DE439637C - Verfahren zur Herstellung von Eisenchromlegierungen - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von Eisenchromlegierungen. Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Eisenchromlegierungen, z. B. rostfreiem Stahl, aus kieselsäurehaltigen Chromeisenerzen mittels aluminothermischer Reaktionen in der Weise, daß auf der Oberfläche des geschmolzenen Stahls usw. eine künstliche, leichtflüssige Schlackenschicht erzeugt wird, auf welche das Reduktionsgemisch aufgebracht wird, derart, daß das letztere vor der unmittelbaren Berührung mit der Stahlschmelze geschützt und erst inmitten der hocherhitzten Schlackenschicht in bekannter Weise unter Abscheidung des freien Metalles, welches dann in die Stahlschmelze herabsinkt, umgesetzt wird. Es hat sich nun herausgestellt, daß bei der Anwendung dieses Verfahrens auf kieselsäurehaltige Erze und Verwendung der zur Reduktion von Eisenoxyd und Chromoxyd theoretisch erforderlichen Aluminiummengen die Redaktion, d. h. die Einwirkung des Aluminiums, nicht steuerbar ist und nicht auf Eisenoxyd und Chromoxyd beschränkt bleibt, sondern daß dabei auch wesentliche Teile der vorhandenen Kieselsäure angegriffen und reduziert werden. Die Folge davon ist, daß einerseits entsprechend weniger Chromoxyd reduziert wird und andererseits die in nicht steuerbarer Weise erzeugte Siliciummenge in den geschmolzenen Stahl eindringt und die günstige Beschaffenheit der Legierung beeinträchtigt. Die Erfindung beseitigt diese Schwierigkeiten in der Weise, daß nicht unbestimmte Mengen von Silicium infolge der Unmöglichkeit, die aluminothermische Reaktion zu steuern, hergestellt werden, sondern daß man von vornherein sämtliche vorhandene Kieselsäure durch Zugabe eines berechneten Aluminiumüberschusses reduziert, das Silicium jedoch dazu verwendet, eine nützliche Arbeit zu leisten und- seinerseits Metalloxyde zu reduzieren. Man erzielt somit den Vorteil, daß sämtliche Kieselsäure reduziert wird, was ausschließt, daß nichtreduziertes Chromoxyd oder Eisenoxyd verbleibt, und kann den Verlauf der Reaktion rQgeln. In der Tat verläuft die Reaktion mit Aluminium allein zu stürmisch. Würde man die ganze Aluminiummenge der künstlichen Schlacke hinzufügen, so würde diese Schlackenschicht nicht in der erforderlichen, ruhigen Verfassung bleiben, welche zum günstigen Ablauf der Reaktion erforderlich ist, bei welcher das reduzierte Metall frei durch die Schlackenschicht zu dem darunter befindlichen Metallbad hindurchfallen muß. Nimmt man dagegen die stürmische Reduktion mitAluminium abseits von der Schlackenschicht vor, reduziert damit aus dem kneselsäurehaltigen Erz noch Silicium, so kann dieses Siliciutn, Wenn das Gemisch nunmehr in die Schlackenschicht hineingebracht wird, als ein ruhig wirkendes Reduktionsmittel in der Schlackenschicht die weite Reduktion mit der erforderlichen Gelassenheit bewirken. Mit anderen Worten, es wird durch diesen als Umweg erscheinenden Vorgang das schnellwirkende Aluminium zum Teil durch das langsam wirkende Silicium vertreten.
• Es ist zwar bekannt, bei der Hochofenverhüttung siliciumreiches Chromeisen zu erzeugen und dieses letztere siliciumfrei dadurch zu machen, daß man das Chromeisen mit überschüssigem Chromoxyd behandelt. Der Zweck dieser Behandlung ist jedoch bei dem in bezug auf Temperatur und Zeitdauer ganz anderen Reaktionsverlauf im Hochofen nicht der der Erfindung, ein schnellwirkendes Reduktionsmittel durch ein langsames zu ersetzen.
• Erfindungsgemäß wird also das Reduktionsmittel, z. B. Aluminium, in einer Menge verwendet, welche die zur Reduktion der Metalloxyde im Erz benötigte Menge übertrifft. Ferner -wird nicht die gesamte Menge des zu reduzierenden Chromerzes mit dem Reduktionsmittel vermischt, sondern nur ein bestimmter, vorzugsweise ein größerer Teil desselben, während die übriggebliebene Chromerzmenge getrennt von dem thermi-_ schen Gemisch zur Oxydierung des zunächst reduzierten Siliciums verwendet wird.
• Zu diesem Zweck wird auf der Oberfläche eines Metallbades, z. B. einer Eisen- oder Siahlschmelze, eine künstliche Schlacke erzeugt, welche vorzugsweise kalk- und kieselsäurehaltig ist, und dieser Schlacke wird die genannte, übrige Chromerzmenge hinzugefügt, bevor oder nachdem diese Schlackenschicht in eine leichtflüssige Beschaffenheit gebracht wurde, und hierauf wird zu dieser chromerzhaltigen Schlackenschicht das thermische Gemisch hinzugegeben, Beispielsweise werden 8o Prozent der Chromer zmenge finit dem Aluminium und 2o Prozent mit der Schlacke vermischt. Dieses Verhältnis wechselt jedoch je nach Art der Chromerze. Die Aluminiummenge wird derart gewählt, claß sie genügt, um sämtliche Metalloxyde und die Kieselsäure zu reduzieren, aus dem Teil des Erzes, der mit dem Aluminium vermischt ist, während diejenige. Menge des Chromerzes, welche der künstlichen Schlacke zugegeben wird und nicht mit Aluminium versetzt wird, derart bemessen werden soll, daß sie das Silicium aufnehmen kann, das durch Reduktion der in dem thermischen Gemisch enthaltenen Kieselsäure gebildet wird. Die aus der Kieselsäure des thermischen Gemisches stammende Siliciummenge wird dabei zur Reduktion des in der künstlieheh Schlacke enthaltenen Chromoxyds usw. verbraucht.
