Metall in dem periodischen -System nicht links vom Chrom steht. Als solche =Schutzmetalle kommen gemäß der Erfindung hauptsächlich Mangan oder Wolfram in Betracht.Process for the production of low-carbon iron-chromium alloys. The invention relates to a method for producing low carbon Iron-chromium alloys, such as stainless chromium iron or chromium steel, by oxidizing Bubbles of molten iron, chromium and impurities that can be eliminated by oxidation, such as carbon and silicon, containing raw parent metal, and their subject matter is that the chromium-iron alloy to be treated by blowing is a 'metal is added, which is more easily oxidized at the blowing temperature than chromium and more difficult to oxidize than the impurities to be removed by oxidizing, and that this metal is not to the left of chromium in the periodic system. as such = protective metals come according to the invention mainly manganese or tungsten into consideration.

Das in erster Linie zu verwendende '.Mangan unterscheidet sich grundsätzlich und auffallend von den bei ähnlichen bekannten Verfahren verwendeten im periodischen System links vom Chrom liegenden Elementen dadurch, daß es leichter oxydierbar ist als Chrom, aber gleichzeitig bezüglich der Oxydierbarkeit zwischen diesem Metall und dem der Verunreinigung liegt, die durch das Blasen entfernt werden sollen.The 'manganese' to be used in the first place differs fundamentally and strikingly from those used in similar known methods in the periodic System to the left of the chrome elements in that it is easier to oxidize than chromium, but at the same time with regard to the oxidizability between this metal and that of the impurity to be removed by the blowing.

Plan kann es deshalb betrachten als im geringstmöglichen Ausmaß störend bei der Oxydation der Verunreinigung und gleichzeitig schützend für das Chrom währendder Oxydation dieser Verunreinigungen. Diese Zumischung des Mangans erfolgt vorzugsweise in der Form von Eisenmangan oder einer anderen geeigneten manganhaltigen Legierung in genügender Menge, um die Oxydation des Chroms während des darauffolgendenBlasens auf den möglichen Geringstwert herabzusetzen. Man kann auch die das Chrom schützende Zumischung während der Bereitung des Stammmetalls zusetzen, indem eine reduzierbare Verbindung des Chroms in Gegenwart von Eisen (beispielsweise eine Eisen-Chrom-Verbindung wie Chromeisenstein) und in Gegenwart des Schutzstoffes oder einer reduzierbaren Verbindung davon reduziert wird. Beispielsweise kann die Reduktion ausgeführt werden in Gegenwart von Eisenmangan oder einer oxydischen Manganverbindung.Plan may therefore regard it as disruptive to the least extent possible in the oxidation of the impurity and at the same time protective for the chromium during the Oxidation of these impurities. This admixture of the manganese takes place preferably in the form of iron manganese or other suitable manganese-containing alloy in sufficient quantity to prevent the chromium from oxidizing during the subsequent blowing to the lowest possible value. You can also use the protective chrome Add admixture during the preparation of the parent metal by adding a reducible Combination of chromium in the presence of iron (for example an iron-chromium compound like chrome iron stone) and in the presence of the protective substance or a reducible Connection thereof is reduced. For example, the reduction can be carried out in the presence of iron manganese or an oxidic manganese compound.

Eine ähnliche Wirkung wie mit Mangan wird durch Verwendung von -Wolfram erreicht, das aber weniger vorteilhaft ist als dieses, besonders wegen der hohen Gestehungskosten, der geringeren Schutzwirkung und der Tatsache, daß in dem gereinigten Metall verbleibende Wolframreste, wenn sie ein geringes Maß überschreiten, die Anwendungsmöglichkeit des Fertigmetalls beschränken.A similar effect as with manganese is achieved by using tungsten achieved, but less advantageous than this, especially because of the high Production costs, the lower protective effect and the fact that in the cleaned Metal remaining tungsten residues, if they exceed a low level, the possible application of the finished metal.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dem Blasvorgang ein Rohmetall zugrunde gelegt, das abgesehen von dem Schutzmetall Silicium als einzige überschüssige oxydierbare Verunreinigung enthält.In a preferred embodiment of the invention, the blowing process based on a raw metal which, apart from the protective metal silicon, is the only one Contains excess oxidizable impurity.

