GEBIET DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung einer Eisen-Bor-Silizium-Legierung mit
beispielsweise 3 Gew.-% Bor und 5 Gew.-% Silizium.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Eine amorphe Eisen-Bor-Silizium-Legierung mit beispielsweise
3 Gew.-% Bor und 5 Gew.-% Silizium besitzt eine hohe
magnetische Permeabilität und wird weitverbreitet als
magnetiscner Werkstoff eingesetzt. Eine solche amorphe
Eäsen-Bor-Silizium-Legierung erhält man beispielsweise durch
Aufbringen einer erschmolzenen Eisen-Bor-Silizium-Legierung mit
3 Gew.-% Bor und 5 Gew.-% Silizium auf die Oberfläche
beispielsweise einer mit einer gegebenen Umfangsgeschwindigkeit
umlaufenden Kühldrehtroniniel und rasches Kühlen der
erschmolzenen Legierung zur Verfestigung derselben zu einer dünnen
lagenartigen Form.
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Die genannte Eisen-Bor-Silizium-Legierung wird üblicherweise
wie folgt hergestellt: Ein elektrischer Ofen wird - in
vorgegebenen Mengenverhältnissen - mit einem Borrohmaterial,
umfassend mindestens ein Borerz, wie Natriumboraterz oder
Calciumboraterz oder ein Colemaniterz, und eine durch
Behandeln des genannten Borerzes mit einer Säure erhaltene
Borsäure, mit einem eisenßührenden Lieferanten, z.B. einem
Eisenerz oder Schrott, und mit einem kohlenstoffhaltigen
bzw. -artigen Reduktionsmittel, wie Koks oder Kohle,
beschickt. Diese Charge wird in dem elektrischen Ofen
erschmolzen und gefeint und dann zur Herstellung einer festen
Eisen-Bor-Legierung, d.h. eines Ferrobors, verfestigt.
Danach werden das erhaltene feste Ferrobor und mindestens
ein getrennt hergestelltes festes Silizium und Ferrosilizium
dem erschmolzenen Eisen, das in einem Schmelzofen einen
Kohlenstoffgehalt von bis zu 0,2 Gew.-% angenommen hat, in
vorgegebenen Mengenverhältnissen zugeschlagen, worauf das
Gemisch erschmolzen wird. Hierbei erhält man dann eine
Eisen-Bor-Silizium-Legierung.
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Das geschilderte übliche Verfahren zur Herstellung einer
Eisen-Bor-Silizium-Legierung ist mit folgendem Nachteil
behaftet: Das übliche Herstellungsverfahren umfaßt eine Stufe,
än der in dem elektrischen Ofen Ferrobor hergestellt wird,
und eine Schmelzstufe, in der das Ferrobor und Silizium in
dem Schmelzofen in dem erschmolzenen Eisen zum Schmelzen
gebracht werden. Das bekannte HerstelJungsverfahren ist
folglich kompliziert und erfordert viel elektrische Energie, was
sich in erhöhten Herstellungskosten für die
Eisen-Bor-Silizium-Legierung niederschtägt.
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Darüber hinaus ist aus der europäischen Patentanmeldung Nr.
0156459 vom 2. Oktober 1985 ein Verfahren zur Herstellung
einer Borlegierung aus einer eisenhaltigen oder
nicht-eisenhaltigen Schmelze in folgenden Stußen:
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Zuschlagen einer Borverbindung zu einer Schmelze und
Reduzieren der Borverbindung in der Schmelze mit Hilfe eines
Reduktionsmittels, z.B. Aluminium, Silizium oder Kohlenstoff,
unter Legieren des gebildeten Bors mit der Schmelze (vgl.
Zusammenfassung und Anspruch 1),
bekannt
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Da bei diesem Herstellungsverfahren Silizium als
Reduktionsmittel verwendet wird, wird das Silizium vorzugsweise
oxidiert. Um nun eine Eisen-Bor-Silizium-Legierung
herzustellen, ist es folglich erforderlich, erneut eine große Menge
Silizium zuzuschlagen.
