DE898314C

DE898314C - Process for producing a master alloy containing iron and chromium for the production of chromium steel or iron

Info

Publication number: DE898314C
Application number: DEU786D
Authority: DE
Inventors: Marvin J Udy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-04-01
Filing date: 1938-04-01
Publication date: 1953-11-30

Description

Verfahren zum Herstellen einer eisen- und chromhaltigen Vorlegierung für die Erzeugung von Chromstahl oder Eisen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer eisen- und chromhaltigen Vorlegierung für die Erzeugung von Chromstahl oder Eisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.Process for producing a master alloy containing iron and chromium for the production of chrome steel or iron The invention relates to a method for the production of a master alloy containing iron and chromium for the production of Chrome steel or low carbon iron.

Bei fast allen handelsüblichen Chromeisenlegierungen, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, ist ein niedriger Kohlenstoffgehalt erforderlich, während der Chromgehalt von einem Bruchteil eines Prozents bis etwa 30°/o- sich ändern kann. Für diese Legierungen wird als Ausgangsstoff handelsübliches Ferrochrom benutzt, in welchem das Verhältnis von Chrom zu Eisen etwa 70 : 30 ist. Dieses Ferrochrom wird aber gegenwärtig aus hochwertigen Chromerzen mit niedrigem Eisengehalt hergestellt. Es ist nun unwirtschaftlich, derart hochchrornhaltige Erze dazu zu benutzen, um ein chromreiches Ferrochrom herzustellen und alsdann diese Legierung mit Eisen zu verdünnen.Almost all commercially available chromium iron alloys, such as stainless steel, require a low carbon content, while the chromium content can vary from a fraction of a percentage to about 30%. For these alloys commercially available ferrochromium used as a starting material, in which the ratio of chromium to iron is about 70: is the thirtieth However, this ferrochrome is currently made from high quality chrome ores with a low iron content. It is now uneconomical to use ores with a high chromium content to produce a chromium-rich ferrochrome and then to dilute this alloy with iron.

Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, um die erwähnten Chrom-Eisen-Legierungen herstellen zu können, ohne von hochchromhaltigen Chromerzen mit niedrigem Eisengehalt ausgehen zu müssen.The purpose of the invention is to provide a method to achieve the aforementioned To be able to produce chromium-iron alloys without using high-chromium chromium ores Going out on low iron.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein feingemahlenes Gemisch von Kalk, Eisenoxyd und Ferrochromsilizium niedrigen Kohlenstoffgehalts und einem Verhältnis von Chrom zu Eisen, das kleiner als 2 : r ist, der silicothermischen Reaktion unterworfen wird, -,vobei neben der Vorlegierung eine Kalksilikatschlacke entsteht, welche Kalk in einem wenigstens aequimolekularen Verhältnis zur Kieselsäure enthält.This object is achieved according to the invention in that a finely ground Mixture of lime, iron oxide and ferrochrome silicon with low carbon content and a ratio of chromium to iron that is less than 2: r, the silico-thermal reaction is subjected, - whereby a calcium silicate slag is formed in addition to the master alloy, which contains lime in at least an equimolecular ratio to silica.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird dem feingemahlenen Gemisch neben zusätzlichem Ferrochromsilizium ein Oxydationsmittel, z. B. ein Chromat, Nitrat oder -Chlorat, zugesetzt, ohne jedoch dabei das Verhältnis von Eisen zu Chrom im Gemisch zu ändern.According to a further feature of the invention, the finely ground Mixture in addition to additional ferrochrome silicon, an oxidizing agent, z. B. a chromate, Nitrate or chlorate, added, but without reducing the ratio of iron to chromium to change in the mixture.

