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Verfahren zur Gewinnung von im flüssigen Zustande benutzbaren Titaneisenlegierungen
In der deutschen Patentschrift 235461 ist angegeben, daß eine Legierung von Titan,
Eisen und Aluminium mit den Gehalten von etwa 15 bis 35 °/o Titan, mindestens etwa
1,5 bis 3,5 °/o Aluminium, Rest Eisen auf aluminothermischem Wege hergestellt werden
kann, und daß ihre praktische Bedeutung darin bestehe, daß sie im Gegensatz zu anderen
Ferrotitanlegierungen von flüssigem Eisen gut aufgenommen wird.
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Die Herstellung dieser Legierung auf aluminothermischem Wege gelingt
mit wirtschaftlichem Erfolge erst dann, wenn man, was ebenfalls bekannt ist, das
Reaktionsgemisch vorwärmt, da dann seine Eigenwärme additiv zu der Reaktionswärme
hinzutritt und diejenigen Energiemengen erhöht, die zur Reduktion der Titansäure
erforderlich sind und aufgewendet werden müssen. -Dieses aluminothermische Verfahren
war bisher der einzige Weg, praktisch kohlefreies Ferrotitan zu erhalten. Obgleich
aber diese Ferrotitanlegierung der Technik seit Jahren zur Verfügung gestanden hat,
ist ihre Verwendung nicht in einem der Bedeutung des Titans als Eisenverbesserer
gerecht werdenden Umfange erfolgt, weil ihre Legierungsfähigkeit immer noch zu wünschen
übrigließ.
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Sorgfältige auf diesem Gebiet durchgeführte Forschungsarbeiten haben
die Erkenntnis gebracht, daß sich Ferrotitanlegierungen leicht in flüssiges Eisen
gleichmäßig einführen lassen, wenn man sie den Eisenschmelzen in flüssiger Form
zusetzt. Beim Einschmelzen von Ferrotitan muß aber ein hoher Abbrand in Kauf genommen
werden, und es ergibt sich überdies hierbei fast unvermeidlich eine Verunreinigung
der Legierung durch Kohlenstoff, der das Titan seiner für Eisenlegierungen wertvollsten
Eigenschaften beraubt.
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Durch die vorliegende Erfindung ist es möglich geworden, aluminothermische
Mischungen zur Erzeugung von Ferrotitan herzustellen, die ohne Vorwärmung abbrennen
und daher gestatten, in jedem Stahlwerk flüssiges Ferrotitan zu jeder beliebigen
Zeit zur Verfügung zu stellen.
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Die bisher benutzten aluminothermischen Mischungen zur Herstellung
von Ferrotitan bestehen im wesentlichen aus Titaneisenstein, geglühtem Eisensinter
und Aluminium in einer durch Erfahrung festzustellenden Körnung. Das heißt also,
es ist einer aluminothermischen Mischung aus Titaneisenstein und Aluminium eine
gewisse Menge einer normalen Eisenoxyd-Aluminiummischung hinzugefügt worden, um
das Wärmedefizit der Titaneisenstein-Aluminiummischung durch den W ärmeüberschuß
der normalen Eisenoxyd-Aluminiummischung auszugleichen. Um diesen Ausgleich zu erreichen
und den für einen flotten Verlauf der Reaktion erforderlichen Wärmeüberschuß zu
schaffen, ist aber ein verhältnismäßig großer Zusatz von normaler Eisenoxyd-Aluminiummischung
notwendig. Trotzdem gelingt es aber nicht, die Reaktion ohne Vorwärmung zu einem
energischen Ablauf zu bringen. Wollte man der aluminothermischen :Mischung so viel
normale
Eisenoxyd-Aluminiummischung hinzufügen, wie zur Erreiclüng
dieses' Zieles.'-. erforderlich wäre, so würde ein Ferrotitan entstehen, welches
nur einen geringen Gehalt an Titan besitzt, und es würde andererseits der Gehalt
des Ferrotitans an Eisen, welches durch Aluminium aus seinen Oxyden reduziert worden
ist, sehr hoch werden und die Unkosten für die Erzielung eines Kilogramms Titan
steigern.
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Wendet man dagegen an Stelle von normaler Eisenoxyd-Aluminiummischung
als Quelle für den erforderlichen Wärmeüberschuß die Reaktion von Aluminium mit
einem gegenüber Eisenoxyd sauerstoffreicheren '.Metalloxyd, z. B. Mangansuperoxyd
oder Manganoxyduloxyd, an, so ergibt sich ein wesentlich größerer Wärmeüberschuß
je Kilogramm Aluminium, welches beispielsweise in einer Mangansuperoxyd-Aluminiummischung
zur Reaktion kommt; d. h. also, man kann. mit wesentlich geringerem Aufwand an Aluminium
die aluminothermische Mischung zur Erzeugung von Ferrotitan derart zusammensetzen,
daß die Reaktion ohne Vorwärmung des Reaktionsgemisches mit hoher Energie verläuft.
Auf diesem Wege gelingt es, Ferrotitanlegierungen zu erzeugen, welche beispielsweise
die Zusammensetzung haben: etwa 30 °/o Titan - -_ 15 bis 2o °/o Mangan -
50 °/o Eisen (letzteres aus dem Titaneisenstein stammend). Der Gehalt dieser Legierung
an Mangan bewirkt überdies eine deutlich in Erscheinung tretende Erniedrigung der
Schmelztemperatur des bei diesem Vorgang erfolgenden Ferrotitans.
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Setzt man durch die Einführung von Mangan in die Ferrotitanlegierung
deren Schmelztemperatur erheblich herab und erniedrigt auch gleichzeitig durch diejenigen
Anteile von Manganoxyden, die bei der Reaktion nicht vollständig reduziert werden,
die Schmelztemperatur der Schlacke, so ergibt sich der bereits erwähnte wesentlich
günstigere Verlauf der Reaktion. Es wird hiermit ein erheblicher technischer Fortschritt
erzielt, da große Mengen von aluminothermischen Mischungen zur Erzeugung von Ferrotitan
in Stahlwerken nur dann verwendet werden können, wenn es möglich ist, sie ohne Vorwärmung
rasch die Reaktion beendigen zu lassen.
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Ein wirtschaftlicher Vorteil ergibt sich bei dieser Zusammensetzung
der aluminothermischen Mischung noch dadurch, daß im Vergleich mit der bisherigen
Durchführung der aluminothermischen Ferrotitanreaktion das zur Verwendung gelangende
Aluminium nicht nur zur Reduktion von Titansäure und Eisenoxyd verbraucht wird,
sondern daß im Verlauf dieser Reaktion dem erschmolzenen Ferrotitan auch 15 bis
2o°/, kohlenfreies (aluminothermisch hergestelltes) Mangan einverleibt werden, dessen
Gewinnung bei der Gesamtkalkulation günstig in Erscheinung tritt: Es kann deshalb
bei dieser neuen Art der aluminothermischen Mischung zur Erzeugung von Ferrotitan
der Preis, je des auf die Gewichtseinheit erzeugten Titans umgerechnet, in beachtenswertem
Maße erniedrigt werden.