• Das Verfahren wird vorzugsweise in einem elektrischen Ofen ausgeführt. Der Ofen wird zunächst mit dem betreffenden Metall, z. B. Eisen oder Stahl, beschickt, das darin zum Schmelzen gebracht wird, wobei die in erster Linie gebildete Schlackenschicht entfernt wird. Auch kann der Ofen von vornherein mit einem bereits geschmolzenen Metall beschickt werden. Die Zusammensetzung des Metalles richtet sich nach dem Prozentgehalt an Kohlenstoff, welcher in der Legierung vorhanden sein soll. Wie im Patent 394853 angegeben, ist es auf diese Weise möglich, eine Legierung herzustellen, welche im wesentlichen o, i Prozent Kohlenstoff enthält, und zwar weil ungeachtet der Verwendung der Kohlenelektroden im Ofen die Schlackenschicht, während sie den Durchgang des reduzierten Eisens und Chromszum Eisenbade gestattet, die Metallschmelze vor Verunreinigung durch die Elektroden schützt.
• Beispielsweise gestaltet sich die Ausführung des Verfahrens in folgender Weise: Der Ofen wird mit reiner Tonne geschmolzenen Eisens beschickt und darauf eine künstliche Schlackenschicht aus 86o kg Kalk, 43o kg Flußspat und io7o kg Chromerz gebildet, welch letzteres io Prozent Kieselsäure enthält. Andererseits werden 3800 kg desselben Chromerzes und 143o kg Aluminium innig vermischt und auf die leichtflüssige Schlaclenscbicht gebracht Enthält das Chromerz z. B. 48 bis 52 Prozent Chromoxyd, so weist die fertige Legierung einen Gehalt von 12 bis z4 Prozent Chrom auf.
• Es ist selbstverständlich, daß man das thermische Gemisch mit anderen Metallen als Aluminium bereiten kann, vorausgesetzt, daß das verwendete Reduktionsmittel die im Erz vorhandene Kieselsäuremenge in wesentlichem Maße reduzieren kann. Anstatt das Reduktionsmittel und einen Teil des Chromerzes miteinander innig zu vermischen, ist es ferner in einigen Fällen vorteilhaft, das Reduktionsmittel einerseits und den Teil des Chromerzes andererseits in beliebiger Reihenfolge der Metallschmelze getrennt hinzuzufügen. In den meisten Fällen empfiehlt es sich jedoch, eine innige Mischung der beiden Bestandteile anzuwenden. Obwohl in den meisten Fällen ein und dasselbe Erz sowohl zum Vermischen mit dem Reduktionsmittel wie zum Hinzufügen zu der künstlichen Schlacke verwendet werden soll, ist es manchmal vorteilhaft, zwei verschiedene Erze für diese beiden Gemische zu verwenden, da es nicht notwendig ist, daß das zu der Schlacke hinzugefügte Erz den gleichen Prozentsatz an Kieselsäure enthält wie das mit dein Aluminium vermischte, und in vielen Fällen ist es empfehlenswert, das Chromerz für das Vermischen mit der Schlackenschicht kiesels *iurefrei zti wählen.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von Eisenchromlegierungen, z. B. rostfreiem Stahl, aus kieselsäurehaltigen Chromeisenerzen mittels aluininotherrnischer Reaktionen, dadurch gekennzeichnet. daß das aluniinothermische Gemisch nur einen Teil der zu reduzierenden Metalloxyde, (las Reduktionsmittel dagegen (z. B. Aluminium) in solchem LIerschuß über die Metalloxyde enthält, daß außer den in <lein Erz enthaltenen Metalloxyden die gesamte Kieselsäure zu Silicium reduziert wird, das dazu verwendet wird, um aus einem Eisen- und Chromoxyd (mit oder ohne: Kieselsäure) enthaltenden Gemisch, welches auf der Oberfläche eines Metall-#,chrnelzbades innerhalb einer künstlichen Schlackenschicht verteilt ist, das metallische Eisen und Chrom zu reduzieren.
2. 2. Verfahren nach Anspruch r, dadurch gekennzeichnet, daß man das zu reduzierende Chromeisenerz in zwei Teile teilt; von denen der größere Teil (etwa 20 Prozent) mit einer die theoretisch erforderlichen Mengen überschreitenden Menge Aluminium o. dgl: innig vermischt ,vir d, während der kleinere Teil (etwa 2o Prozent) der Schlacke eines Schmelzbades vor dem Beschicken mit dem kieselsäurehaltigen, mit Aluminium gemischten Chromeisenerz zugegeben wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen z und z, dadurch gekennzeichnet, daß nur (las mit Aluminium u. dg1. zu vermischende Chromeisenerz einen wesentlichenKieselsäuregehalt aufweist, während zum Vermischen mit der künstlichen Schlacke ein anderes, iin wesentlichen kieselsäurefreies Chromeisenerz verwendet wird.