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Unter diesen Umständen besteht ein erheblicher Bedarf nach
der Entwicklung eines Verfahrens zur wirtschaftlichen
Herstellung einer Eisen-Bor-Silizium-Legierung in einfachen
Stufen ohne das Erfordernis nach viel elektrische Energie.
Ein solches Verfahren gibt es jedoch bislang noch nicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es foiglich, ein
Verfahren zur wirtschaftlichen Herstellung einer
Eisen-Bor-Silizium-Legierung in einer einfachen Stufenfolge ohne das
Erfordernis nach viel elektrische Energie zu entwickeln.
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Gegenstand gemäß einem der Merkmale der vorliegenden
Erfindung ist folglich ein Verfahren zur Herstellung einer
Eisen-Bor-Silizium-Legierung durch Vermischen eines eisenhaltigen
Lieferanten, eines Borrohmaterials und mindestens einer
Komponente, bestehend aus Silizium und Ferrosilizium, in einem
Geüäß, Erschmelzen des erhaltenen Gemischs und Feinen
desselben mit Hilfe eines zugeschlagenen kohlenstoffartigen
Reduktionsmittels, welches durch folgende Stufen
gekennzeichnet ist:
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Zugabe des Borrohmaterials, umfassend mindestens eine
Komponente, ausgewählt aus Borerz und einer Borsäure, und des
kohlenstoffartigen Reduktionsmittels zu einer in dem Gefäß
befindlichen Eisenschmelze;
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Einblasen von gasförmigem Sauerstoff in das erschmolzene
Eisen, um dieses durch Verbrennung eines Teils des
kohlenstoffartigen Reduktionsmittels auf konstanter Temperatur zu
halten, und Reduzieren des in dem erschmolzenen Eisen
befindlichen Borrohmaterials mit Hilfe des restlichen
kohlenstoffartigen Reduktionsmittels zur Gewinnung einer
borhaltigen Eisenschmelze;
fortgesetztes Einblasen von gasförmigem Sauerstoff zur
Entkohlung
der borhaltigen Eisenschmelze, bis der
Kohlenstoffgehalt in der borhaltigen Eisenschmelze auf bis zu
0,2 Gew.-% gesunken ist, und
nach Beendigung des Einblasens von gasfärmigem Sauerstoff
Zugabe der mindestens einen Komponente, bestehend aus
Silizium und Ferrosilizium, zu der borhaltigen Eisenschmelze
unter Rühren der letzteren, um eine
Eisen-Bor-Silizium-Legierung herzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Fig. 1 ist ein schematischer lotrechter Schnitt durch ein
Gefäß zur Veranschaulichung der Herstellungsstufe
einer borhaltigen Eisenschmelze gemäß einer ersten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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Fig. 2 ist ein schematischer lotrechter Schnitt durch das
Gefäß zur Veranschaulichung der Entkohlungsstufe
der borhaItigen Eisenschmelze gemäß der ersten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
und
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Fig. 3 ist ein schematischer lotrechter Schnitt durch ein
Gefäß zur Veranschaulichung einer zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Aus den genannten Gesichtspunkten wurden umfangreiche
Untersuchungen durchgeführt, um ein Verfahren zur
wirtschaftlichen Herstellung einer Eisen-Bor-Silizium-Legierung in
einfachen Stufen ohne das Erfordernis nach viel elektrische
Energie zu entwickeln. Aufgrund dieser Untersuchungen wurde
folgende Erkenntnis gewonnen: Man kann auf wirtschaftliche
Weise in einfachen Stufen und ohne das Erfordernis nach viel
elektrischer Energie eine Eisen-Bor-Silizium-Legierung
herstellen, indem man einer in einem Gefäß befindlichen
Eisenschmelze
ein Borrohmaterial, umfassend mindestens eine
Komponente in Form etnes Borerzes und von Borsäure, und ein
kohlenstoffartiges Reduktionsmittel zuschlägt, in die
Eisenschmelze zur Reduktion des darin enthaltenen Borrohmaterials
mit Hilfe des kohlenstoffartigen Reduktionsmittels
gasförmigen Sauerstoff einbläst, um eine borhaltige Eisenschmelze
herzustellen, mit dem Einblasen von gasförmigem Sauerstoff
zur Entkohlung der borhaltigen Eisenschmelze so lange
fortfährt, bis der Kohlenstoffgehalt in der borhaltigen
Eisenschmelze auf bis zu 0,2 Gew.-% gesunken ist, und mindestens
eine Komponente in Form von Silizium und Ferrosiliziuni in
die borhaltige Eisenschmelze einträgt.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf der geschilderten
Erkenntnis. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung
einer Eisen-Bor-Silizium-Legierung wird im folgenden anhand
der Zeichnungen naher erläutert.
