DE750747C

DE750747C - Process for the production of ferro-alloys with low and medium carbon content

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Publication number: DE750747C
Application number: DEH157958D
Authority: DE
Priority date: 1938-08-22
Filing date: 1938-12-11
Publication date: 1945-01-29

Description

Es ist bereits bekannt, das Raffinieren von Metallen im Induktionsofen durchzuführen und hierbei die Erhitzung des Bades mit Hochfrequenzstrom und das Umrühren mit Niederfrequenzstrom vorzunehmen. Ferner ist es nicht mehr neu, im Induktionsofen eine Reaktion zwischen Eisen- oder Chromoxyd und Kohlenstoff stattfinden zu lassen.It is already known to refine metals in induction furnaces and doing the heating of the bath with high-frequency current and stirring with low-frequency current. Further it is no longer new, a reaction between iron or chromium oxide in the induction furnace and let carbon take place.

Demgegenüber handelt es sich bei dem erfindungsgemäßen Verfahren um die Herstellung von Ferrolegierungen niedrigen und mittleren Kohlenstoffgehaltes, die wegen der großen chemischen Verwandschaft zu Kohlenstoff durch Reaktion mit letzterem nur sehr schwierig bzw. überhaupt nicht gewonnen werden können.In contrast, the method according to the invention is production of ferro-alloys of low and medium carbon content, which because of their great chemical relationship to carbon can only be obtained with great difficulty or not at all by reaction with the latter.

Des weiteren ist es bekannt, im Induktionsofen unter Verwendung niederfrequenten Stromes zum Umrühren Ghromoxyd und Silizium unter Bildung von Kieselsäure und Chrom in Reaktion zu bringen. Hierbei wird von Ferrochromsilizium ausgegangen, das im Ofen geschmolzen wird. Der Zweck dieses bekannten Verfahrens ist, das Silizium aus dem geschmolzenen Ferrochromsilizium zu entfernen, was dadurch erreicht wird, daß dem Bad eine aus Chromoxyd und Kalk bestehende Beschickung zugesetzt wird. Durch die Umrührung wird die Reaktion in dem geschmolzenen Bad· beschleunigt; es werden Chrom und Kieselsäure gebildet, die mit dem zugesetzten "Kalk verschlacken. Bei diesem Verfahren, liegt das Silizium als Reduktionsmittel von vornherein im Ofen in flüssiger Form vor. Ist die angestrebte Trennung des Siliziums von dem Ferrochromsilizium erreicht, so muß der Ofen geleert und das hergestellte Ferrochrom in seiner GesamtheitIt is also known to use low-frequency in induction furnaces Current to stir chromium oxide and silicon with the formation of silicic acid and chromium in reaction. Here is started from ferrochrome silicon, which is melted in the furnace. The purpose of this known method is to remove the silicon from the molten ferrochrome silicon remove what is achieved by the fact that the bath is made of chromium oxide and lime Feed is added. The stirring causes the reaction in the melted Bath · accelerates; Chromium and silicic acid are formed, which slag with the added "lime. In this case In the process, the silicon, as a reducing agent, is liquid in the furnace from the outset Shape before. If the desired separation of the silicon from the ferrochrome silicon has been achieved, the furnace must be emptied and the ferrochrome produced in its entirety

aus dem Ofen entnommen werden. Soll das Verfahren fortgesetzt werden, so müssen neue Mengen Ferrochromsilizium beigegeben werden, die dann mit Chromoxyd und zugesetztem Kalk neuerdings zur Reaktion gebracht werden.removed from the oven. If the proceedings are to be continued, they must new amounts of ferrochrome silicon are added, which are then added with chromium oxide and added Lime recently reacted.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Ferrolegierungen niedrige und mittleren Kohlenstoffgehaltes aus den'¹ Oxyden der Legierungsmetalle in einem laufenden Verfahren im Induktionsofen zu zeugen. Dabei werden an sich bekannte Reduktionsmittel verwendet.In contrast, the invention has for its object, ferroalloys low and medium carbon content of the ^'1 oxides of the alloy metals to father in a running process in the induction furnace. In this case, known reducing agents are used.