Bei sonst gleichen Bedingungen läßt sich Silicium leichter als Kohlenstoff durch einen oxydierbaren Blasvorgang ausscheiden, und da Silicium, z. B. Ferrosilicium, von geringem Kohlenstoffgehalt ohne Schwierigkeit beschafft werden kann, erweist sich die vorzugsweise Ausführungsform des Verfahrens als ein Mittel, um auf wirtschaftliche Art ein gereinigtes Erzeugnis mit niederem Kohlenstoffgehalt in einfacher und praktisch unmittelbarer Weise zu erhalten. Die besondere Zusammensetzung des Stammetalls, wie sie bei der Herstellung mit Hilfe von Silicium als Reduktionsmittel erzielt wird, kann nicht unmittelbar von dem Hochofen oder dem Kupolofen erhalten werden, und die Temperatur, bei welcher die Reduktion stattfindet, ist hinreichend, um die Oxydation der Verunreinigungen in der rohen Legierung durch einen Blasvorgang zu erhalten, ohne daß es nötig wäre, ein besonderes :.Mittel zur Erhöhung der Temperatur bei dem Blasvorgang anzuwenden.All other things being equal, can Silicon more easily than carbon precipitate by an oxidizable blowing process, and there Silicon, e.g. B. ferrosilicon, of low carbon content without difficulty can be procured, the preferred embodiment of the method turns out to be as a means of producing a purified product with lower in an economical way Obtain carbon content in a simple and practically immediate manner. the special composition of the base metal as it is used in the manufacture obtained from silicon as a reducing agent cannot be obtained directly from the blast furnace or the cupola, and the temperature at which the reduction takes place is sufficient to prevent the oxidation of the impurities in the crude To obtain alloy through a blow molding process without the need for a special one : .Means to increase the temperature to use during the blowing process.

Bei einer Ausführungsform des Verfahrens kann das als Schutzmittel dienende, leichter als Chrom reduzierbare Metall dem Stammetall schon bei seiner Herstellung zugefügt werden.In one embodiment of the method, this can be used as a protective agent serving, more easily reducible than chromium, the parent metal already in its Manufacturing can be added.

Rostfreier Stahl oder rostfreies Eisen kann nach der Erfindung unmittelbar hergestellt werden, indem man die Reduktion der Chromverbindung vorzugsweise mittels eines Siliciumreduziermittels in einem Bad von geschmolzenem Eisen oder Stahl bewirkt, das im wesentlichen frei von Kohlenstoff ist oder nicht mehr Kohlenstoff enthält, als in dem Enderzeugnis verlangt wird. Dieses Bad wird so zusammengesetzt, daß ein Stammetall für das Blasen erzeugt wird, welches geeignet ist, als Reinerzeugnis nach dem Blasen eine rostfreie Eisen-Chrom-Verbindung zu ergeben. Es kann auch ein Eisen-Chrom von vornherein erzeugt und dann mit der geeigneten :.Menge von Eisen oder Stahl und dem Schutzmetall geschmolzen werden, worauf die Schmelze einem Blasverfahren unterworfen wird. ,Man kann auch das Eisen-Chrom und das Schutzmetall vor dem Zusammenschmelzen mit Eisen oder Stahl dem Blasvorgang aussetzen. Das Schutzmetall kann in jeder Stufe des Verfahrens zugesetzt werden, beispielsweise während der Bereitung des Stammetalls, wesentlich ist nur, daß der Zusatz des Schutzmetalls vor dem Blasen erfolgt.Stainless steel or stainless iron can according to the invention directly be prepared by reducing the chromium compound, preferably by means of effecting a silicon reducing agent in a bath of molten iron or steel, which is essentially free of carbon or no longer contains carbon, than is required in the final product. This bath is composed in such a way that one Stammetall is produced for blowing, which is suitable as a pure product to give a rustproof iron-chromium compound after blowing. It can also be a Iron-chromium generated from the start and then with the appropriate: amount of iron or steel and the protective metal are melted, whereupon the melt is blown is subjected. , You can also remove the iron-chromium and the protective metal from melting together expose to the blowing process with iron or steel. The protective metal can be used at any stage added to the process, for example during the preparation of the parent metal, It is only essential that the protective metal is added before blowing.