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Fig. 1 ist ein schematischer lotrechter Schnitt durch ein
Gefäß zur Veranschaulichung der Herstellungsstufe einer
borhaltigen Eisenschmelze gemäß einer ersten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Fig. 2 ist ein
schematischer lotrechter Schnitt durch das Gefäß zur
Veranschaulichung der Entkohlungsstufe der borhaltigen Eisenschmelze
gemäß der ersten Ausführungsform des er£indungsgemäßen
Verfahrens. Bei der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Verfahrens dient als in den Fig. 1 und 2 dargestelltes Gefäß
ein bekannter Konverter 1. In dem Konverter 1 befindet sich
eine Eisenschmelze 4. Der Eisenschmelze 4 in dem Konverter 1
werden gegebene Mengen an Borrohmaterial und kohlenstoffhal
tigem Reduktionsmittel zugeschlagen.
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Als Borrohmaterial eignet sich mindestens ein Borerz, wie
Natriumboraterz, Calciumboraterz oder ein Colemaniterz,
sowie eine Borsäure, wie Borsäureanhydrid (B&sub2;O&sub3;) oder
hydratisierte
Borsäure (H&sub3;BO&sub3;). Als kohlenstoffartiges
Reduktionsmittel wird Koks und/oder Kohle verwendet.
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Von oben her ist durch einen Ofenmund 1a in den Konverter 1
praktisch senkrecht eine Lanze 2 eingeführt. Durch die Lanze
2 wird an einer in einem gegebenen Abstand oberhalb der
Oberfläche der Eisenschmelze 4 befindlichen Stelle
gasförmiger Sauerstoff auf die Oberfläche der Eisenschmelze 4
geblasen. Weiterhin wird durch einen porösen Stopfen 3 in einer
Gaseinblasöffnung eines Ofenbodens 1b des Konverters 1
mindestens ein Gas in Form von gasförmigem Sauerstoff,
gasförmigem Stickstoff, gasförmigem Argon, gasförmigem CO&sub2; oder
eines gasförmigen Kohlenwasserstoffs in die Eisenschmelze 4
eingeblasen.
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Die Eisenschmelze 4 in dem Konverter 1 wird durch den durch
die Lanze 2 eingeblasenen gasförmigen Sauerstoff und durch
das durch den Stopfen 3 in der geschilderten Weise
eingeblasene mindestens eine Gas in Form von gasförmigem Sauerstoff,
gasförmigem Stickstoff, gasförmigem Argon, gasförmigem CO&sub2;
und eines gasförmigen Kohlenwasserstoffs gerührt. Ein Teil
des der Eisenschmelze 4 zugeschlagenen kohlenstoffartigen
Reduktionsmittels wird durch den aufgebiasenen gasförmigen
Sauerstoff verbrannt. Diese Verbrennung eines Teils des
kohlenstoffartigen Reduktionsmittels hält die Eisenschmelze bei
konstanter Temperatur. Das in der Eisenschmelze 4 enthaltene
Borrohmaterial wird durch den Rest des kohlenstoffartigen
Reduktionsmittels unter Bildung einer borhaltigen
Eisenschmelze 4' reduziert.
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Das borhaltige Rohmaterial und das kohlenstoffartige
Reduktionsmittel können vor oder während dem (des) Einblasen(s)
des gasförmigen Sauerstoffs aus dem Ofenmund la in die
Eisenschmelze 4 im Konverter 1 oder durch die Lanze 2
zusammen mit dem gasförmigen Sauerstoff zugeschlagen werden.