Unter Berücksichtigung der Lehre der Erfindung lassen sich auch minderwertige Chromerze auf Chromstahl bzw. Eisen aufarbeiten. Hierin liegt das Hauptverdienst der Erfindung. Ein weiterer Vorteil der silicothermischen Umsetzung zur Herstellung der Vorlegierung besteht darin, daß die Umsetzung im offenen Herdofen vorgenommen werden kann, welche lediglich auf eine Temperatur gebracht werden muß, um die exotherme Umsetzung im Ausgangsstoff einzuleiten. Die hierzu erforderliche Temperatur beträgt etwa i5oo bis i6oo° C. Durch etwaigen Zusatz von den erwähnten Oxydationsmitteln, z. B. Natriumchromat, Natriumnitrat oder Natriumchlorat, kann im Bedarfsfall zusätzliche Wärme erzeugt werden, ohne daß man das Ferrochrom verdünnen mü.ßte.Taking into account the teaching of the invention, inferior Work up chrome ores on chrome steel or iron. This is where the main merit lies the invention. Another advantage of the silico-thermal conversion for production the master alloy is that the implementation is carried out in an open hearth furnace can be, which only has to be brought to a temperature to the exothermic Initiate implementation in the starting material. The temperature required for this is about 150 to 160 ° C. By adding any of the oxidizing agents mentioned, z. B. sodium chromate, sodium nitrate or sodium chlorate, if necessary additional Heat can be generated without having to dilute the ferrochrome.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich durch folgende Erscheinung: Je höher der Gehalt des Ferrochromsiliziums an Silizium ist, um so niedriger fällt der Kohlenstoffgehalt aus. Außerdem ist der Kohlenstoffgehalt bei gegebenem Siliziumgehalt um so niedriger, je niedriger das Verhältnis von Chrom zu Eisen in dem Ferrochrom ist. So gewährleisten beispielsweise 40% Silizium in einem Ferrochrom vom Verhältnis Chrom zu Eisen = i : i oder weniger einen Kohlenstoffgehalt unter o, 1%. Bei äußerst niedrigen Chromgehalten unter 5 % ist der Kohlenstoffgehalt unter o, i % bei i o bis 2o '/o Silizium in dem Metall. Es ergibt sich also dadurch, daß minderwertige Chromerze, d. h. solche von hohem Eisengehalt, durch Hinzufügung von Silizium einen niedrigen Kohlenstoffgehalt erhalten.Another advantage of the method according to the invention results by the following phenomenon: The higher the silicon content of ferrochrome silicon the lower the carbon content. Also is the carbon content For a given silicon content, the lower the ratio of chromium, the lower to iron in the ferrochrome is. For example, 40% silicon in a ferrochrome with the ratio of chromium to iron = i: i or less a carbon content below 0.1%. If the chromium content is extremely low, the carbon content is below 5% below 0.1% for 10 to 20% silicon in the metal. So it results from that inferior chrome ores, d. H. those high in iron, by addition get a low carbon content from silicon.

Man kann mit einer Siliziummenge von 3o bis 401°/o arbeiten, jedoch ist es gewöhnlich richtiger; die Menge des Siliziums bis auf 500/0 oder darüber zu steigern, um mehr verfügbare exotherme Wärme zu haben. Der Siliziumgehalt kann bis zu 750/0 gesteigert werden; insbesondere wird man dann so hohe Siliziumgehalte wählen, wenn man von einem Ferrochrom von hohem Kohlenstoffgehalt ausgeht. Durch den hohen Zusatz an Silizium ergibt sich ein Erzeugnis, dessen Kohlenstoffgehalt äußerst niedrig ist.It is possible to work with an amount of silicon of from 30 to 401 per cent, but it is usually more correct; increase the amount of silicon to 500/0 or more in order to have more exothermic heat available. The silicon content can be increased up to 750/0; In particular, such a high silicon content will be chosen if a ferrochrome with a high carbon content is assumed. The high addition of silicon results in a product with an extremely low carbon content.

Bei der Umsetzung gemäß der Erfindung ist es aber auch möglich, ein gewisses Auflegieren der Grundmetalle zu erzielen. Fügt man nämlich dem Ausgangsstoff ein Nickelerz hinzu, so geht das freiwerdende Nickel in die Legierung über.In the implementation according to the invention, however, it is also possible to use a to achieve a certain alloying of the base metals. You add it to the starting material If a nickel ore is added, the released nickel is transferred to the alloy.

Es sei nun als Beispiel im Anschluß die Herstellung eines nichtrostenden Chromnickelstahls nach der Erfindung beschrieben: Als Ausgangsstoff dient ein minderwertiges Chromerz von folgender Zusammensetzung: C r2 03 . . . . . . ,. . . . . . . . 13,85'/e Eisen -in Form von Fe O . . i2,oo % MgO .. . . . . . . . . . . . . . . 2I,I$% Si 02 . . ... . . . . . . . . . . . 35,70/0 A12 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,0- 9110 C02 ........... ........ 14,30°/o 9905 0% Dieses Erz wird reduziert, um ein Ferrochrom folgender Zusammensetzung zu erhalten: Cr . . . . . . . . . . . . . . . . 42 0/0 Fe . . . . . . . . . . . 481/o C ........ ... ..... 70/0 Si ........ ......... 3% - - IOo"/0 Diese Legierung wird durch Schmelzen mit Si02 und Koks zu Ferrochromsilizium von einem Siliziumgehalt von 4o"/o. und einem Kohlenstoffgehalt unter o,i °/o umgesetzt.As an example, the production of a stainless chromium-nickel steel according to the invention will now be described below: An inferior chromium ore with the following composition is used as the starting material: C r2 03. . . . . . ,. . . . . . . . 13.85 '/ e Iron - in the form of Fe O. . i2, oo% MgO ... . . . . . . . . . . . . . 2I, I $% Si 02. . ... . . . . . . . . . . 35.70 / 0 A12 03. . . . . . . . . . . . . . . . . 2.0- 9110 C02 ........... ........ 14.30 ° / o 9905 0% This ore is reduced to obtain a ferrochrome of the following composition: Cr. . . . . . . . . . . . . . . . 42 0/0 Fe. . . . . . . . . . . 481 / o C ........ ... ..... 70/0 Si ........ ......... 3% - - IOo "/ 0 This alloy is converted by melting with SiO2 and coke to ferrochrome silicon with a silicon content of 40% and a carbon content below 0.1%.

