DE500982C

DE500982C - Verfahren zum Erzeugen von kohlenstoffarmem, mit Chrom oder Mangan legiertem Eisen oder Stahl

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Publication number: DE500982C
Application number: DEH113682D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1927-02-09
Filing date: 1927-10-27
Publication date: 1930-06-27

Description

Verfahren zum Erzeugen von kohlenstoffarmem, mit Chrom oder lWangan legiertem Eisen oder Stahl Die Erfindung bezieht sich auf Verfahren zur Erzeugung von koh lenstoffarmen, mit Chrom oder Mangan legiertem Eisen oder Stahl, bei denen das Eisen ganz oder teilweise aus Eisenoxyd o. dgl. reduziert wird und die Legierungsbestandteile in der Form von reichen Chrom- oder Manganlegierungen zugesetzt werden. Unter Eisenoxyd soll nicht nur reines Fee 03 verstanden weiden, sondern jedes Eisenoxyd einschließlich der Eisenerze o. dgl.
Die Erfindung wird hauptsächlich gekennzeichnet durch den Zusatz von Chrom- oder Manganlegierungen im Überschuß, wobei dieser Überschuß als Reduktionsmittel für das Eisenoxyd und nach seiner Oxydation zur Bildung einer erheblichen Menge einer Schlacke dient, die reich an Chrom- oder Manganoxyd ist, und die eine Frischung unter Oxydation des Kohlenstoffs bewirkt.
Die Verwendung sowohl von Chromerz als auch von Eisenoxyd zum Frischen von Ferrochrom ist seit langem bekannt. Bei der Erfindung wird zwar dieser bekannte Frischvorgang verwendet; die Neuheit des Verfahrens liegt aber nicht in diesem Vorgang an sich, sondern in der gleichzeitigen Benutzung von Chrom bzw. Mangan als Legierungs- und Reduktionsmittel unter solchen Bedingungen, daß hierbei oxydiertes Chrom bzw. Mangan die Bildung einer zur Frischung der neugebildeten Legierung in bezug auf den Kohlenstoffgehalt dienenden Schlacke bewirkt.
Bei Zuführung von Chrom bzw. Mangan als Legierungsmetall zu einem Eisen- oder Stahlbad muß man, wie bekannt, im allgemeinen einen Überschuß an Legierungsmetall verwenden, weil ein Teil des Metalls leicht durch Oxydation verlorengeht. Bei den bisherigen Verfahren hat man immer versucht, diesen Verlust so klein wie möglich zu halten. Eine chromoxydreiche Schlacke ist bei derartigen Verfahren nicht gebildet worden. Das oxydierte Chrom ist infolgedessen als Verlust zu betrachten. Die Zusammensetzung und Temperatur der Schlacke ist auch im übrigen nicht so abgepaßt worden, daß eine nennenswerte Frischung stattfinden konnte. Man hat deswegen immer damit rechnen müssen, daß sich der mit dem Zusatzmetall zugeführte Gesamtkohlenstoffgehalt in dem legierten Eisen oder Stahl wiederfindet.
Bei dem Verfahren gemäß der Erfindung wird dagegen absichtlich eine erhebliche Oxydation des Chroms bzw. des Mangans herbeigeführt. Dieser Oxydationsvorgang wird nach der Erfindung ausgenutzt zur Gewinnung der Gesamtmenge oder eines wesentlichen Teils des Eisengehalts des legierten Eisens oder Stahls durch Reduktion von Eisenoxyd sowie auch zur Bildung einer Schlacke, die eine Frischwirkung auf das legierte Eisen oder Stahl bezüglich des Kohlenstoffs ausübt. Da die Bildungswärme des Chromoxyds erheblich größer ist als die für die zu reduzierende Eisenoxydmenge erforderliche Wirme, wird durch die Reaktion .eine beträchtliche Wärmemenge dem Prozeß zugeführt. Die gebildete Schlacke erhält einen hohen Gehalt an Cr2 03 bzw. Mn 03 und da dieser Cr2 03-Gehalt durch Oxydation von Chrom anstatt wie bei den bekannten Verfahren zur Frischung von Ferrochrom durch Zugabe von Chromerz erhalten worden ist, erreicht man bei dem neuen Verfahren den Vorteil, daß die Zusammensetzung der Schlacke sich viel leichter dein Frischvorgang anpassen läßt als bei den bekannten Verfahren, bei dem zusammen mit dem Chromoxyd des Erzes immer ein erheblicher Anteil an Gangartbestandteilen zugeführt wird. Nach der Erfindung hat man es in der Hand, den Chromoxydgehalt der Schlacke weit über den Chromgehalt der Chromerze zu steigern. Das oxydierte Chrom kann also gemäß der Erfindung als ein Erzeugnis zurückgewonnen werden, das sogar wertvoller ist als das handelsübliche Chromerz.