So ist es bekannt, Wolframoxyd oder Molybdänoxyd mit Silizium in Gegenwart von Nitraten oder anderen Oxydationsmitteln zu reduzieren, um hierdurch eine genügende Reaktions- oder Schmelzwärme zu erhalten.So it is known to use tungsten oxide or molybdenum oxide with silicon in the presence of nitrates or other oxidizing agents, in order to achieve a sufficient To obtain heat of reaction or heat of fusion.

Bei einem anderen bekannten Verfahren so wird stark eisenhaltiges Chromerz zur Herstellung von chromreichem Ferrochrom benutzt. Es gibt nämlich Gegenden, in welchen verhältnismäßig chromarme und eisenreiche Erze, die nutzbar zu machen von Wichtigkeit ist, vorkommen. Diese Nutzbarmachung geschieht in der Weise, daß das Erz nur teilweise reduziert wird, wodurch man ein chromarmes Eisen und gleichzeitig eine chromreiche basische Schlacke erhält, wenn vorher Kalk zugesetzt worden war. Auch bei diesem bekannten \^rerfahren wird Silizium als Reduktionsmittel für die Chromerze verwendet.In another known process, chromium ore with a high content of iron is used to produce chromium-rich ferrochrome. There are areas in which ores that are relatively low in chromium and rich in iron, which it is important to make usable, occur. This utilization takes place in such a way that the ore is only partially reduced, whereby one obtains a low-chromium iron and at the same time a chromium-rich basic slag, if lime had been added beforehand. Silicon is ^r also experienced with this known \ used as a reducing agent for chromium ores.

Das erfindungsgemäße \^rerfahren zum Herstellen von Ferrolegierungen niedrigen und mittleren Kohlenstoftgehaltes aus den Oxyden der Legierungsmetalle wird im Induktionsofen, in welchem die Schmelze mittels niederfrequenten Stromes umgerührt wird, durchgeführt und besteht darin, daß die Metalloxy de mit metallischen Reduktionsmitteln und gegebenenfalls Schlackenbildnern in fester Form fortlaufend in das nach jeweiligem Abstich der gebildeten Schlacke sowie der größeren Menge gebildeter Ferrolegierungen im Ofen verbleibende Metallbad eingebracht werden, wobei die Erhitzung in an sich bekannter Weise durch hochfrequenten Strom erfolgt und beide Stromarten unabhängig voneinander regelbar sind.The \ invention ^r out for manufacturing low of ferroalloys and medium Kohlenstoftgehaltes from the oxides of the alloy metals in the induction furnace in which the melt is stirred by means of low-frequency current is carried out and consists in that the metal oxy de with metallic reducing agents, and optionally slag forming agents in solid form are continuously introduced into the metal bath remaining in the furnace after each tapping of the slag formed and the larger amount of ferroalloys formed, the heating being carried out in a manner known per se by high-frequency current and both types of current being controllable independently of one another.

Der besondere Vorteil dieses Verfahrens liegt in dem ununterbrochenen Verlaufe des Erzeugungsverfahrens.The particular advantage of this procedure lies in the uninterrupted course of the Production process.

Die Beschickung wird zweckmäßig im vorgewärmten Zustand in den Induktionsofen eingebracht; als Schlackenbildner wird der Beschickung vorzugsweise Magnesiumoxyd zugesetzt. Auch können der Beschickung exothermwirkende Stoffe beigegeben werden, was an sich bei anderen Reduktionsverfahren bekannt ist. Bei der Ausführung des Verfahrens werden die Oxyde der Metalle Chrom,The charging is expediently in the preheated state in the induction furnace brought in; The feed is preferably made of magnesium oxide as a slag-forming agent added. Exothermic substances can also be added to the feed, which is known per se in other reduction processes. When performing the procedure the oxides of the metals chromium,

