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Verfahren zur Erzeugung von Titanlegierungen in flüssiger, zur gleichmäßigen
Verteilung in Metallbädern geeigneter Form Gegenstand des vorliegenden Patentes
bildet ein Verfahren zur Herstellung von Titanlegierungen in geschmolzener Form.
Es ist bekannt, daß man zur Herstellung von Titanlegierungen, z. B. Ferratitan,
auf alutninothermischein Wege das aluminothermische Gemisch vor dein Beginn der
Reaktion auf mehrere hundert Grad erhitzen muß, um eine genügende Reaktionstemperatur
zu erhalten und so eine gießfähige Schmelze zu gewinnen. Diese Maßnahme führt praktisch
zum Ziel, wenn es sich um geringe Mengen von Titanschmelze handelt, ebenso wie man
auch geringe Mengen Titan dadurch in Eisenbäder einzuführen versucht hat, daß man
das Titanthermit in geeigneter Weise, z. B. in Büchsen eingeschlossen, unter die
Oberfläche des Metallbades eingeführt hat. Beide Maßnahmen, die also darauf ausgehen,
durch Zuführung äußerer Wärme Titanschmelzen herzustellen, die sich in flüssigen
Metallbädern verteilen lassen, lassen sich aber praktisch nicht durchführen, wenn
es sich um große Ausmaße von Schmelzoperationen handelt, bei denen Hunderte von
Kilo Titanlegierung im Schmelzzustand gewonnen werden müssen. Es ist praktisch geradezu
unmöglich, derartige Mengen in eingeschlossenen Portionen unter die Oberfläche des
mit Titan zu versehenden geschmolzenen Metallbades zu bringen, noch ist es möglich,
derartige Mengen vor der Einleitung der aluminothermischen Reaktion gleichmäßig
auf mehrere hundert Grad zu erhitzen. Die Schwierigkeit liegt darin, daß das durch
Titan zu veredelnde Metallbad, z. B. ein Stahlbad, in einem gegebenen Moment so
weit fertiggestellt ist, daß der Titanzusatz erfolgen kann oder vielmehr erfolgen
muß und daß die Titanschmelze, um die bei Titan besonders stark auftretenden Abbrände
nach Möglichkeit auszuschalten, gerade in dem Moment fertig und an Ort und Stelle
sein muß, wo das Stahlbad zur Aufnahme der Titanschmelze bereit ist. Es kann also
weder die Titanschmelze an einem anderen Ort noch zeitlich vor der Fertigstellung
des Stahlbades hergestellt werden, denn infolge des damit bedingten Abbrandes und
den übrigens großen Schwierigkeiten des Transportes würde das Verfahren wirtschaftlich
geradezu unmöglich werden. Es ist vielmehr eine Notwendigkeit, die Titanschmelze
genau zu dem Zeitpunkt, wo sie gebraucht wird, fertigzustellen, und zwar nach einem
Verfahren, das zu jeder beliebigen Zeit und mit genau bemeßbarer Reaktionsdauer
und Ausbeute und räumlich in der Nähe des das zu veredelnde Metall enthaltenden
Behälters, sei es Ofen oder Pfanne, abgewickelt werden kann. Wenn man diesen Gedanken
folgend
versucht, die Titanschmelze aluminothermisch herzustellen,
so findet man, daß ohne vorherige Vorwärmung des aluminothermischen Gemisches eine
Bußfähige Titanschmelze nicht gewonnen wird. Andererseits ist, wie oben bereits
betont, aus praktischen Gründen die Erwärmung großer Mengen aluminothermisch en
Gemisches an der Verbrauchsstelle nicht ausführbar und gestattet auch nicht die
notwendige Ingangsetzung der Reaktion bzw. Herstellung der Titanschmelze zu einer
genau gegebenen Zeit. Es wurde nun gefunden, daß die aluminothermische Abscheidung
von Titan ev t1. im Gemisch mit anderem Metall gelingt, wenn man die Reaktionsenergie
des aluminotherrnischen Gemisches durch geeignete Zusätze erhöht. Es ist auch weiter
bereits zur Energiesteigerung vorgeschlagen, dem aluminothermischen Gemisch sauerstoffabgebende
Körper zuzusetzen, die gleichzeitig die Flüssigkeit der Schlacke erhöhen und diese
leichter schmelzbar machen sollen. Zu diesem Zweck sind Chlorate, Perch:lorate,
Persulfate und Superoxyde vorgeschlagen, insbesondere Superoxyde der Alkalien und
Erdalkalien, und es ist als Vorzug für diesen Vorschlag hervorgehoben worden, daß
die mit Sauerstoff verbundenen Metalle (Alkalimetalle usw.) restlos in die Schlacke
gehen und daher den zu erzielenden Titanregulus nicht störend verändern. Zudem soll
durch die Erhöhung der Flüssigkeit der Schlacke das Zusammenfließen der einzelnen
Metallteile zum R egulus erleichtert werden. Diesem Verfahren haften verschiedene
Unannehmlichkeiten an, die teils auf die Beeinflussung der Schlacke durch die Alkalimetalle,
teils auf die Verdampfung der Alkalimetalle bzw. ihrer Salze zurückzuführen sind.