Wegen der Frischwirkung der Schlacke kann man bei dem neuen Verfahren die erheblich billigeren Ferrochrom- und Ferromanganlegierungen mit hohem Kohlenstoffgehalt auch in den Fällen, in denen ein kohlenstoffarmes Eisen oder Stahl hergestellt werden soll, verwenden.
Durch Auswahl eines Rohguts mit geringem Gehalt an anderen schlackenbildenden Bestandteilen wird das Verfahren vorzugsweise in der Weise geregelt, daß die Schlacke einen so hohen Anteil an Chrom- oder Manganoxyden enthält, daß -sie einen sehr wertvollen Rohstoff zur Erzeugung hochwertiger Chrom- oder Manganlegierungen bildet. Das verwendete Eisenoxyd, Eisenerz o. dgl. soll deshalb ziemlich reich an Oxyden des Eisens, dagegen arm an Kieselsäure sein. Mit Vorteil können aufbereitete Erzkonzentrate verwendet -werden, und diese können vor der Verwendung durch Sintern oder Brikettieren in bekannter Weise in Stückform gebracht werden. Auch die Chrom- oder Manganlegierung soll vorzugsweise arm an Silizium sein. Wenn das Rohgut besonders sorgfältig ausgewählt wird, kann durch Verwendung von im Überschuß zugefügten Chrom- oder Manganlegierungen, als einzigem Reduktionsmittel in diesem Verfahren, eine Schlacke erzeugt werden, die nur einen geringen Prozentsatz an Mesel@äure, dagegen einen selbst 9o% übersteigenden Gesamtanteil an Oxyden des Eisens, des Chroms oder des Mangans enthält, und die demgemäß ein erheblich wertvolleres Rohgut bildet als die zur Zeit handelsüblichen Chrom- oder Manganerze. Selbst wenn man in der Regel mit geringeren Prozentsätzen dieser Oxyde in der Schlacke zufrieden ist, soll die Zusammensetzung der Beschickung vorzugsweise noch so gewählt werden, daß die Schlacke nicht geringere Anteile an Chrom- oder Manganoxyden enthält als die handelsüblichen Chrom- und Manganerze, daß also der Chrom- oder Mangangehalt in der Schlacke 3o bis 5o% oder mehr beträgt. Wenn die Reduktion nur durch Chrom oder Mangan bewirkt wird, soll die Kieselsäure in der Schlacke vorzugsweise nicht --,o% übersteigen. In manchen Fällen wird zur Erzielung eines geringen Schwefelgehaltes in dem Eisen oder Stahl der Zusatz von kalkhaltigen Stoffen notwendig sein. Die Menge dieses Zusatzes soll. aber auf die für den beschriebenen Zweck notwendige Höhe begrenzt sein.
Da die bei dem Verfahren erzeugte Schlacke regelmäßig einen hohen Anteil von Oxyden des Chroms oder Mangans enthält, ist es möglich, eine Reaktion zwischen diesen Oxyden und den Karbiden entsprechender Metalle dadurch hervorzurufen, daß man die Temperatur der gebildeten Schlacke so hoch hält, daß eine entkohlende Wirkung stattfindet. Demgemäß kann nach dem neuen Verfahren ein kohlearmes Erzeugnis erzielt werden, selbst dann, wenn Chrom- oder Manganlegierungen mit einem hohen Kohlenstoffgehalt verwendet werden, z. B. 6 bis io% Kohlenstoff. Wenn eine besonders weitgehende Entkoh Jung gewünscht wird, soll die das legierte Eisen. oder Stahl überdeckende Schlacke nach der Reduktion und vor dem Abstechen hoch überhitzt werden, weil hierdurch der Frischvorgang erleichtert wird.
Um das Frischen zu erleichtern, können Zumischungen in der Beschickung vorhanden sein, die den Schmelzpunkt der Schlacke erhöhen, z. B. eine größere oder geringere Menge von Magnesiumoxyd enthaltendem Stoff.
Bei einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Teil des Eisenoxyds mittels besonders zugesetzten kohlenstoffhaltigen Gut, beispielsweise Holzkohle, Koks, .Anthrazit, reduziert werden; derartige Stoffe werden dann gemeinsam mit dem chrom- oder manganhaltigen Reduktionsmittel verwendet. Auch ein Teil des Eisens kann in metallischer Form zugefügt werden, beispielsweise geschmolzen oder in Form von Spänen.
Wenn chromoxydhaltige Eisenerze in dem Verfahren verwendet werden, wird ihr Chromgehalt als Bestandteil der Schlacke erhalten und kann deshalb nutzbar gemacht werden. Andere Legierungsbestandteile als Chrom oder Mangan können ebenfalls zugesetzt werden. Man kann beispielsweise Nickel zusetzen, indem .man es entweder in metallischem Zustand oder als Oxyd zuführt, das während des Verfahrens reduziert wird.