Molybdän, Mangan, Wolfram, Titan, Vanadin, Niob u. dgl. mittels Silizium in Form von Ferrosilizium, Kalziumsilizid u. dgl. oder Siliziumverbindungen der verschiedenen Metalle oder gegebenenfalls anderer üblicher metallischer Reduktionsmittel, wie z. B. Al, ,,.Mg, Na u. dgl., reduziert. Die bei der Reaktion ildete Kieselsäure wird durch Zusatz von enden basischen Stoffen, wie z. B. Kalk Magnesiumoxyd oder beiden Stoffen, veraekt. Die Anwendung von Magnesiumoxyd bringt deshalb besondere Vorteile mit sich, weil hierdurch die Haltbarkeit des Tiegelfutters verbessert wird.Molybdenum, manganese, tungsten, titanium, vanadium, niobium and the like by means of silicon in the form of Ferrosilicon, calcium silicide and the like, or silicon compounds of various metals or optionally other customary metallic reducing agents, such as. B. Al, ,,. Mg, Na and the like, reduced. The one in the reaction Silica is formed by the addition of basic substances, such as. B. lime Magnesium oxide or both substances, veraekt. The use of magnesium oxide therefore has particular advantages because this improves the durability of the pan lining.

Praktisch geht man zweckmäßig in folgender Weise vor:In practice, one proceeds appropriately in the following way:

Bei erstmaligem Schmelzen in einem Ofen mit neuem Futter wird erst eine solche Menge der herzustellenden Legierung in den Tiegel eingeführt, daß dieser ungefähr bis zu einem Drittel gefüllt ist. Nachdem die Legierung gut geschmolzen ist und sich infolge des eingeleiteten Niederfrequenzstromes in kräftiger Bewegung befindet, werden die fein zermalmten und gut vermischten Stoffe, die aus Erz, S i-Verbindungen und Kalk bestehen, dem Sumpf fortlaufend zugesetzt. Hierbei werden sie durch den Umrührstrom in das Bad hineingewirbelt; es wird so die notwendige Energie zugeführt, wobei die genannten Stoffe unter Bildung von Schlacke und Metall reagieren. In passenden Zwischenräumen wird die Schlacke abgegossen und die Materialzufuhr fortgesetzt, bis der Tiegel mit Metati gefüllt ist. Dieses wird nun abgestochen; man läßt jedoch einen Sumpf für die nächste Beschickung, die sofort begonnen werden kann, zurück. Durch ununterbrochenes Arbeiten in dieser Weise vermeidet man, daß das Futter des Tiegels zu großen Temperaturschwankungen ausgesetzt wird.The first time it is melted in a furnace with new feed, such an amount will be produced of the alloy to be produced is introduced into the crucible, that this approximately up to one Third is filled. After the alloy has melted well and as a result of the initiated If the low-frequency current is in vigorous motion, the finely ground ones are crushed and well-mixed substances consisting of ore, Si compounds and lime, the Continuously added sump. Here they are whirled into the bath by the stirring current; it is supplied with the necessary energy, with the substances mentioned react to form slag and metal. In matching spaces the slag is poured off and the supply of material continued until the crucible is filled with metati is. This is now tapped; however, one leaves a sump for the next feed, which can be started immediately. By continuously working in this way one avoids that the feed of the crucible is exposed to large temperature fluctuations.

LTm die elektrische Belastung und damit die Kosten wesentlich zu erniedrigen, wird der Induktionsofen zweckmäßig mit einer an sich bekannten Vorwärmungsanlage zusammengebaut, wodurch die zugeführten Wärmeeinheiten wesentlich billiger werden. Die Vorwärmungsanlage kann mit elektrischer Widerstandsheizung ausgestattet sein oder in an- u» derer Weise erhitzt werden; sie ist zweckmäßig so eingerichtet, daß die Stoffe gut vermischt und unmittelbar und ununterbrochen in den Induktionsofen aufgegeben werden. Ferner werden, ebenfalls zum Zwecke einer Herabsetzung des Kraftbedarfes im Induktionsofen, der Beschickung Stoffe in abgepaßter Menge zugesetzt, die zu einer exothermen Reaktion führen, ähnlich wie bei den alumino- oder silikothermischen Verfahren, z. B. ein Überschuß von Ferrosilizium und entsprechende Mengen von Natriumnitrat.LTm the electrical load and thus the To reduce costs significantly, the induction furnace is expedient with a per se known preheating system assembled, whereby the supplied heat units become much cheaper. The preheating system can be equipped with electrical resistance heating be equipped or heated in some other way; it is functional so arranged that the substances are well mixed and immediate and uninterrupted be placed in the induction furnace. Furthermore, also for the purpose of a Reduction of the power requirement in the induction furnace, the loading of substances in a customized Amounts added that lead to an exothermic reaction, similar to the alumino- or silicothermal processes, z. B. an excess of ferrosilicon and corresponding amounts of sodium nitrate.