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Danach wird die Lanze 2 aus dem Konverter 1 entfernt.
Anschließend wird - wie aus Fig. 2 hervorgeht - der Ofenmund
1a des Konverters 1 mittels einer Haube 5 luftdicht
abgedeckt. Durch ein Lanzeneinführloch in der Haube 5 wird
anschließend die Lanze 2 erneut praktisch senkrecht von oben
her in den Konverter 1 eingeführt. Anschließend wird der
Druck im Konverter 1 durch Absaugen der Gase im Konverter 1
über eine in der Haube 5 vorgesehene Leitung 6 vermindert.
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Durch die Lanze 2 wird erneut gasförmiger Sauerstoff auf die
Oberfläche der unter vermindertem Druck gehaltenen
borhaltigen Eisenschnielze 4' im Konverter 1 aufgeblasen. Ferner wird
durch den in der Gaseinblasöffnung am Ofenboden 1b des
Konverters 1 vorgesehenen Stopfen 3 gasförmiger Sauerstoff in
die im Konverter unter vermindertem Druck gehaltene
borhaltige Eisenschmelze 4' eingeblasen.
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Durch das fortgesetzte Einblasen von gasförmigem Sauerstoff
in die borhaltige Schmelze 4' durch die Lanze 2 und den
Stopfen 3 (in der geschilderten Weise) wird die borhaltige
Eisenschmelze 4' so lange entkohlt, bis ihr
Kohlenstoffgehalt auf bis zu 0,2 Gew.-3 abgenommen hat. Wenn in diesem
Falle, falls erforderlich, das Verrühren der borhaltigen
Eisenschmelze 4' durch Einblasen eines Inertgases, z.B. von
gasförmigem Stickstoff oder gasförmigem Argon, durch den
Stopfen 3 gefördert wird, läßt sich die Entkohlung der
borhaltigen Eisenschmelze 4' noch wirksam bewerkstelligen. Da
die geschilderte Entkohlung der borhaltigen Eisenschmelze 4'
durch gasförmigen Sauerstoff im Konverter 1 unter
vermindertem Druck durchgeführt wird, wird während der Entkohlung
gebildetes gasförmiges CO wirksam aus der borhaltigen
Eisenschmelze 4' ausgetrieben. Man kann folglich das Ausmaß der
Boroxidation in der borhaltigen Eisenschmelze 4' minimieren.
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Eine Entkohlung der borhaltigen Eisenschmelze 4' unter
vermindertem
Druck läßt sich neben dem geschilderten Verfahren
auch nach irgendeiner der verschiedenen üblichen
Unterdruckentkohlungsmaßnahmen durchführen.
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Nach Entfernen der Lanze 2 aus dem Konverter 1 wird die den
Ofenmund 1a des Konverters 1 abdeckende Haube 5 entfernt,
worauf Silizium und/oder Ferrosilizium jeweils in
vorgegebener Menge durch den Ofenmund 1a in die im Konverter 1
befindliche borhaltige Eisenschmelze 4' eines Kohlenstoffge
halts von bis zu 0,2 Gew.-% eingetragen wird (werden). Die
borhaltige Eisenschmelze 4' wird andererseits durch
Einblasen eines Inertgases z B von gasförmigem Stickstoff oder
gasförmigem Argon, in die im Konverter 1 befindliche
borhaltige Eisenschmelze 4' durch den Stopfen 3 am Ofenboden 1h
des Konverters 1 gerührt, wobei eine
Eisen-Bor-Silizium-Legierung erhalten wird.
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Fig. 3 ist ein schematischer lotrechter Schnitt durch ein
Gefäß zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei der zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein
bekannter AOD-Ofen (eine Abkürzung für einen Ofen zur
"Argonsauerstoffentkohlung") 7 entsprechend Fig. 3 als Gefäß verwendet.