Das endgültige Umsetzungsgemisch zur Herstellung von Chromnickelstahl wird durch Vermahlen des so gewonnenen Ferrochromsiliziums bis auf eine Korngröße von 40 Maschen pro Längenzentimeter und Mischen mit feingemahlenem Eisenerz hergestellt, welches 6o % Eisen, einen geringen Prozentsatz an Nickeloxyd, Kalk sowie Natriumchlorat enthält.The final conversion mix for making chrome-nickel steel is made by grinding the ferrochrome silicon obtained in this way down to a grain size made of 40 meshes per centimeter of length and mixing with finely ground iron ore, which contains 60% iron, a small percentage of nickel oxide, lime and sodium chlorate contains.

Die Mengenverhältnisse sind die folgenden: 15o Teile Ferrochromsilizium mit 40% Silizium, 21o Teile Eisenerz mit 60% Fe, 23,9 Teile Nickeloxyd (N10), 192, Teile Kalk (Ca0), 21,2 Teile Na Cl 03.The proportions are as follows: 150 parts of ferrochrome silicon with 40% silicon, 21o parts iron ore with 60% Fe, 23.9 parts nickel oxide (N10), 192, Parts lime (Ca0), 21.2 parts Na Cl 03.

Das Gemisch wird in einer Kugelmühle auf eine Korngröße von 40 Maschen pro Längenzentimeter gemahlen. Die Mischung wird anschließend brikettiert. Zur Einleitung der Umsetzung genügt in diesem Fall eine Temperatur von 80o bis 90o° C. Zu diesem Zweck wird das brikettierte Gemisch in einen offenen Herdofen gebracht, der auf i5oo° C erhitzt wird. Die Umsetzung geht schnell, aber nicht stürmisch vor sich, und man sticht 225 kg geschmolzenen Stahl von folgender Zusammensetzung ab: 17,3% Chrom, 8,3% Nickel, o,o5% Kohlenstoff, 0,4% Silizium.The mixture is in a ball mill to a grain size of 40 mesh ground per centimeter of length. The mixture is then briquetted. As an introduction In this case, a temperature of 80o to 90o ° C. is sufficient for the reaction Purpose, the briquetted mixture is placed in an open hearth oven, which is on i5oo ° C is heated. The implementation is quick, but not stormy, and you cut off 225 kg of molten steel with the following composition: 17.3% Chromium, 8.3% nickel, 0.05% carbon, 0.4% silicon.

Die Menge der Schlacke beträgt 32o kg, so daß das Verhältnis von Schlacke zu Stahl 44 : I entspricht.The amount of slag is 32o kg, so the ratio of slag for steel 44: I corresponds.

Schließlich sei noch bemerkt, daß die Umsetzung in jedem anderen beliebigen Ofen, z. B. auch im elektrischen Ofen, durchgeführt werden kann.Finally it should be noted that the implementation in any other arbitrary Furnace, e.g. B. can also be carried out in an electric furnace.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the production of a master alloy containing iron and chromium for the production of chrome steel or iron with low carbon content, thereby characterized in that a finely ground mixture of lime, iron oxide and ferrochrome silicon low carbon and a ratio of chromium to Iron, which is less than 2: i, is subjected to the silicothermal reaction, wherein In addition to the master alloy, a lime silicate slag is created, which lime in at least one contains equimolecular ratio to silica.

2. The method according to claim i, characterized in that the finely ground mixture in addition to additional ferrochrome silicon, an oxidizing agent, for. B. a chromate, nitrate or chlorate is added, but without changing the ratio of iron to chromium in the mixture. Cited pamphlets: German Patent Nos. 393 999, 527 144; Swiss patents No. 107 032, iil 161; British Patent No. 437 008.