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Verfahren zur Verringerung des Siliciumgehalts von Eisen=Silicium-Zirkon-Legierungen.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Eisen-Silicium-Zirkon-Legierungen
mit vermindertem Siliciumgehalt und besteht in der `'Weiterverarbeitung insbesondere
der Legierungen, bei denen ein niedriger Kohlenstoffgehalt dadurch erzielt wurde,
daß der Siliciumgehalt den Zirkongehalt übersteigt. Die deutsche Patentschrift 400
199 und die französische Patentschrift 553 467 beschreiben derartige Legierungen
und ein zu ihrer Herstellung dienendes Verfahren. Dieses bekannte Verfahren geht
davon aus, daß die Legierung für bestimmte Zwecke, z. B. als Zuschlag zu geschmolzenem
Stahl, nur mit Vorteil verwendbar ist, - wenn der Kohlenstoffgehalt niedrig ist.
Aber nicht weniger nachteilig für diesen Zweck als ein zu hoher Kohlenstoffgehalt
ist ein zu hoher Siliciumgehalt, weil hierdurch zu viel Silicium in das Stahlbad
gelangt.
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Die Erfindung bezweckt daher, den Siliciumgehalt der bekannten Legierungen
zu vermindern, und zwar zweckmäßig so weit, daß er unter den Zirkongehalt fällt,
ohne daß die vorteilhaften Eigenschaften der Legierungen, insbesondere der geringe
Kohlenstoffgehalt, verlorengehen.
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Der Erfindungszweck wird dadurch erreicht, daß die Legierung mit einem
alkalischen Lösungsmittel für Silicium, z. B. mit einer Lösung eines Alkalihydrats
oder Alkalikarbonats oder dem Hydroxyd eines Erdalkalimetalls behandelt wird.
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Die allgemeinen Bedingungen dieses Verfahrens, also die Art des Alkalis
oder Erdalkalis, die Konzentration- seiner Lösung, die Menge des Lösungsmittels,
der Zerkleinerungsgrad der Legierung, die Temperatur während der Behandlung, die
Zusammensetzung der behandelten Legierung usw., können in weiten Grenzen verändert
werden. So ist z. B. K atriumhydroxyd billig zu beschaffen und mit gutem Erfolge
zu verwenden. Empfehlenswert sind ro- bis 30prozentige Lösungen, es können aber
auch höhere und niedrigere Konzentrationen angewendet werden. Auch ist es zweckmäßig,
sich eines Alkaliüberschusses von 50 Prozent zu bedienen.
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Wenn die Legierung fein gepulvert und vor der Behandlung mit dem Lösungsmittel
mit einem Hundertmaschensieb gesiebt wird, so wird die Entfernung des Siliciums
beschleunigt. Aber eine so feine Zerkleinerung ist nicht unbedingt erforderlich,
da festgestellt worden ist, daß unter bestimmten Bedingungen die Legierung, wenn
sie nur zu Klumpen zerkleinert ist, unter der Wirkung des Lösungsmittels zerfällt.
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Das Verfahren kann bei Raumtemperatur ausgeführt werden. Im allgemeinen
aber gilt als Regel, daß eine stärkere Lösung, ein größerer Überschuß des Lösungsmittels,
eine feine Zerteilung der zu behandelnden Legierung und höhere Temperaturen die
Lösung des Siliciums beschleunigen. Ausführungsbeispiele. z. Eine Legierung mit
einem Gehalt von 43,9 Prozent Silicium, 35,=4 Prozent Zirkon und etwa 16 Prozent
Eisen wird mit einer 2oprozentigen
Lösung von Natriumhydroxyd behandelt.
Das erhaltene Erzeugnis enthielt nur noch 37,9 Prozent Silicium neben q.4,=7
Prozent Zirkon.
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2. Ioo g einer Legierung mit einem Gehalt an 47,6o Prozent Silicium,
q.3,52 Prozent Ziikon und 5,99 Prozent Eisen wurden so fein gemahlen, daß
sie durch ein Hundertmaschensieb hindurchgehen, und es wurde langsam eine 3oprozentige
Alkalihydroxydlösung zugesetzt, die etwa 45 g Natriumhydroxyd enthielt. Nachdem
die Legierung in der Ätzalkalilösung etwa z/2 Stunde nach dem letzten Zusatz auf
9o° C gehalten worden war, waren 2r'-/2 g der Legierung gelöst, die o,2 g Zirkon
enthielten. Der ungelöste Rückstand enthielt 55I3 Prozent Zirkon, 34,6o Prozent
Silicium und 5,74 Prozent Eisen. Das Verhältnis von Silicium zu Zirkon war also
von I,og: = auf o,63: = vermindert.
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Die in den obenerwähnten Druckschriften beschriebenen Legierungen
enthalten gewöhnlich bedeutende Mengen an Eisen; der Eisengehalt kann aber durch
geeignete Maßnahmen vermindert werden.
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Dieser Umstand ist deshalb von Bedeutung, da ein niedriger Eisengehalt
die Entfernung des. Siliciums nach dem beschriebenen Verfahren erleichtert. Man
kann annehmen, daß der günstigste Eisengehalt für die Entfernung des Siliciums nach
dem vorliegenden Verfahren durch folgende Berechnung bestimmt wird.
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Das Gewicht des in. der Legierung enthaltenen Zirkons wird mit o,6
multipliziert und das Produkt von dem ebenfalls in der Legierung enthaltenen Siliciumgewicht
abgezogen. Die so erhaltene Differenz soll etwa dem dreifachen Gewicht des Eisens
entsprechen.
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Das Eisen bleibt in dem unlöslichen Teil der Legierung zurück.
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Wenn das Enderzeugnis einem Stahlbad zugefügt werden soll, ist ein
Gehalt an metallischem Eisen ohne Bedeutung.
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Das Eisen kann aber auch vollständig oder teilweise entfernt werden,
z. B. durch Auslaugen mit irgendeinem Lösungsmittel, das, wie z. B. verdünnte Schwefelsäure,
das Eisen vorzugsweise angreift.
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Unter günstigen Bedingungen ist es möglich, aus den in Betracht kommenden
Legierungen so viel Silicium zu entfernen, daß der Gehalt an Silicium 6o Prozent
des Zirkongehaltes nicht übersteigt.