DE657218C

DE657218C - Verfahren zur Herstellung von Zirkonlegierungen

Info

Publication number: DE657218C
Application number: DEE45980D
Authority: DE
Original assignee: ELECTRO METALLURG CO
Current assignee: ELECTRO METALLURG CO
Priority date: 1934-05-16
Filing date: 1934-09-07
Publication date: 1938-02-26
Also published as: FR778122A; US1996037A; GB427076A

Description

Verfahren zur Herstellung von Zirkonlegierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Zirkonleb ersingen, und zwar insbesondere ein Verfahren zur fortlaufenden Erzeugung von Zirkon-Silicium-Legierungen.
Es ist bekannt, daß Zirkon-Silicium-Legierungen, -die mindestens so viel Silicium wie Zirkon enthalten, im elektrischen Ofen gewonnen werden können, indem eine Mischung von Zirkonerzen und Kieselerde mit Kohlenstoff reduziert wird. Es ist ferner bekannt, daß eine @erhebliche Menge von Zirkoncarbid erzeugt wird, wenn Kieselerde u,-ad Zirkon in solchem Verhältnis gemischt werden, daß eine ;mehr Zirkon als Silicium enthaltende Legierung entsteht; das Zirkoncarbid setzt sich auf dem Ofenherd als harte, dichte und praktisch nicht schmelzbare Masse ab, -die das Abstechen bzw. Entleeren des Ofens unmöglich macht. Infolgedessen war .es bisher auf diese Weise praktisch unmöglich, in größeren Mengen mit einem solchen Verfahren begierungen zu erzeugen, die mehr Zirkon .als Silicium enthalten, obwohl eine Nachfrage nach solchen Legierungen besteht.
Um Legierungen zu erhalten, die mehr Zirkon als Silicium enthalten, hat man bereits vorg:eschla.gcn,eine Zirkonverbndung mit einem kohlenstoffhaltigen Stoff zu reduzieren Lind gleichzeitig in, derselben enCharge eine solche Menge von Silicium auszutreiben, daß zunächsteine wenig Kohlenstoffenthaltende Legierung mit einem größeren. Gehalt an Silicium als an Zirkon entsteht, aus der dann das Silicium mit einem alkalischen Lösungsmittel entfernt wurde. Abgesehen davon, daß es sich bei diesen bekannten Verfahren nicht um ein umschichtiges Arbeiten im Sinne des vorliegenden Verfahrens handelt, ist festgestellt wurden, daß der sich in der oben beschriebenen Weise bildende Zirkoncarbidsatz zersetzt und in Form einer Legierung entfernt werden kann, die mehr Silicium als Zirkon enthält. Das wird dadurch erzielt, daß der Ofen mit einer gegenüber dem Zirkonerz verhältnismäßig großen Menge Kieselerde beschickt wird. Dieser Erfolg überrascht um so mehr, wenn die Festigkeit und Feuerbeständigkeit des Zirkoncarbids berücksichtigt wird.
Um die verwendeten Öfen für einen längeren ununterbrochenen Betrieb verwendbar zu machen, um also die Herstellung von Zirkonlegierungen im Großbetrieb wirtschaftlicher zu gestalten, wird erfindungsgemäß das Verfahren zur Herstellung von Zirkonlegieruinge!n dadurch verbessert, daß in einem elektrischen Ofen eine Mischung von Kieselerde und Zirkonerz bzw. einer Zirkonverbindung mit Kohle reduziert wird, wobei die Mischungsanteile so gewählt sind, daß .eine Zirkon:-Siliciu:m-Legierung entsteht, die mehr Zirkon als Silicium .aufweist; dabei sammelt sich in dem Ofen Zirkoncarbid an. Anschließend wird derselbe Ofen mit einer Charge beschickt, die bei Anwesenheit des erwähnten Zirkoinc.Qrbids eine Zirkon-Silicium-Legierung ergibt, in der mehr Silfcium als Zirkon @enthalten. ist; auf diese Weise wird das Zirkoncarbid zersetzt und aus dem Ofenentfernt. Gemäß .einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der zweite Verfahrensabschnitt nach dem Ansanuneln des Zirkoncarbids im -Ofen darin, d.aß in demselbei#.i Ofen mit Kohlenstoff eine Mischung vG3 Zirkonerz oder :einer Zirkonverbindung re ziert wird, .deren Mischungsanteile so gewA sind, daß eine Zirkon,Silicium-Legierung entsteht, -.die mehr Silicium ,als Zirkon -enthält; -dadurch wird das Zirkoncarbid zersetzt und aus dem Ofen entfernt.
Erfindungsgemäß wird dieses Verfahren wiederholt durchgeführt, so daß ständig abwechselnd hintereinander Legierungen entstehen, bei denen das Verhältnis von Zirkon zu Silicium größer bzw. kleiner ist als eins.