Die Menge des als Schutzstoff dem Stammmetall zuzusetzenden Metalls hängt von den besonderen Umständen, wie der Zusammensetzung des Fertigerzeugnisses und dem Gehalt des Stämmetalls an oxydierbaren Verunreinigungen, ab. Verwendet man ein rohes Stammetall von solcher Zusammensetzung, daß als Beinerzeugnis rostfreies Chromeisen oder rostfreier Chromstahl erwartet werden kann, z. B. ein Metall mit einem Chromgehalt von g bis 16 Prozent, so muß der Mindestanteil an Mangan als Chromschutzstoff etwa zwei Drittel der vorhandenen Gesamtmenge der oxydierbaren Verunreinigungen, wie beispielsweise Kohlenstoff und Silicium, betragen. Halten sich diese Verunreinigungen unter 3,5 Prozent, so muß der Schutzstoffzusatz nicht wesentlich geringer sein als 2,5 Prozent. Eisen-Chrom-Verbindungen von höherem Chromgehalt als rostfreies Metall, beispielsweise Ferrochrom, bedürfen trotz des höheren Chromgehalts eines nur geringen Manganzusatzes. Beim Ansteigen des Kohlenstoffgehaltes der Schmelze kann es empfehlenswert sein, den Anteil an Mangan bei geringerem wie bei höherem Chromgehalt zu erhöhen.The amount of metal to be added to the parent metal as a protective substance depends on the particular circumstances, such as the composition of the finished product and the content of oxidizable impurities in the parent metal. If you use a raw parent metal of such composition as to be stainless as a leg product Chrome iron or chrome stainless steel can be expected, e.g. B. a metal with a chromium content of g to 16 percent, the minimum proportion of manganese must be used as a chromium protection substance about two thirds of the total amount of oxidizable impurities present, such as carbon and silicon. Hold on to these impurities below 3.5 percent, the addition of protective substances does not have to be significantly less than 2.5 percent. Iron-chromium compounds with a higher chromium content than stainless metal, for example ferrochrome, require only a small amount despite the higher chromium content Manganese addition. If the carbon content of the melt increases, it can be recommended be to increase the proportion of manganese with a lower and higher chromium content.

Das Reduktionsmittel kann in der Form von Briketten hergestellt werden, die dann auf die Temperatur erwärmt werden, die zur Einleitung der Reaktion notwendig ist. Die durch die Verbindung der Oxyde und des Siliciumreduziermittels erzielte Hitze ermöglicht eine Durchführung des Verfahrens mit einem Mindestmaß von äußerer Erwärmung. Geeignete Flußmittel, wie Kalk und Flußspat, können zur Erleichterung der Reaktion verwendet werden. Die Reduktion mit Eisensilicium wird vorzugsweise in Gegenwart von Kalkstein oder gebranntem Kalk bewirkt, der mit dem oxydierten Silicium zusammen eine Schlacke bildet.The reducing agent can be made in the form of briquettes, which are then heated to the temperature required to initiate the reaction is. The one obtained by combining the oxides and the silicon reducing agent Heat enables the procedure to be carried out with a minimum of external Warming. Suitable fluxes, such as lime and fluorspar, can be used for relief the reaction can be used. Reduction with iron silicon is preferred in the presence of limestone or quick lime, the one with the oxidized Silicon forms a slag together.

Ein Eisensilicium von hohem Siliciumgehalt, beispielsweise 8o bis go Prozent, wird bevorzugt, weil hierdurch eine kräftige Einwirkung und ein Erzeugnis von höherem Gehalt an Nichteisenmetallen erzielt wird.A high silicon iron silicon, for example 8o bis go percent, is preferred because it creates a powerful effect and a product with a higher content of non-ferrous metals.

Die Reduktion kann in einem beliebigen Ofen ausgeführt werden, in dem die erforderlichen Temperaturen erzielt werden, z. B. ist ein elektrischer Ofen geeignet. Für geringe Mengen kann ein Tiegelofen verwendet werden.The reduction can be carried out in any furnace, in which the required temperatures can be achieved, for. B. is an electric oven suitable. A crucible furnace can be used for small quantities.