Die Bedeutung der Vorwärmung für den Kraftverbrauch in dem Induktionsofen geht aus folgendem Beispiel hervor:The importance of preheating for the power consumption in the induction furnace goes from the following example:

Ferrochromherstellung Berechnet für ι Tonne FerrochromFerrochrome production Calculated for ι ton of ferrochrome

a) Wärmebilanz ohne Vorwärmung.a) Heat balance without preheating.

Erhitzen auf 1600 ° und Schmelzen von 1,000 kg Metall (sp. Wärme 0,20) 415 kWhHeating to 1600 ° and melting of 1,000 kg of metal (sp. Heat 0.20) 415 kWh

Erhitzen auf 1600 ° und Schmelzen von 2700 kg Schlacke einschl. Bildungswärme .·..:.... 1020Heating to 1600 ° and melting of 2700 kg slag incl. Warmth of education. · ..: .... 1020

■*r^:'·'" 1435 kWh■ * r ^: '·'"1435 kWh

Hiervon geht ab Reaktionswärme 495From this, heat of reaction starts at 495

Gesamter Wärmebedarf im Induktionsofen .... 940 kWhTotal heat requirement in the induction furnace .... 940 kWh

b) Wärmebilanz bei Vorwärmung auf 900 ° C.b) Heat balance when preheating to 900 ° C.

Erhitzen auf 1600^c und Schmelzen von 1000 kg Metall und 2700 kgHeating to 1600 ^c and melting 1000 kg of metal and 2700 kg

Schlacke - T435 kWhSlag - T435 kWh

Vorwärmung:Preheating:

Erhitzung auf 900⁰C, 1000 kg Metall, 185 kWh (sp. Wärme 0,18) .Heating to 900 ^° C., 1000 kg of metal, 185 kWh (sp. Heat 0.18).

Erhitzung auf 900 ° C, 2700 kg Schlacke, 615 kWh (sp. Wärme 0,22) 800Heating to 900 ° C, 2700 kg slag, 615 kWh (sp. Heat 0.22) 800

635 kWh635 kWh

Hiervon geht ab freigemachte Reaktionswärme 495 Gesamter Wärmebedarf im Induktionsofen 140 kWhFrom this, from the released heat of reaction 495, the total heat requirement in the induction furnace is 140 kWh

Als Beispiel für die Ausführung des Verfahrens sollen folgende in einem 30 kg Induktionsofen ausgeführte Versuche angegeben werden:As an example of the execution of the procedure the following tests carried out in a 30 kg induction furnace should be specified:

i· 6,3 kg FeCr (70% Cr) werden geschmolzen. Dem geschmolzenen Sumpf werden in kleinen Sätzen 16 kg einer fein gepulverten Mischung, bestehend ausi · 6.3 kg FeCr (70% Cr) are melted. The melted sump is finely powdered in small batches of 16 kg Mixture consisting of

65°/„Cr-Erz,65 ° / "Cr ore,

18% Kalziumsilizid (30% Ca),18% calcium silicide (30% Ca),

17% CaO,17% CaO,

zugesetzt. Die Zeit vom Schmelzen bis zum Abstich war 30 Minuten. Die Schlacke, die sehr leichtflüssig war, wurde einige Male entfernt. Das erhaltene Metall wog 8,6 kg und enthielt:added. The time from melting to tapping was 30 minutes. The slag that was very fluid, was removed a few times. The metal obtained weighed 8.6 kg and contained:

64,5% Cr,
2 »/„Si.64.5% Cr,
2 »/“ Si.