Im nachstehenden wird .ein typisches Beispiel für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung angegeben. Eine Ofencharge, die folgende Mischung enthielt:

Zirkonerz . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7o Teile

Kieselerde . . . . . . . . . . . . . . 8o -

Holzkohle . . . . . . . . . . . . . . . .... 45 -

Halbbituminöse Kohle . . . . . . . . 15 -

wurde mehrere Tage hindurch ununterbrochen einem elektrischen Ofen zugeführt. Dias zur Verwendung gelangte Zirkonerz bestand aus einer Mischung gleicher Teile zweier verschiedener Erze, deren Analyse folgende Werte ergab.-

Zr 02 Si02 Fe203

Erz Nr. _ . . 66,03% 19,2o0/0 3,67%

Erz Nr.2 .. 68,79% =9,000/0 4,14'/o

Die während dieses Verfahrens erzeugte Legierung enthielt mehr Zirkon als Silicium; ihre Analyse ergab

Zirkon . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54,73 °/o

Silicium . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39,700 j10

Eisen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3,820/0

Aluminium -j-- Titan . . . . . . . . . . 1,2o 0110

Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . ü,--5-'/"

Nach mehreren Tagen hatte sich so viel Zirkoncarbid :auf dem Ofenherd abgesetzt, daß es außerordentlich schwer war, den Ofen zu entleeren. Es ' wurde nunmehr eine andere Ofencharge verwendet, deren Mischungsbestandteile folgende waren:

Zirkoner2.................... 35 Teile

Kieselerde................... 8o -

Holzkohle .......... ....... 40 -

Halbbituminöse Kohle . . . . . . . . 2o -

Stahlschrott.......... . .. 2o -

Das zur Verarbeitung gelangende Zirkonerz -war dasselbe wie in dem Bersten Verfahrensabschnitt. Die während dieses zweiten Abschnittes erzeugte Legierung enthielt mehr Silicium als Zirkon, die Analyse ergab

Zirkon ....................... 38,170/

Silicium ... . . . . . . . . . . . . . . . 5I,29 %

i'sen . . . . . t . . . . . . . . . . . 8,260/0

CCitan .:....:.... ........ 0,59o/0

Kohlenstoff . . . . . . . . . . . . . . . . - o,260/0

Aluminium ,.... . .... ...... 0,55 °/o

Nachdem der Ofen mehrere Tage in dieser Weise betrieben werden war, hatte sich das angesammelte Zirkoncarbid wieder entfernt, und das Verhältnis von Zirkonerz au Kieselerde wurde in der Ofencharge wieder vergrößert, so daß wieder eine Legierung mit höherem Zirkomgehalt erzeugt wurde.

Soll -der Zirkoncarbidsatz rasch entfernt werden, so kann der Ofen mit einer Charge betrieben werden, die überhaupt kein Zirkonerz enthält. Unter diesen Verhältnissen wird das in der hierbei gewonnenen Legierung vorhandene Zirkon vollständig von dem Ofenherd geliefert. .
Alle Verhältnisse sind in Gewichtsanteilen angegeben.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur terstellung von Zirkonlegierwngen aus Mischungen von Kieselerde und Zirkonerz bzw. aus einer Zirkönverbindung, die in einem elektrischen Ofen mit Kohlenstoff reduziert werden, dadurchgekennzeichnet, daß die Misehungsänteile von Silicium und Zirkönerz so gewählt sind, daß eine mehr Zirkan als Silicium enthaltende Zirkon.-Silicium-Legierung @entsteht und sich Zirköncarbid in dem Ofen absetzt, worauf der 'gleiche Ofen mit einer Charge betrieben wird, die bei Anwesenheit des Zirkoncarbids eine Zirkon-Silicium-Legierung ,entstehen läßt, in der mehr Silicium als, Zirkon enthalten ist, so @daß das Zirkoncrbid zersetzt und :aus dem Ofen entfernt wird.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Absetzen von Zirkoncarbid im Ofen in diesem mit Kohlenstoff eine Mischung von Zirkönerz bzw. Zirkonverbindung reduziert °wird, deren Mischungsanteile so gewählt sind, daß eine mehr Silicium als Zirkön enthaltende Zirkon-Silicium-Legierung erzeugt wird, so daß das Zirkoncarbid zersetzt und aus dem Ofen entfernt wird.
3. Verfahren mach Anspruch i oder 2; dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren in ständiger Aufeinanderfolge der einzelnen Verfahrensabschnitte -wiederholt wird.