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Nach der vorliegenden Erfindung soll die Reaktionsenergie des Titan
liefernden aluminothermischen Gemisches dadurch gesteigert und somit die Gewinnung
flüssiger Titanschmelzen gesichert werden, daß dem aluminothermischen Gemisch solche
sauerstoffabgebende Verbindungen zugesetzt werden, 'die ebenfalls möglichst leicht
Sauerstoff abgeben und im übrigen zweckmäßig solche Verbindungen sind, bei denen
der Sauerstoff an Bestandteile gebunden ist, die als veredelnde Zusätze in dem zu
behandelnden 2Tetallbad willkommen sind.
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Zu diesem Zweck werden nach der Erfindung Chromate verwendet, und
zwar vorzugsweise Chromate der Schwermetalle, die als Veredelungsmetalle für Eisenbäder
verwendet werden. Verwendet man z. B. Chromate der Alkalien oder alkalischen Erden,
so geht allerdings nur das reduzierte Chrom in den Titanregulus. Das Alkali bzw.
Erdalkali geht, in die Schlacke oder geht in Dampfform fort. In diesem Fall würde
also als Veredelungsmetall lerliglich das Chrom in den Titan-bzw. Ferrotitanregulus
hineingehen. Verwendet man dagegen die Chromate der als Zulegierungsinetalle zum
Eisen bekannten Metalle, wie Eisen, Nickel, Kobalt, Mangan, Uran, Wolfram, Molybdän,
Vanadium usw., so geht nicht nur das aus dem Chromat stammende Chrom, sondern auch
das mit der Chromsäure im Chrömat verbundene Metall in den Regulus hinein. Es fallen
in den Rahinen der hier zu verwendenden Chromate auch die Chromate des Eisens und
des Chromoxydes, bei denen selbstverständlich dann der Titan- bzw. Ferrotitanregulus
lediglich durch Chrom angereichert wird. Durch Zusah derartiger Chromate zum aluminothermischen
Titan bzw. Ferrotitangemisch ist ein sowohl wirtschaftlich günstiger wie auch technisch
bequem durchführbarer Weg gegeben, um ohne Schwierigkeiten homogene, flüssige Titan-
bzw. Ferrotitanschmelzen zu erhalten, die keine Störungsmetalle enthalten, sondern
durch ihren Gehalt an Veredelungsmetallen die Möglichkeit geben, außer dem Titan
auch die sonstigen Veredelungsmetalle dem Stahlbad zuzuführen.
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An Stelle von Chromaten oder im Gemisch mit ihnen können auch die
Salze anderer Metallsäuren, soweit diese Metalle als Veredelungsstoffe für Stahlbäder
in Frage kommen, verwendet werden, also z. B. Wolfrainate, Manganate, Permanganate,
Uranate u. dgl., und zwar ebenfalls wieder in Form ihrer Salze mit in die Schlacke
gehenden oder sich verflüchtigenden Metallen oder besser mit solchen Metallen, die
ihrerseits als Schwermetalle reduziert werden und als Veredelungsmetalle in den
Regulus gehen. Die so gewonnenen Titanschmelzen sind nicht nur zur Veredelung von
Eisenbädern, sondern auch für andere Bäder, wie Kupferbäder, Nickelbäder u. dgl.,
geeignet, wobei dann bei der Herstellung der aluminotherm@ischen Gemische z. B.
nicht vom Titaneisenstein, sondern von Titanaten derjenigen Metalle ausgegangen
wird, welche Grundbestandteil oder Teil des Bades sind.
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Zu dem Zweck, aluminothermische titaneisenhaltige Gemische zur intensiveren
Reaktion zu bringen, hat man bereits Zusätze von gegenüber eisenoxydsauerstoffreicheren
Oxyden, wie Braunstein und Manganoxyduloxyd, gemacht. Wenn auch diese beiden Verbin-
i düngen der Konstitutionsformel nach als Metallsäuren bzw. Salze einer Metallsäure
aufgefaßt werden können, so haben sie in ihrem physikalischen Charakter gar keine
Säureähnlichkeit, und zwar weder das Man- a gansuperoxyd noch das nur theoretisch
als Manganomanganit anzusprechende Manganoxyduloxyd.
Auf die Verwendung
dieser beiden Stoffe wird in dem vorliegenden Patent kein Schutz begehrt.