NO140028B - Fremgangsmaate for bestemmelse av egenskaper av en metallgjenstand ved maaling av potensialforskjellen mellom denne gjenstand og en annen metallgjenstand samt en pasta for utfoerelse av fremgangsmaaten - Google Patents

Description

Elektrisk ovn for fremstilling av metaller eller metall-legeringer med meget lavt karboninnhold.

Foreliggende oppfinnelse angår elek-trometallurgiske prosesser for fremstilling av rene metaller eller superraffinerte legeringer, f. eks. ferrolegeringer med meget lavt innhold av karbon, men den har også stor betydning for raffinering eller for om-smelting av flytende metaller og legeringer, idet disse prosesser særlig gjennomføres i elektriske ovner med seriekoblete elektroder, f. eks. Heroult- eller Girod-ovner.

Spesielt angår oppfinnelsen prosesser som brukes ved elektrometallotermi (elektroaluminotermi, elektrosililotermi) av metaller eller legringer uten forurensninger.

Det har hittil vært meget vanskelig

å bearbeide rene metaller eller superraffinerte legeringer i elektrisk ovn, på grunn av karbonet, i de grafitterte elektroder som reagerer med eller legerer seg med metallet. Det er eksempelvis kjent at visse ferrolegeringer alltid, tross omhyggelig fremstilling, inneholder karbider, oksykarbider og andre forurensninger slik at det er vanskelig å bruke dem. Dessuten er en god drift

av ovnen sjenert av denne tilførsel av karbon som forurenser slagget og fører til betydelige metalltap.

Hvis det eksempelvis brukes raffinering på åpen herd, er det til en viss grad mulig å nedsette innholdet av ikke ønske-lig karbon, idet ovnen drives med åpen lysbue. I tillegg til at driften er langsom og effektkrevende, medfører denne driftsform en betydelig nitrering av det metall eller den legering som behandles, slik at slutt-produktet inneholder nitrider i tillegg til metallkarbider eller -oksykarbider, om enn i små mengder.

Det har også vært foreslått fremgangsmåter hvor malmen på forhånd er smeltet i elektrisk ovn og reaksjonen utføres uten-for ovnen, ved dispergering av reduserings-middelet i malmen. Denne fremgangsmåte, som medfører visse farer, er imidlertid effektkrevende og nitreringsfenomet unn-gås ikke fullstendig.

Foreliggende oppfinnelse går ut på å overvinne disse ulemper og å gjøre det mulig å oppnå homogene metaller eller legeringer uten forurensninger, under for-hold med hensyn på utbytte og sikkerhet som er langt bedre enn ved de tidligere fremgangsmåter.

Oppfinnelsen går ut på en elektrisk ovn for fremstilling av metallprodukter med meget lavt karboninnhold, fortrinnsvis ferrolegeringer ved metallotermisk reduksjon av deres oksydholdige malmer i med massive elektroder av et metall eller legering med et meget lavt innhold av karbon og hvis smeltepunkt ligger over 800 og inntil 1000°C, og det særegne består i at hver elektrode er delt opp i flere parallelle elementær-enheter som ligger i avstand fra hverandre, har nedsatt tverrsnitt og er elektrisk parallellkoblet. Hver elektrode utgjøres således av flere staver, som fortrinnsvis er like og som, eksempelvis har en innbyrdes avstand av samme størrelses-orden som tykkelsen av de elementære staver, hvorved det oppnås en forbedret kjøl-ing av elektrodene.

Ved fremstillingen av elektrodene kan

det herunder velges et metall eller legering i form av støpte, smidde eller valsete bar-rer som kan velges slik at metallet eller legeringen inngår i sammensetningen av det metall eller den legering som skal behandles i den elektriske ovn. Således kan metallet i elektroden være den samme som hovedmetallet i den legering som skal behandles. Ved fremstilling av ferro-legeringer kan det således med fordel brukes elektroder av jern hvis styrte smelting i badet bare fører forholdsvis meget små mengder jern inn i legeringen.

Det er imidlertid også vanlig som elek-trodemetall å velge et metall som bare i liten grad inngår i den legering som skal behandles.

Ved hjelp av foreliggende ovn er det mulig å fjerne de ulemper som tidligere har fulgt med innføringen av fremmed-stoff ved forbruket av elektrodene. I visse tilfeller er det imidlertid fordelaktig å begrense dette forbruk, f. eks. for å for-lenge tiden mellom elektrodeskiftene, og spesielt er det praktisk å beherske dette forbruk når smeltingen av elektrodene ut-nyttes for nøyaktig dosering av den legering som behandles.

I en praktisk utførelse, kan de stavfor-mede elementærelektroder være sveiset til en felles metalldel, f. eks. en sirkelformet plate som eventuelt kan være kjølet og som tjener som strømtilførsel.