Eine Doppelrohrdüse 8, bei der ein Innenrohr 8b konzentrisch
in ein Außenrohr 8a eingefügt ist, ist praktisch horizontal
in eine Gaseinblasöffnung an einem unteren Teil einer
Seitenwand des AOD-Ofens 7 eingeführt. Durch das innere Rohr 8b
der Düse 8 wird in den AOD-Ofen 7 gasförmiger Sauerstoff
und/oder ein Inertgas, z.B. gasförmiges Argon, gasförmiges
Helium oder gasförmiger Stickstoff, eingeblasen. Lediglich
das genannte Inertgas wird durch das Außenrohr 8a der Düse 8
eingeblasen, um eine Schädigung des Innenrohrs 8h durch
Überhitzung zu verhindern.
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In dem AOD-Ofen 7 befindet sich eine Eisenschmelze 4. In die
in dem AOD-Ofen 7 befindliche Eisenschmelze 4 werden durch
einen Ofenmund 7a das genannte Borrohmaterial und das
genannte kohlenstoffhaltige Reduktionsmittel jeweils in
vorgegebener Menge eingeführt.
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Durch die Düse 8 werden in die in dem AOD-Ofen 7 befindliche
Eisenschmelze 4 gasförmiger Sauerstoff und ein Inertgas
eingeblasen. Die in dem AOD-Ofen 7 befindliche Eisenschmelze 4
wird durch den gasförmigen Sauerstoff und das lnertgas, die
durch die Düse 8 eingeblasen werden, gerührt. Ein Teil des
der Eisenschmelze 4 zugesetzten kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittels wird durch den eingehlasenen gasförmigen
Sauerstoff verbrannt. Diese Verbrennung eines Teils des
kohlenstoffartigen Reduktionsmittels hält die Eisenschmelze 4 auf
konstanter Temperatur. Das in der Eisenschmelze 4 enthaltene
Borrohmaterial wird durch den Rest des kohlenstoffhaltigen
Reduktionsmittels unter Bildung einer horhaltigen
Eisenschmelze 4' reduziert.
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Durch weiteres Einsblasen von gasförmigem Sauerstoff und
Inertgas durch die Düse 8 in die horhaltige Eisenschmelze 4'
wird letztere so lange entkohlt, bis ihr Kohlenstoffgehalt
auf bis zu 0,2 Gew.-% gesunken ist. Da die geschilderte
Entkohlung der in dem AOD-Ofen 7 befindlichen horhaltigen
Eisenschmelze 4' durch gasförmigen Sauerstoff unter
gleichzeitigem Einblasen eines Inertgases zusammen mit dem
gasförmigen Sauerstoff in die horhaltige Eisenschmelze 4' erfolgt,
wird das während der Entkoh1ung gebildete gasförmige CO
durch das lnertgas verdünnt und wirksam aus der borhaltigen
Eisenschmelze 4' ausgetrieben. Folglich läßt sich das Ausmaß
an Boroxidation in der borhaltigen Eisenschmelze 4'
minimieren.
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Während der geschilderten Reduktion des Borrohmaterials in
der Eisenschmelze 4 gleichzeitig mit dem Einblasen von
gasförmigem
Sauerstoif und des Inertgases durch die Düse 8 kann
durch eine (nicht dargestellte) praktisch senkrecht von oben
her durch den Ofenmund 7a in den AOD-Ofen 7 eingeführte
Lanze gasförmiger Sauerstoff auf die Oberfläche der
Eisenschmelze 4 aufgeblasen werden.
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Schließlich wird durch den Ofenmund 7a in die in dem AOD-
Ofen 7 befindliche borhaltige Eisenschmelze 4' mit einem
Kohlenstoffgehalt von hiC zu 0,2 Gew.-% mindestens eine
Komponente, nämlich Silizium in vorgegebener Menge und
Ferrosilizium in vorgegebener Menge, eingetragen. Andererseits wird
die horhaltige Eisenschmelze 4' durch Einblasen lediglich
des Inertgases in die borhaltige Eisenschmelze 4' in dem
AOD-Ofen 7 durch die Düse 8 gerührt, wobei eine
Eisen-Bor-Silizium-Legierung erhalten wird.
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Im folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von
Beispielen näher erläutert.
