Znane jest wytwarzanie metali i sto¬ pów, zawierajacych malo wegla i krzemiu, ivp. wytwarzanie chromu, manganu, wol¬ framu, wanadu, molibdenu lub ich stopów z zelazem, przez redukcje odpowiednich rud lub tlenków w piecu elektrycznym za pomoca krzemu lub jego stopów, np. ze¬ lazokrzemu stopu aluminiowo-krzemowego lub wapniowo-krzemowego. Poniewaz w tym przypadku jako srodków redukcyj¬ nych uzywa sie krzemu wzglednie stopów krzemowych o duzej zawartosci krzemu i malej zawartosci wegla, przeto unika sie wprowadzania do procesu wiekszych ilo¬ sci wegla. W celu otrzymania produktu koncowego o malej zawartosci krzemiu na¬ lezy stosowac srodki redukcyjne w mozli¬ wie malej ilosci, poniewaz wieksza czesc cennego metalu dodatkowego przechodzac do zuzla bylaby stracona lub mozna ja by¬ loby odzyskac tylko za pomoca specjalne¬ go sposobu redukowania.W celu unikniecia naweglania wytwa¬ rzanego metalu weglem elektrod pieca elektrycznego, uzywanego do przetapiania odnosnych materialów, stosowano elektro¬ dy, wykonywane z mieszaniny rudy i sto¬ sowanego materialu redukcyjnego, zwy¬ kle wegla, przez stapianie ich w piecu elektrycznym. Poniewaz takie elektrody posiadaly zla przewodnosc elektryczna, przeto zaopatrywano je w specjalne wklad¬ ki lub plaszcze metalowe o duzym prze¬ kroju. Wskutek malej przewodnosci elek¬ trycznej powyzszej elektrody stapianie przerabianych materialów bylo utrudnio-ne, redukcja zas byla niezupelna. Stosujac jako srodek redukcyjny krzem albo stop krzemowy stapiano wyredukowany z ru¬ dy metal z duza iloscia krzemu, którego nie mozna bylo usunac z produktu konco¬ wego bez dodatkowego procesu oczyszcza¬ nia i ewentualnego przetapiania.Wynalazek niniejszy dotyczy sposobu wytwarzania metali i stopów z tlenków lub rud tlenkowych przy uzyciu krzemu wzgle¬ dnie stopu krzemowego jako srodka re¬ dukcyjnego, przy czym sposób ten umoz¬ liwia wytwarzanie metali lub stopów o malej zawartosci wegla i krzemju w jed¬ nym zabiegu i bez dodatkowego oczyszcza¬ nia. Wedlug wynalazku redukowana rude lub tlenek dokladnie miesza sie ze srodka¬ mi redukcyjnymi i nastepnie z tej miesza¬ niny wyrabia sie elektrody w ten sposób, ze powyzsza mieszanine, ogrzana do od¬ powiedniej temperatury, wprowadza sie do strefy spiekania, przy czym. powstaje material spieczony, w którym zredukowa¬ ny metal jest równomiernie rozdzielony w postaci drobnych czastek, nadajacych spie¬ czonej elektrodzie duza przewodnosc elek¬ tryczna. Taka elektrode z materialu spie¬ czonego topi sie nastepnie w piecu elek¬ trycznym przy zetknieciu sie jej dolnego konca z warstwa roztopionego zuzla prze¬ puszczajac prad elektryczny przez elektro¬ de. Przy takim stapianiu elektrody wyta¬ piany metal jest jednoczesnie rafinowany i gromadzi sie pod warstwa cieklego zuz¬ la.Ponizej opisany jest przyklad zastoso¬ wania sposobu wedlug wynalazku niniej¬ szego do ciaglego wytwarzania zelazo¬ chromu z rudy chromowej przy uzyciu ja¬ ko srodka redukcyjnego zelazo-krzemu o duzej zawartosci krzemu. Rysunek przed¬ stawia przyklad urzadzenia do wykonywa¬ nia sposobu wedlug wynalazku.Ruda chromowa i zelazo-krzem rozdra¬ bnia sie na proszek kazde z osobna za pomoca odpowiednich maszyn, a nastepnie miesza dokladnie ze soba. Rude stosuje sie w malym nadmiarze w stosunku do srod¬ ka redukcyjnego. Mieszanine doprowadza sie do podgrzewacza 1, w którym przy jednoczesnym mieszaniu ogrzewa sie ja równomiernie do temperatury nieco niz¬ szej od temperatury reakcji krzemu z ru¬ da chromowa, np. do temperatury okolo 1000°C. Podgrzewacz 1, wykonany najle¬ piej z metalu wytrzymalego w wysokiej temperaturze, ogrzewa sie za pomoca pal¬ nika gazowego lub olejowego wzglednie