I det tilfelle hvor de nye elektroder benyttes i en ovn med stor effekt, kan det være nødvendig å dele hver elektrode opp i et temmelig stort antall, f. eks. mellom 5 og 10, staver eller elementærelektroder. Elektroden får da et utseende som et ekornbur og det er fordelaktig, mellom to elementærstaver å holde en større avstand enn den midlere avstand mellom de andre staver, slik at det blir en åpning i buret under fyllingen av ovnen blir så allt eller en del av utgangsmaterialet fylt inn i bur-elektrodene gjennom denne åpning. Skrå-ningen av utgangsmaterial blir da dannet i selve midten av elektrodene, hvorved den beste ovnsdrift er sikret.

For å lette forståelsen av oppfinnelsen

skal det henvises til vedføyede tegning.

Fig. 1 viser et loddrett snitt gjennom en elektro-ovn med metalliske elektroder som er delt opp slik som angitt ovenfor, og

fig. 2 viser et vannrett snitt gjennom samme ovn, etter linjen X-X i fig. 1.

De strek-punkterte linjer 1, henhv. punktene 1 betegner aksene for hver sin elektrode, 2 betegner en elementærelektro-de, 3 chargen, 4 det smeltede slagg, 5 det smeltede metall, 6 vanlig atmosfære (luft) og pilene viser retningen for chargeringen av ekornburet. De strekete sirkler i fig. 2 antyder omkretsen av massive metallelektroder hvor elementær-elektrodene er sveiset på nederst.

Det er klart at de gode resultater som oppnås i store ovner ved oppdeling av me-tallelektrodene i flere elementærelektroder, skyldes den naturlige kjøling av disse elementærelektroder. Temperaturen i metallet blir således senket og elektrodeforbru-ket nedsatt.

Som eksempel, kan det nevnes at for trefaseovner, hvis effekt ikke overstiger 300—400 kW, er det mulig å nøye seg med massive, ikke oppdelte metallelektroder med et tverrsnitt av størrelsesorden 150 cm2 når det gjelder elektroder av jern.

Ved høyere effekter, deles elektroden

i elementer som f. eks. har enhets-tverrsnitt av størrelsesorden 100—150 cm2, når det gjelder elektroder av jern. I et slikt tilfelle er det hensiktsmessig å bruke nor-maltver r snittet for handelsbarrer. Det er klart at oppdelingen av elektroden bør drives desto lengre jo lavere smeltepunktet er for det metall som er valgt for elektroden.

De forskjellige trekk som er beskrevet ovenfor for de nye metallelektroder bidrar alle til at det i elektrisk ovn er mulig å oppnå metaller eller legeringer med stor renhet med et nedsatt elektrodeforbruk. Eksempelvis er det således fremstilt ferrotitan ved elektroaluminotermi, på grunn-lag av titanoksyd, i en ovn som er utstyrt i henhold til oppfinnelsen med elektroder av jern. Det spesifikke elektrodeforbruk var herunder av størrelsesorden 100—200 kg/ tonn legering, altså ca. 150 g jern pr. kW/t.

Det er klart at det også er mulig å bruke andre kjølesystemer for elektrodene enn den naturlige kjøling ved oppdeling i elementærelektroder som er beskrevet ovenfor. Eksempelvis kan det for elektrodene anordnes en forsert kjøling ved blås-ing eller vannstrøm.

Den elektriske ovn i henhold til oppfinnelsen skal først og fremst finne anven-delse ved fremstilling av rene metaller eller legeringer ved aluminotermi eller siliko-termi, f. eks. rent krom, mangan, wolf-ram, molybden, supperraffinert ferrokrom med meget lite karbon, titanaluminium, ferrotitan, ferro-blandingsmetall, ferro-vanadium, ferroniob, ferrotantal, forskjellige ferrolegeringer osv., men den kan også brukes ved elektrisk stålfremstilling for å unngå karbiddannelse i edle stål.

Ovnen i henhold til oppfinnelsen gjør det også mulig å behandle slagg som inneholder meget metall, uten fare for å inn-føre karbid eller nitrid i den legering som gjenvinnes. Dette er f. eks. tilfelle for metaller som: vanadium, niob, tantal, titan, rent krom o.s.v.

Etter det som er beskrevet ovenfor er det klart at elektrodene kan være utført av de mest forskjellige metaller eller legeringer med smeltepunkt over ca. 800— 1000°C, f. eks. jern, kobber, titan, tungt-smeltelig stål, nikkel, krom eller legeringer av disse metaller, uten at denne opp-regning skal ansees som uttømmende.

Claims (1)

1. Elektrisk ovn for fremstilling av metaller eller metall-legeringer med meget lavt karboninnhold, fortrinnsvis ferrolegeringer, ved metallotermisk reduksjon av deres oksydholdige malmer, med massive elektroder av et metall eller legering med et meget lavt karboninnhold, og hvis smeltepunkt ligger over 800 og inntil 1000°C, karakterisert ved at hver elektrode er forlenget nedover i flere parallelle ele-mentærenheter som ligger i avstand fra hverandre og har nedsatt tverrsnitt og er forbundet i parallell med sin felles strøm-tilførselsklemme, og ved at disse enheter er i berøring med den felles atmosfære (6) eller med råstoffene (3) i fast tilstand.