Beispiel 1
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Als Borrohmaterial wurde Boranhydrid (B&sub2;O&sub3;) verwendet. Als
kohlenstoffhaltiges oder -artiges Reduktionsmittel wurde
Koks verwendet. Eine zuvor einer Entphosphorierungs- und
Entschwefelungshehandlung unterworfene Eisenschmelze 4 einer
chemischen Zusammensetzung entsprechend der folgenden
Tabelle 1 wurde in einer Menge von 5 Tonnen in den in Fig. 1
dargestellten Konverter 1 eingetragen.
TABELLE 1
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Der in dem Konverter 1 befindlichen Eisenschmelze 4 wurden
Borsäureanhydrid in einer Menge von 145 kg/Tonne
Eisenschmelze und Koks in einer Menge von 410 kg/Tonne
Eisenschmelze zugeschlagen. Danach wurde durch die Lanze 2 und
den Stopfen 3 mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2000
Nm3/h während etwa 45 min gasförmiger Sauerstoff in die in
dem Konverter 1 befindliche Eisenschmelze 4 eingeblasen. Ein
Teil des Borsäureanhydrids und Kokses wurde vor dem
Einblasen von gasförmigem Sauerstoff durch den Ofenmund 1a in die
im Konverter 1 befindliche Eisenschmelze 4 eingetragen. Der
Rest an Borsäureanhydrid und Koks wurde zu einem Pulver
pulverisiert. Dieses wurde zusammen mit dem gasförmigen
Sauerstoff durch die Lanze 2 in die im Konverter 1 befindliche
Eisenschmelze 4 eingeblasen.
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Die chemische Zusammensetzung der erhaltenen borhaltigen
Eisenschmelze 4' findet sich in Tabelle 2.
TABELLE 2
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Danach wurde die Lanze 2 aus dem Konverter 1 entfernt.
Anschließend wurde - wie in Fig. 2 dargestellt - der Ofenmund
1a des Konverters L durch die Haube 5 luftdicht abgedeckt.
Die Lanze 2 wurde erneut von oben her durch das in der Haube
5 vorgesehene Lanzeneinführrohr praktisch senkrecht in den
Konverter 1 eingeführt. Anschließend wurden die im Konverter
1 befindlichen Gase durch die in der Haube 5 vorgesehene
Leitung 6 abgesaugt, um den Druck im Konverter 1 auf 50 Torr
zu vermindern. Durch die Lanze 2 und den Stopfen 3 wurde
erneut etwa 90 min lang gasförmiger Sauerstoff in die im
Konverter 1 unter vermindertem Druck befindliche
Eisenschmelze 4' unter schrittweiser Verminderung der
Strömungsgeschwindigkeit des gasförmigen Sauerstoffs von 800 auf 200
Nm³/h zur Entkohlung der borhaltigen Eisenschmelze 4'
eingeblasen.
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Die chemische Zusammensetzung der erhaltenen borhaltigen
Eisenschmeize 4' findet sich in Tabelle 3.
TABELLE 3
unter
Rest
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Anschließend wurde nach Entfernung der Lanze 2 aus dem
Konverter 1 die den Ofenmund la des Konverters 1 abdeckende
Haube 5 entfernt. Durch den Ofenmund 1a wurde zu der im
Konverter 1 befindlichen entkohlten borhaltigen Schmelze 4'
Ferrosilizium mit 75 Gew.-% Silizium in einer Menge von
72 kg/Tonne Eisenschmelze eingetragen. Während gasförmiges
Argon durch den Stopfen 3 am Ofenboden 1b des Konverters 1
in die im Konverter 1 befindliche borhaltige Eisenschmelze
4' mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 Nm³/h zum
Rühren der borhaltigen Eisenschmelze 4' eingeblasen wurde,
wurden die Gehalte an Bor und den sonstigen
Elementbestandteilen der borhaltigen Eisenschmelze 4' weiter eingestellt.
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Letztlich wurde eine Eisen-Bor-Silizium-Legierung einer
chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle 4 erhalten.