Die Analyse der Schlacke war:The analysis of the slag was:

37.3% SiO₂, . ■
31 V₀CaO,
VO37.3% SiO _2,. ■
31 V ₀ CaO,
VO

2. 3,89 kg FeCr (64,5 % Cr) wurden niedergeschmolzen, und dem geschmolzenen Sumpf wurden 15 kg einer fein gepulverten Mischung zugesetzt, die aus2. 3.89 kg of FeCr (64.5% Cr) was melted down, and the melted one 15 kg of a finely powdered mixture were added to the bottom

57,3%Cr-Er_Z) 57.3% Cr-Er _Z)

11,7% FeSi (90 %ig),
3i,oVoCaO11.7% FeSi (90%),
3i, oVoCaO

bestand.duration.

Es wurden 6,01 kg Metall erhalten, das6.01 kg of metal were obtained

55.4% Cr,
2.99% Si55.4% Cr,
2.99% Si

enthielt. Der Cr-Gehalt der Schlacke warcontained. The Cr content of the slag was

2,3VoCr. _g5 2.3VoCr. _g5

3. 5,okgFeMn (80V₀Mn0,1%C) + 2,o^kg Stahl wurden niedergeschmolzen. Dem geschmolzenen Ferromangan wurden 15 kg einer fein gepulverten Mischung zugesetzt, die aus3.5, okgFeMn (80V ₀ Mn0.1% C) + 2, o ^ kg of steel were melted down. 15 kg of a finely powdered mixture consisting of

56,o°/oMn-Erz,'
11,4VoFeSi₁
32,6% CaO56, o ° / oMn ore, '
11.4VoFeSi ₁
32.6% CaO

bestand. Die Analyse des erhaltenen Metalls 105 ergab:duration. The analysis of the metal 105 obtained showed:

61,4 VoMn,61.4 VoMn,

4-93 Vo Si,4-93 Vo Si,

0,1 Vo C, no0.1 Vo C, no

33,57.VoFe.33.57. VoFe.

Die Schlacke enthielt 2i,o°/o Mn.The slag contained 21.0 per cent. Mn.

4.5,okgFerromolybdän (ooVo.sYoQ werden niedergeschmolzen. Der Schmelze werden 15 kg einer fein gepulverten Mischung zugesetzt, die aus4.5, okgFerromolybdenum (ooVo.sYoQ are melted down. 15 kg of a finely powdered mixture are added to the melt added that out

40VoMoO₃,
20% FeSi (45 Voig).
4% FeSi (75 Voig),
36V0 gebranntem Kalk40VoMoO ₃ ,
20% FeSi (45 Voig).
4% FeSi (75 Voig),
36V0 quick lime

Claims

duration. The ferromolybdenum obtained contained:

45.1% Mo, -. 3.56% Si ₁
0.13VoC ₁
51.21% Fe.

The slag contained:

i, o ° / oMo,
33.9% SiO ₂ ,
30.8% MgO.

The invention is in no way restricted to the examples given. These are only to be understood as such, because the production of ferro-tungsten, ferro-titanium, ferrovanadine, Ferroniob as well as alloy steel and the like goes according to the instructions mentioned

in front of you in the same way. The expression

Ferroalloy is used in its usual commercial meaning and includes those alloys in which the main metal is against and up to 100% of the alloy matters, e.g. B. chrome metal, manganese metal, etc.

Patent claims:

i. Process for the production of ferro-alloys with low and medium carbon content from the oxides of the alloy metals in the induction furnace, in which the melt through low-frequency Current is stirred, characterized in that the metal oxides together with metallic reducing agents and optionally slag formers in solid form continuously in the after temporary Tapping of the formed slag and the larger part. of the molten ferro-alloy remaining in the furnace Metal bath are introduced, the heating being carried out in a manner known per se by means of high-frequency current and both types of current can be regulated independently of one another.

2. The method according to claim 1, characterized in that the charge in the preheated state is introduced into the induction furnace.

3. The method according to claim 1 and 2, characterized in that the charge Magnesium oxide is added as a slag former.

4. The method according to claim 1 to 3, characterized in that the charge exothermic substances are added.

To distinguish the subject of the application from the state of the art, the Ertei The following publications have been taken into account in the development process:

German patents .... Nos. 381 263, 401 172, 421 153, 465489, 624 511, 639658;

U.S. Patent No. 1,913,833,

2008055;
British patent specification .... - 437 008.