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Verfahren zur Herstellung von siliziumfreien oder silizillmarmen Chromeisenlegierungen.
Bei der Ausführung des im Patente Nr. 97661 geschützten Verfahrens zur Herstellung von nichtrostendem Chromstahl, wobei eine Mischung von Aluminium mit gewöhnlichem Chromerz des Handels verwendet wird, ist es vorteilhaft, einen gewissen Überschuss des Thermoreduktionsmittels über die theoretisch notwendige Menge zu verwenden, die zur Reduktion aller im Erze vorhandenen reduzierbaren Oxyde erforderlich wäre. Das ist besonders bei Erzen mit hohem Kieselsäuregehalt der Fall. Der Grund hiefür liegt darin, dass bei der innigen Mischung des Chromerzes mit dem Aluminium bei der Einführung in den Ofen das Aluminium keine vollständige Auslese treffen kann und ein beträchtlicher Teil der vorhandenen Kieselsäure reduziert wird, trotzdem das Aluminium leichter Eisen-und Chromoxyd reduziert als Kieselsäure.
In der Praxis hat sich gezeigt, dass das auf diese Weise freiwerdende Silizium in das Metallbad eingeht, was die Qualität des Metalles zumindest für viele seiner Verwendungsarten herabsetzt.
Es soll angenommen werden, dass bei der Reduktion soviel Silizium gebildet worden ist, dass es etwa 300 der schliesslichen Legierung ausmacht. Wäre das Aluminium imstande, bei der Reduktion eine Auslese zu treffen, so dass nur die reduzierbaren Metalloxyde reduziert werden würden, dann könnte man erreichen, dass in der gebildeten Legierung kein Silizium vorhanden ist, indem man einfach um jene Menge Aluminium, die zur Reduktion der entsprechenden Menge Kieselsäure erforderlich ist, weniger verwendet. Tatsächlich zeigt sich aber, dass durch Herabsetzung der Menge des verwendeten Aluminiums das Ziel, Silizium aus der Legierung fernzuhalten, nicht erreicht wird und dass ausserdem der Gehalt an Chrom in der Legierung sinkt.
Die Erfindung betrifft nun ein Verfahren, bei dem Erze mit einem beträchtlichen Gehalt an Kieselsäure verarbeitet werden können und das trotzdem zu Produkten führt, die bei gewünschtem Chrom- gehalt keine unerwünschten Mengen von Silizium enthalten.
Gemäss der Erfindung wird eine im Verhältnis zu den im Erz vorhandenen reduzierbaren Metalloxyden überschüssige Menge von Aluminium angewendet, doch wird nicht die ganze Menge des Chromeisensteines innig mit dem Aluminium vermischt, sondern bloss etwa 80%, während der restliche Chromeisenstein ohne Aluminium der Beendigungsschlacke zugesetzt wird.
Als Beendigungsschlacke wird, wie in dem oben erwähnten Patente Nr. 97661 angegeben ist, beispielsweise eine Kalksilikatschlacke benützt, die man möglichst dünnflüssig macht, bevor man ihr das Gemisch zusetzt, das ungefähr 80% der Chromeisensteinmenge und das ganze Aluminium enthält.
Die Beendigungsschlaeke enthält somit eine bekannte Menge Chromoxyd. Die mit 20 und 80 angegebenen Prozentsätze sind je nach den verwendeten Chromerzen natürlich ziemlichen Abänderungen unterworfen. Aluminium wird in solcher Menge verwendet, dass es ausreicht, die ganzen vorhandenen reduzierbaren Oxyde einschliesslich der Kieselsäure zu reduzieren, die in der mit dem Aluminium gemischen Hauptmenge des Chromeisensteins vorhanden ist. Die Menge des Chromeisensteins, die der Beendigungsschlacke zugesetzt und mit der kein Aluminium vorher gemischt wird, muss ausreichend sein, um das Silizium, das durch Reduktion der in dem Hauptanteil des Chromeisensteins enthaltenen Kieselsäure entsteht, aufzubrauchen.
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Das aus der Kieselsäure freigewordtne Silizium wird also bei der Reduktion des der Beendigungschlacke zugesetzten Chromoxydes verbraucht. Das Verfahren wird zweckmässig in einem elektrischen Ofen ausgeführt, der mit Eisen oder Stahl beschickt wird ; das Metall wird aufgeschmolzen und die Schlacke, die sich in der Regel zunächst bildet, zweckmässig entfernt. Man kann auch den Ofen mit geschmolzenem Metall beschicken. Welches Metall man zur Beschickung wählt, richtet sich nach dem Kohlenstoffgehalt, den die Endlegierung aufweisen soll.
Wie in der erwähnten Patentschrift angegeben, kann man trotz der Verwendung von Kohlenelektroden im elektrischen Ofen eine Legierung mit nur 0, 1% Kohlenstoff erzielen, da die Schlacke zwar das bei der Reduktion entstehende Eisen und Chrom durehlässt, aber das Metallbad vor der Berührung mit den Elektroden schützt.
Folgendes Beispiel erläutert die Anwendung der Erfindung bei der Herstellung einer Chromeisenlegierung. Angenommen, eas Chromerz enthalte 10% Kieselsäure und das Bad sei mit 453leg geschmolzenen Eisens beschickt, so wird die Beendigungsschlacke gebildet, indem man in den Ofen 40 Kalk, 20 leg Flussspat und 48. 5 leg Chromerz einführt ; 172 leg Chromerz und 64. 8 kg Aluminium werden nach Bildung der Beendigungsschlacke zugesetzt. Das verwendete Chromerz enthält beispielsweise 48-52% Cr203 und die entstehende Legierung 12-14% Chrom.
Die Erfindung ist nicht auf jene Fälle beschränkt, in denen als R3duktionmittel Aluminium dem Chromerz zugesetzt wird, aber es können naturgemäss nur Reduktionsmittel angewendet werden, die im Verlauf des Verfahrens die im Erz enthaltene Kieselsäure zu reduzieren vermögen.
Ferner könnte man, statt das Reduktionsmittel und einen Teil des Chromerzes in der oben beschriebenen Weise zu mischen, jeden dieser Stoffe einzeln in beliebiger Reihenfolge in den Ofen einführen, doch ist es zweckmässiger, vorher eine inn'ge Durchmischung vorzunehmen. Trotzdem oben angenommen wurde, dass dasselbe Erz zur Bildung der Beendigungsschlacke und zur Herstellung des Gemisches mit dem Thermoreduktionsmittel verwendet wird und dass es wesentliche Mengen Kieselsäure enthält, soll nicht unerwähnt bleiben, dass das zur Bildung der Schlacke verwendete Erz nicht die gleiche Menge Kieselsäure enthalten muss, wie das mit dem Thermoreduktionsmittel gemischte Erz, ja dass es überhaupt keine Kieselsäure zu enthalten braucht.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von siliziumfreien oder siliziumarmen Chromeisenlegierungen in einem Ofen mit einem Bade van flüssigem Eisen, auf dem eine Beendigungsschlacke erzeugt wird, in der man ein Gemenge von Chrom-und Eisenoxyden mit einem Thermoreduktionsmittel reagieren lässt. dadurch gekennzeichnet, dass der Beendigungssehlacke zuerst nur ein Teil des kieselsäurehaltgen Chromerzes zugesetzt wird, worauf man dann den Hauptanteil des mit überschüssigem Thermoreduktionsmittel vermengten Chromerzes zufügt.