TABELLE 4
Rest
Beispiel 2
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Eine zuvor einer Entkohlungsbehandlung, einer
Entphosphorisierungsbehandlung und einer Entschwefelungsbehandlung
unterworfene hochreine Eisenschmelze 4 einer chemischen
Zusammensetzung entsprechend Tabelle 5 wurde in einer Menge von 5
Tonnen in den in Fig. 1 dargestellten Konverter 1
eingetragen.
TABELLE 5
unter
Rest
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In die im Konverter 1 befindliche Eisenschmelze 4 wurden
Borsäureanhydrid in einer Menge von 130 kg/Tonne
Eisenschmelze und Koks in einer Menge von 410 kg/Tonne
Eisenschmelze eingetragen. Danach wurde in die im Konverter 1
befindliche Eisenschmelze 4 durch die Lanze 2 gasförmiger
Sauerstoff mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 2000 Nm³/h
und durch den Stopfen 3 gasförmiges Argon mit einer
Strömungsgeschwindigkeit von 120 Nm³/h eingeblasen. Das
Einblasen von gasförmigem Sauerstoff und gasförmigem Argon dauerte
etwa 40 min. Ein Teil des Borsäureanhydrids und Kokses wurde
durch den Ofenmund 1a in die im Konverter 1 befindliche
Eisenschmelze 4 vor dem Einblasen des gasförmigen
Sauerstoffs und gasßörmigen Argons eingetragen. Der Rest von
Borsäureanhydrid und Koks wurde während des Einblasens von
gasförmigem Sauerstoff und gasförmigem Argon durch den
Ofenmund 1a in die Eisenschmelze 4 eingetragen.
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Die chemische Zusammensetzung der erhaltenen borhaltigen
Eisenschmelze 4' ist in Tabelle 6 angegeben.
TABELLE 6
unter
Rest
-
Danach wurde die Lanze 2 aus dem Konverter 1 entfernt.
Anschließend wurde - wie Fig. 2 zeigt - der Ofenmund 1a des
Konverters 1 mit Hilfe der Haube 5 luftdicht abgedeckt.
Durch das in der Haube 5 vorgesehene Lanzeneinführloch wurde
die Lanze 2 praktisch senkrecht von oben her wieder in den
Konverter 1 eingeführt. Danach wurden die im Konverter 1
befindlichen Gase durch die in der Haube 5 vorgesehene Leitung
6 abgesaugt, um den Druck im Konverter 1 auf 50 Torr zu
erniedrigen. Durch die Lanze 2 wurde etwa 100 min lang
gasförmiger Sauerstoff unter schrittweiser Erniedrigung seiner
Strömungsgeschwindigkeit von 800 auf 200 Nm³/h in die in dem
Konverter 1 unter vermindertem Druck gehaltene borhaltige
Eisenschmelze 4' eingeblasen, um letztere zu entkohlen.
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Die chemische Zusammensetzung der derart entkohlten
borhaltigen Eisenschmelze 4' findet sich in Tabelle 7.
TABELLE 7
unter
Rest
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Nach Entfernen der Lanze 2 aus dem Konverter 1 wurde die den
Ofenmund 1a des Konverters 1 bedeckende Haube 5 entfernt.
Durch den Ofenmund 1a wurde in die im Konverter 1
befindliche entkohlte borhaltige Eisenschmelze 4' Ferrosilizium mit
75 Gew.-% Silizium in einer Menge von 75 kg/Tonne
Eisenschmelze eingetragen. Während durch den Stopfen 3 am
Ofenboden 1h des Konverters 1 gasförmiges Argon mit einer
Strömungsgeschwindigkeit von 150 Nm³/h in die im Konverter 1
befindliche borhaltige Eisenschmelze 4' zum Rühren derselben
eingeblasen wurde, wurden anschließend die Gehalte an Bor
und den sonstigen Elementbestandteilep der borhaltigen
Eisenschmeize 4' weiter eingestellt.
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Auf diese Weise erhielt man eine
Eisen-Bor-Silizium-Legierung der in Tabelle 8 angegebenen chemischen
Zusammensetzung.