Es wurde nun gefunden, daß eine allgemein brauchbare Art der Ausführung des Verfahrens darin besteht, daß das Siliciumreduziermittel mit einem Teil der Schlackenbildner, wie Kalkstein, entweder allein oder in Gegenwart von Eisen oder Stahl niedergeschmolzen wird, worauf man den zu reduzierenden Teil der Beschickung der Schmelze zusetzt. Die metallurgische Reaktion wird durch Rühren und Bewegen des Bades unter Zufügung des Restes der Schlackenbildner unterstützt. Wenn das Wallen des Bades infolge der Reduktion aufgehört hat, wird, falls dies noch nicht geschehen ist, das Chromschutzmittel, z. B. Ferromangan, zugesetzt, und wenn die ganze Masse zum Schmelzen gekommen ist, wird die Silicium, Kohlenstoff und Mangan enthaltende Eisen-Chrom-Legierung dem Blasverfahren unterworfen.It has now been found that a generally useful mode of execution of the method consists in that the silicon reducing agent with part of the Slag formers, such as limestone, either alone or in the presence of iron or Steel is melted down, whereupon the part to be reduced is fed the melt clogs. The metallurgical reaction is carried out by stirring and agitation of the bath with the addition of the remainder of the slag formers. When the billowing the bath has stopped as a result of the reduction, if this has not already happened is, the chromium protectant, e.g. B. Ferromanganese, added, and if the whole mass When it has melted, it will contain silicon, carbon and manganese Iron-chromium alloy subjected to the blow molding process.

Das Blasen kann mittels eines kalten oder vorgewärmten Luftstromes unter Druck oder Saugzug erfolgen. Um die Blaszeit abzukürzen oder bei einer beliebigen Verfahrensstufe die Oxydation der Verunreinigungen in dem Metall zu unterstützen, kann man, wie an sich bekannt, mit dem Luftstrom Chrorneisenstein oder eine andere oxydische Chromverbindung oder eine Base, wie Kalk, in fein gepulvertem Zustand in das Metallbad einführen.Blowing can be done by means of a cold or preheated air stream take place under pressure or suction. To shorten the blowing time or at any Process stage to support the oxidation of the impurities in the metal, one can, as is known, with the air stream Chrorneisenstein or another oxidic chromium compound or a base, such as lime, in finely powdered Introduce the state into the metal bath.

Im folgenden sind zwei Ausführungsbeispiele angegeben, das eine zur Erzeugung von Ferrochrom mit hohem Chromgehalt, das andere von rostfreiem Eisen, beide mit geringem Kohlenstoff und Siliciumgehalt.In the following two embodiments are given, one for Production of ferrochrome with high chromium content, the other of stainless iron, both low carbon and low silicon.

Beispiel 1.Example 1.

24 kg Ferrosilicium mit 83 Prozent Silicium und o,28 Prozent Kohlenstoff wurde niedergeschmolzen in einem elektrischen Ofen nach S n y d e r ; hierauf wurden in Teilen nach und nach 14o kg Chromeisenerz mit 52,8 Prozent Chromsesquioxyd zusammen mit 16 kg Kalk und lokg Flußspat in die Schmelze eingetragen. In dem Bad war der von dem Ferrosilicium herrührende Siliciumgehalt gleichwertig 73,9 kg Chromsesquioxyd, das verwendete Chromeisenoxyd entsprach 74,35 kg Chromsesquioxyd.24 kg of ferro-silicon with 83 percent silicon and 0.28 percent carbon was melted down in an electric furnace according to S nyder; Then 140 kg of chromium iron ore with 52.8 percent chromium sesquioxide together with 16 kg of lime and 1 ounce of fluorspar were gradually introduced into the melt. The silicon content of the ferrosilicon in the bath was equivalent to 73.9 kg of chromium sesquioxide, the chromium iron oxide used corresponded to 74.35 kg of chromium sesquioxide.

Nach der Reduktion ergab sich folgender Metallgehalt Diesem Ausgangsgemisch wurden 1,6 kg Eisenmangan mit 6 Prozent Kohlenstoff und 76 Prozent Mangan zugefügt, wodurch o,15 Prozent Kohlenstoff und 1,9 Prozent Mangan in das Bad eingeführt wurden.The following metal content resulted after the reduction To this starting mixture, 1.6 kg of iron manganese containing 6 percent carbon and 76 percent manganese was added, thereby introducing 0.15 percent carbon and 1.9 percent manganese into the bath.

Nach dem Zusammenschmelzen enthielt das Bad Es folgte ein 2 Minuten währendes Blasen der Schmelze, wodurch eine Endlegierung von folgender Zusammensetzung erzielt wurde Beispiel 2.After melting down, the bath contained The melt was blown for 2 minutes, as a result of which an end alloy of the following composition was obtained Example 2.