Das neue Verfahren kann entweder in den üblichen elektrischen Stahlöfen oder auch in elektrischen Reduktionsöfen ausgeführt werden, wie sie bei der Erzeugung von Eisenlegierungen durch Reduktion von Oxyden, Karbiden o. dgl. verwendet werden. Die Ofensohle muß dann aus anderem Stoff bestehen als Kohlenstoff, beispielsweise aus Magnesit oder Chromit, und muß vorzugsweise von unten gut mittels Luft gekühlt werden.
Die Beschickung wird vorteilhaft chargenweise niedergeschmolzen, sie wird hierbei entweder auf einmal nach dem Abstechen oder nach und nach in kleineren Mengen zugeführt. Die Bestandteile der Beschickung können entweder vollständig oder teilweise in fein verteiltem Zustand innig gemischt und zu Briketten o. dgl. geformt werden. Die hochprozentige Chrom- oder Manganlegierung kann auch in geschmolzenem Zustand beispielsweise unmittelbar aus dem Ofen zugeführt werden, in dem sie hergestellt wurde.
Nach dem neuen Verfahren können kohlenstoffarme Eisen- und Stahllegierungen mit einem hohen Anteil anderer Metalle mit Vorteil erzeugt werden, beispielsweise mit 2o bis 3o% oder mehr Chrom, Nickel-Chromstahl, rostfreies Eisen oder Stahl mit ungefähr io bis i 5 % Chrom und auch Legierungen, die nur wenige Prozente Chrom enthalten. Das gleiche gilt für Manganlegierungen.
Ausführungsbeispiel: Zusammensetzung der Beschickung bei der Erzeugung von Chromstahl mit ungefähr i 5 % Cr.
Brikette, enthaltend i 15o kg Eisenerzkonzentrat, 40o kg Ferrochrorn, i2o kg Holzkohle und Bindemittel, Holzkohle in Stücken 15o kg.
Das Verhältnis zwischen der zu oxydierenden Menge an Chrom oder Mangan und der Menge, die mit dem Eisen oder Stahl legiert wird, kann in weiten Grenzen verändert werden. Die oxydierte Menge Chrom oder Mangan soll aber in der Regel einen erheblichen Teil, beispielsweise ein Drittel oder mehr, der Gesamtmenge des zugeführten Chroms oder Mangans betragen, so daß eine für die Frischung hinreichende Menge von Chrom- oder Manganschlacke gebildet wird.
Unter reichen Chrom- oder Manganlegierungen sind hier Legierungen mit einem erheblich höheren Anteil an Chrom oder Mangan zu verstehen, als in dem erzeugten legierten Eisen oder Stahl enthalten ist. So können die handelsüblichen Ferrochromlegierungen mit ungefähr 6o bis 70% Chrom und Ferro-Mangan-Legierungen mit 8o% Mangan verwendet werden. Es können aber in vielen Fällen höhere Prozentsätze an Eisen verwendet werden als gewöhnlich in solchen handelsüblichen Legierungen enthalten sind.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Erzeugen von kohlenstoffarmeni mit Chrom oder Hangan legiertem Eisen oder Stahl durch Reduzieren von Eisenoxyd o. dgl. enthaltendem Gut, wobei Chrom oder Mangan in der Form hochprozentiger kohlenstoffhaltiger Chrom- oder Manganlegierungen zugesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Legierungszumischungen im Überschuß zugesetzt werden, und daß dieser Überschuß zur vollständigen oder teilweisen Reduktion des Eisenoxydes, sowie nach seiner Oxydation zur Bildung einer an Chrom- oder Manganoxyd reichen Schlacke benutzt wird, die eine Frischung unter Oxydation des Kohlenstoffes bewirkt.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß außer dem Chrom-oder manganhaltigen Reduktionsmittel auch kohlenstoffhaltiges Reduktionsmittel verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß auch metallisches Eisen zugesetzt wird.
4. Verfahren nach Anspruch i bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß ein Rohgut verwendet wird, das im Vergleich zur Menge des verwendeten Chrom- oder manganhaltigen Reduktionsmittels einen so geringen Anteil an schlackebildenden Stoffen enthält, daß die gebildete Schlacke ungefähr den gleichen oder einen höheren Prozentsatz an Chrom oder Mangan enthält, wie die handelsüblichen Chrom-oder Manganerze (etwa 3o bis 5o% oder mehr).
5. Verfahren nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohgut mit so geringem Kieselsäure- oder Siliziumgehalt verwendet wird, daß die gebildete Schlacke weniger als 200,'o KieSelsäure enthält.
6. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Chrom- oder Manganlegierung ganz oder teilweise als Bestandteil von Briketten zugesetzt wird, die auch Eisenoxyd enthalten.