TABELLE 8
unter
Rest
Beispiel 3
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Eine zuvor einer Entphosphorisierungsbehandlung und einer
Entschwefelungsbehandlung unterworfene Eisenschmelze 4 einer
chemischen Zusammensetzung gemäß Tabelle 9 wurde in einer
Menge von 5 Tonnen in den in Fig. 3 dargestellten AOD-Ofen 7
eingetragen.
TABELLE 9
unter
Rest
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In die in dem AOD-Ofen 7 befindliche Eisenschmelze 4 wurden
Borsäureanhydrid in einer Menge von 125 kg/Tonne
Eisenschmelze und Koks in einer Menge von 390 kg/Tonne
Eisenschmelze eingetragen. Danach wurden durch die Düse 8 in die
in dem AOD-Ofen 7 befindliche Eisenschmelze 4 etwa 85 min
lang gasförmiger Sauerstoff mit einer Strömungsgeschwindig
keit von 1000 Nm³/h und gasförmiges Argon mit einer
Strömungsgeschwindigkeit von 350 Nm³/h eingeblasen. Während des
Einblasens von gasförmigem Sauerstoff und gasförmigem Argon
wurden in die in dem AOD-Dfen 7 befindliche Eisenschmelze 4
durch den Ofenmund 7a Borsäureanhydrid und Koks eingetragen.
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Die chemische Zusammensetzung der erhaltenen borhaltigen
Eisenschmelze 4' findet sich in Tabelle 10.
TABELLE 10
Rest
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Nach Unterbrechen der Zugabe von Borsäureanhydrid und Koks
zu der Eisenschmelze 4 wurden durch die Düse 8 etwa 115 min
lang gasförmiger Sauerstoff und gasförmiges Argon unter
schrittweiser Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit von
gasförmigem Sauerstoff von 800 auf 0 Nm³/h und schrittweise
Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit von gasförmigem Argon
von 350 auf 900 Nm³/h zur Entkohiung der borhaltigen
Eisenschmelze 4' eingeblasen.
-
Die chemische Zusammensetzung der derart entkohlten
borhaltigen Eisenschmelze 4' ist in Tabelle 11 angegeben.
TABELLE 11
Rest
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Anschließend wurde durch den Ofenmund 7a zu der in dem AOD-
Ofen 7 befindlichen entkohiten borhaltigen Eisenschmelze 41
Ferrosilizium mit 75 Gew.-% Silizium in einer Menge von 76
kg/Tonne Eisenschmelze eingetragen. Während durch die Düse 8
in die in dem AOD-Ofen 7 befindliche borhaltige
Eisenschmelze 4' mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 500 Nm³/h
zum Rühren der borhaltigen Eisenschmelze 4' gasförmiges
Argon eingeblasen wurde, wurden anschließend die Gehalte an
Bor und den sonstigen Elementbestandteilen der borhaltigen
Eisenschmelze 4' weiter eingestellt.
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Es wurde letztlich eine Eisen-Bor-Silizium-Legierung einer
chemischen Zusammensetzung entsprechend Tabelle 12 erhalten.
TABELLE 12
Rest
-
Die geschilderten Beispiele 1 bis 3 decken Fälle der
Herstellung einer Eisen-Bor-Silizium-Legierung mit (in jedem
Fall) 3 Gew.-% Bor und 5 Gew.-% Silizium ab. Die vorliegende
Erfindung ist jedoch nicht auf diese Beispiele 1 bis 3
beschränkt, sie läßt sich vielmehr je nach Bedarf auch auf die
Herstellung einer Eisen-Bor-Silizium-Legierung mit Bor und
Silizium in den (jeweils) gewünschten Mengen übertragen.
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Im Rahmen des zuvor detailliert beschriebenen
erfindungsgemäßen Verfahrens ist es anders, als bisher üblich, nicht
mehr erforderlich, zuvor Ferrobor in einem elektrischen Ofen
herzustellen. Man kann vielmehr auf wirtschaftliche Weise in
einem üblichen Konverter oder einem üblichen AOD-Ofen in
einfachen Stufen onne viel elektrische Energie eine
Eisen-Bor-Silizium-Legierung herstellen. Auf diese Weise lassen
sich auf industriellem Gebiet wertvolle Effekte erzielen.