Es wurde ein Bad hergestellt durch Schmelzen von 4o64 kg Stahlschrott mit 27 kg Chromeisenerz, in das 28,35 kg Siliciummangan mit 55 Prozent Mangan und 25 Prozent Silicium eingetragen wurde. Hierauf wurde in Teilen ein Gemisch von go kg Chromeisenerz (52,8 Prozent Chromsesquioxyd) und 22,5 kg Ferrosilicium (87 Prozent Silicium) eingetragen; es folgte dann ein weiterer Zuschlag von vo kg Chromeisenerz. Nach Bedarf wurden nach und nach im ganzen 18 kg Kalk und 19,6 kg Flußspat eingetragen.A bath was made by melting 4064 kg of scrap steel with 27 kg of chrome iron ore, in the 28.35 kg of silicon manganese with 55 percent manganese and 25 percent silicon was entered. A mixture of go kg chromium iron ore (52.8 percent chromium sesquioxide) and 22.5 kg ferrosilicon (87 percent Silicon) entered; This was followed by a further surcharge of vo kg of chrome iron ore. As required, a total of 18 kg of lime and 19.6 kg of fluorspar were gradually added.

Das Metall ergab folgende Gehalte Die geschmolzene Masse wurde dann mit kalter Luft verblasen und vor dem Abstich o,8 kg Eisenmangan mit o,2 kg Aluminium zugesetzt. Das in Formen gegossene Metall enthielt Das Ausbringen an diesem Reinmetall betrug 3o64 kg. Die besonderen Verfahrensbedingungen, z. B. die Auswahl und die Menge der besonderen Mittel, werden natürlich nach den besonderen Umständen von Fall zu Fall, z. B. durch einen einfachen Vorversuch, zu ermitteln sein.The metal had the following contents The molten mass was then blown with cold air and 0.8 kg of iron manganese with 0.2 kg of aluminum was added before tapping. The metal cast in molds contained The yield of this pure metal was 3o64 kg. The particular process conditions, e.g. B. the selection and the amount of the particular means will of course be determined by the particular circumstances on a case-by-case basis, e.g. B. can be determined by a simple preliminary experiment.

Die Verwendung eines Metalls, wie Mangan, hat die Wirkung, daß eine flüssige Schlacke erzeugt und die Oxydation des Chrom verhütet wird. Die Gegenwart einer gewissen Menge Mangan in dem Enderzeugnis ist insofern nicht unvorteilhaft, als das Mangan, wenn die Ferrochromlegierung einem Stahl-:oder Eisenbad zugefügt wird, die Desoxydierung des Bades fördert und hierbei weitere Verluste an Chrom verhindert.Using a metal, like manganese, has the effect of having a Liquid slag is generated and the oxidation of the chromium is prevented. The presence a certain amount of manganese in the end product is not disadvantageous, than the manganese when the ferrochrome alloy is added to a steel or iron bath promotes deoxidation of the bath and further losses of chromium prevented.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of low-carbon iron-chromium alloys, like stainless chrome iron or chrome steel by oxidizing blowing of a molten, Iron, chromium and impurities that can be eliminated by oxidation, such as carbon and silicon, containing raw parent metal, characterized in that the by Blisters to be treated chromium-iron alloy an element added! will that at which is more easily oxidized than chromium and more difficult to oxidize than the impurities to be removed by the oxidation, and that this metal is not to the left of chrome in the periodic table.

2. The method according to claim 1, characterized in that manganese or tungsten is used as the protective metal.

3. The method according to claim 2, characterized in that a suitable for the production of stainless chromium iron or chromium steel before blowing: Manganese is added in an amount which is not less than two thirds of the total oxidizable impurities, and in particular not less than 2 .5 percent if the total impurities make up less than 3.5 percent. , ¢.

procedure according to claims z to 3, characterized in that a raw metal is used in the blowing process it is based on silicon as the only excess oxidizable impurity contains.

5. The method according to claim x to 3, characterized in that the ß as Protective metal, more easily reducible than chromium, the parent metal already is added during its manufacture.

6. The method according to claim q. and 5, thereby characterized that the oxidation of the chromium compound in an iron or steel bath (with a carbon content that approximates the end product), with the mixing ratio is chosen so that an intermediate product is subjected to the blowing process, the is suitable for supplying a rust-free chromium-iron alloy as a pure product.