elektrycznie, np. za pomoca pradu induk¬ cyjnego o wielkiej czestotliwosci. Pod¬ grzana mieszanine ladunku doprowadza sie z regulowana szybkoscia do komory spiekania w postaci rury pionowej 2, wy¬ konanej z cienkiej blachy stalowej, sta¬ nowiacej oslone masy spiekanej, tworza¬ cej elektrode. Podczas topienia sie elek¬ trody rure 2 uzupelnia sie na górnym kon¬ cu przez zakladanie nowych odcinków.W poblizu górnego konca rura 2 jest za¬ opatrzona w grzejnik 3, np. w postaci oslony, otaczajacej rure 2 i zaopatrzonej w palnik olejowy lub gazowy wzglednie w elektryczna cewke indukcyjna na prad o wielkiej czestotliwosci. Wskutek tego czesc rury 2 w obrebie grzejnika 8 moze byc ogrzana do wymaganej temperatury, np. do 1200 — 1250°C, w celu spowodo¬ wania reakcji ladunku i spiekania go pod¬ czas opadania doprowadzanego ladunku na juz spieczona mase elektrody. Podczas re¬ dukcji w komorze spiekania ruda chro¬ mowa redukuje sie tworzac zelazo-chrom, zawierajacy krzem, i zuzel, skladajacy sie glównie z krzemianów uniemozliwiajacych laczenie sie ze soba kropel zredukowane¬ go metalu. Zredukowany metal w posta¬ ci drobnych czasteczek jest równomiernie rozdzielony w spieczonej masie i powodu¬ je jej dobra przewodnosc elektryczna. Pod¬ czas spiekania objetosc ladunku zmniejsza sie mniej wiecej do polowy pierwotnej objetosci, jej zas ciezar wlasciwy powiek- — 2 —sza sie od 1,8 do okolo 4. Reakcja prze¬ biega egzotermicznie, wytworzone zas cie¬ plo powoduje pewne podniesienie sie tem¬ peratury ladunku. Wazna rzecza jest, aby wzrost temperatury byl taki, zeby zuzel nie topil sie i nie przechodzil w stan cie¬ kly, gdyz w takim przypadku czastki zre¬ dukowanego metalu zlewalyby sie w wiek¬ sze krople, wskutek czego spieczona masa tracilaby w zasadzie elektryczna przewod¬ nosc i nie stanowilaby juz dobrej elektro¬ dy. Osiagana przy reakcji najwyzsza tem¬ perature mozna regulowac przez dopro¬ wadzanie ciepla z zewnatrz do strefy spie¬ kania. Po rozpoczeciu sie procesu mozna w pewnych przypadkach przerwac dopro¬ wadzanie ciepla z zewnatrz lub tez jego ilosc zmniejszyc. Temperature mozna rów¬ niez regulowac przez zmiane skladu che¬ micznego ladunku. Przez zwiekszenie ilo¬ sci rudy lub srodków redukcyjnych moz¬ na obnizyc temperature strefy spiekania.Natomiast chcac temperature podwyzszyc nalezy zastapic zelazo-krzem innym srod¬ kiem redukcyjnym, nadajacym sie do re¬ akcji, np. aluminium lub stopem wapnio- wo-krzemowym. Pod strefa spiekania elek¬ troda traci cieplo wskutek promieniowa¬ nia, wskutek czego masa spiekana krzep¬ nie i przybiera duza wytrzymalosc mecha¬ niczna. Dolny koniec elektrody znajduje sie wpiecu elektrycznym^ i styka sie z war¬ stwa cieklego zuzla 5. Nad piecem elektro¬ da jest zaopatrzona w szczeki 6 polaczo¬ ne z przewodami 7 do doprowadzania pra¬ du elektrycznego. Szczeki 6 sa zaopatrzo¬ ne w przyrzad posuwowy, za pomoca któ¬ rego elektroda moze byc przesuwana w dól podczas stapiania jej dolnego konca w piecu Jf. Dzieki duzej elektrycznej prze¬ wodnosci elektrody stapianie jej odbywa sie bardzo równomiernie, wskutek czego dolny koniec elektrody tworzy w zetknie¬ ciu z cieklym zuzlem w piecu, praktycz¬ nie biorac, plaska powierzchnie. Przy sta¬ pianiu rudy ze srodkiem redukcyjnym re¬ dukcja zostaje doprowadzona do konca wskutek wysokiej temperatury. Jednocze¬ snie nastepuje oczyszczenie zredukowane¬ go metalu, który zbiera sie pod warstwa zuzlowa 5 w postaci stopu zelazo-chrómo- wego 8 o malej zawartosci wegla i krze¬ mu.Nizej przytoczono przyklad przepro¬ wadzenia sposobu w praktyce. Jako la¬ dunku uzyto scislej mieszaniny drobno sproszkowanej rudy chromowej i drobno sproszkowanego wysokoprocentowego ze¬ lazokrzemu, przy czym na 1000 kg rudy wzieto 200 kg zelazokrzemu. Ruda chro¬ mowa posiadala sklad nastepujacy: o,o.FeO SiO, MgÓ Ah°i innych domieszek 52,5«/», 13,2o/o, 5,5»/o 15,5«/o, ll,2o/o, 2,lo/o.Uzyto zelazo-krzemu o nastepujacym skladzie chemicznym: Si Fe Al C 950/0, 3,1%, 1%, 0,20o/o, Mieszanine ogrzano do temperatury okolo 1000CC i wprowadzano z regulowa¬ na szybkoscia do komory spiekania, utrzy¬ mywanej za pomoca palnika olejowego w temperaturze okolo 1250°C, mierzonej na zewnetrznej stronie rury. Masa, utworzo¬ na w komorze spiekania, skladala sie ze spieczonej jasnozielonej mieszaniny rudy i zuzla krzemowego, zawierajacego chrom, z równomiernie rozdzielonymi w niej dro¬ bnymi czastkami metalu, których obec¬ nosc mozna bylo stwierdzic na powierzch¬ ni spieczonej elektrody po oszlifowaniu i wypolerowaniu jej. Chemicznie mozna bylo wykazac zredukowanie metalu w ko- — 3 —morzs spiekania przez potraktowanie wy¬ tworzonej mieszaniny spieczonej kwasa¬ mi, np. kwasem solnym. Przy traktowa¬ niu niespiekanego proszku kwasem sol¬ nym rozpuscilo sie tylko 0,1% Cr; przy takim samym zas potraktowaniu sprosz¬ kowanej spieczonej masy rozpuscilo, sie 25,6%Cr (z zelazochromu, zawierajacego krzem w ilosci 14 — 15%). Ogólna za¬ wartosc chromu w spieczonej masie wy¬ nosila okolo 85,5%. Przy traktowaniu sproszkowanej masy spieczonej kwasem solnym nie rozpuscily sie prawie wcale .tlenki, zawarte w masie wyjsciowej, po¬ niewaz byly one prawdopodobnie zwiaza¬ ne w postaci kwasnych krzemianów nie¬ rozpuszczalnych w kwasach. zelazochrom o duzej zawartosci krze¬ mu, znajdujacy sie w masie spieczonej, za¬ wieral 14,8% Si, 60% Cr i 0,25% C.Przez stapianie elektrody z masy spieczo¬ nej w wyzej opisany sposób otrzymano ze¬ lazochrom zawierajacy 1,9% Si, 64% Cr i 0,14% C. zuzel rafinacyjny z pieca elek¬ trycznego posiadal nastepujacy sklad che¬ miczny: 58,5% Si02, 9,6% Cr203, 13,5% Al203 i 18,6% MgO.Wynalazek niniejszy nie ogranicza sie tylko do opisanego wyzej ciaglego wy- twarzania- spiekanej elektrody, stapianej bezposrednio, lecz z mieszaniny z poda¬ nych wyzej materialów wyjsciowych moz¬ na takze wytwarzac spiekane ksztaltki o odpowiedniej dlugosci, przy czym ksztalt¬ ki te pózniej moga byc uzyte jako elek¬ trody do stapiania ich w piecu elektrycz¬ nym. Takie ksztaltki mozna wyrabiac w ten sposób, ze np. dlugie rury blaszane na¬ pelnia sie mieszanina materialów wyjscio¬ wych i ogrzewa w polozeniu pionowym w odpowiednim piecu do temperatury reak- cji, przy czym masa spiekajac sie tworzy scisla ksztaltke, wypelniajaca mniej wie¬ cej polowe dlugosci rury. Rury do spieka¬ nia moga byc umieszczone równiez w po¬ lozeniu poziomym, wówczas spieczona ma¬ sa wypelnia mniej wiecej polowe przekro¬ ju poprzecznego rury na calej jej dlugo¬ sci. Przy uzyciu takich ksztaltek spieka¬ nych jako elektrod w celu stapiania ich mozna je przedluzyc w znany sposób za pomoca oslon blaszanych.Wytwarzanie zelaznych stopów man¬ ganowych, wolframowych, wanadowych lub molibdenowych odbywa sie zasadniczo w taki sam sposób, jak opisano wyzej od¬ nosnie do wytwarzania zelazo-chromu.Wynalazek niniejszy nadaje sie równiez do wytwarzania stali o malej zawartosci jednego lub kilku wspomnianych metali bez obawy znaczniejszego naweglania jej.Ksztaltka wytworzona przez spiekanie we¬ dlug opisanego sposobu, zawierajaca bo¬ gaty w krzem stop zelaza z jednym lub kilkoma wyzej wspomnianymi metalami dodatkowymi, zostaje stopiona w piecu elektrycznym jako elektroda, przy czym dodany metal lub metale przechodza do kapieli metalowej w piecu elektrycznym, zuzel zas gromadzi sie nad ta kapiela i slu¬ zy do oczyszczania roztopionego metalu podczas stapiania elektrody. PL