DE634515C - Verfahren zur Herstellung von Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Legierungen, welche Eisen, Chrom und Nickel mit oder ohne andere Metalle enthalten. Die Erfindung bezweckt, die Herstellung solcher Legierungen wirtschaftlicher zu gestalten, als es nach den bisherigen Verfahren möglich ist. Das wird dadurch erreicht, daß man vergleichsweise billige Ausgangsstoffe für Nickel und Chrom

xo benutzt, nämlich Nickelstein und hoch- oder mittelgekohltes Ferrochrom.

Erfindungsgemäß wird Nickelstein mit kohlenstoffhaltigem Ferrochrom verschmolzen, wobei die Mengen an Ferrochrom und Nickelstein so gewählt werden, daß die Beschickung mehr als ein Kohlenstoffatom auf je zwei Schwefelatome enthält. Der Schwefel des Nickelsteins wird hierbei fast quantitativ ausgetrieben und mindestens ein Teil des im Ferrochrom enthaltenen Kohlenstoffes gleichzeitig entfernt. Die sich ergebende Legierung, welche das Nickel des Steines zusammen mit dem Eisen und Chrom des Ferrochroms enthält sowie mehr oder weniger Kohlenstoff, ist für manche Zwecke z. B. als hitzebeständige Legierung brauchbar, entweder in der unmittelbar erzeugten Form oder nach einer weiteren Behandlung. Beispielsweise kann die Legierung mit Eisen verdünnt werden, um rostfreie Stähle zu erzeugen.

Zur Erzielung eines möglichst niedrigen Schwefelgehaltes arbeitet man erfindungsgemäß in Gegenwart von Kalk und mit einem Überschuß an Kohlenstoff in Form von kohlenstoffhaltigem Ferrochrom und oxydiert dann mindestens einen Teil des verbleibenden Kohlenstoffes in an sich bekannter Weise, insbesondere durch Verblasen (Bessemern).

Bei der Herstellung von rostfreiem Stahl gemäß dem neuen Verfahren wird es vorgezogen, die geschmolzene Mischung aus hochgekohltem Ferrochrom, Kalk und Nickelstein so lange zu erhitzen, bis der Schwefel im wesentlichen ausgetrieben und eine Legierung von mindestens 1,0 o/₀ Kohlenstoff gebildet ist, wobei das Verhältnis von Chrom zu Kohlenstoff auf einen für rostfreien Stahl geeigneten Wert erhöht wird, worauf man das Metall in geschmolzenem Zustand mit käuflichem reinem Sauerstoff verbläst und die Legierung nach Austreiben des Schwefels mit Eisen verdünnt.

Da die zulässige Schwankung im Verhältnis von Kohlenstoff zu Schwefel weit ist und das Verhältnis von Chrom zu Kohlenstoff in Ferrochrom über ein beträchtliches Bereich schwanken kann ohne wesentliche Erhöhung der Kosten pro Gewichtseinheit des darin enthaltenen Chroms, kann das Verhältnis von Chrom zu Nickel in der Ausgangslegierung leicht geregelt werden. Wie aus dem nachstehenden Ausführungsbeispiel ersichtlich, ist

es so möglich, die Beschickung derart zu bereiten, daß nach Raffinierung und Entkohlung, der Ausgangslegierung unter Verlust von':., etwas Chrom das Verhältnis von Chrom ...^y Nickel im Endprodukt bei etwa 2¹Z₄ bissll"·;¹ zu liegen kommt, entsprechend dem Verhäfe; nis bei gewöhnlichem rostfreiem Stahl mit 180/0 Chrom und 8o/₀ Nickel. · Bei Durchführung des Verfahrens werden die fein gemahlenen Stoffe vorzugsweise in einen elektrischen Schmelzofen mit offenem Lichtbogen beschickt, und zwar mit einer Geschwindigkeit, welche mit der Reaktionsgeschwindigkeit vergleichbar ist. Zur Erzielung der besten Ergebnisse hinsichtlich der Vollständigkeit der Reaktion ist es erwünscht, bei einer so hohen Temperatur zu arbeiten, als es das feuerfeste Futter des Ofens gestattet. Es empfiehlt sich ferner, der Beschickung etwas Kalk als Schlackenbildner und etwas Flußspat zuzuschlagen, um der Schlacke eine genügende Leichtflüssigkeit zu erteilen.

Im nachstehenden werden Ausführungsbeispiele mitgeteilt, um die durch das oben

beschriebene Verfahren' erzielbaren Ergebnisse zu zeigen.

Beispiel 1

100 Teile hochgekohltes Ferrochrom, 50 Teile Nickelstein, 50 Teile Kalk und 25 Teile Flußspat werden gemischt und allmählich in einen elektrischen Ofen mit offenem Lichtbogen beschickt, welcher ein kleines Bad aus geschmolzener Schlacke enthält, die durch Zusammenschmelzen von Kalk und Kieselsäure im Verhältnis von 3 Teilen Kalk zu ι Teil Quarzit hergestellt worden war. Das hochgekohlte Ferrochrom enthielt 69,710/0 Chrom, 1,370/0 Silicium und 4,890/0 Kohlenstoff, und seine Korngröße war unterhalb 2,36 mm. Der Nickelstein enthielt 75,280/0 Nickel und 23,700/0 Schwefel, und seine Körnung lag ebenfalls unterhalb 2,36 mm. Kalk und Flußspat waren von handelsüblicher Beschaffenheit. Das erzeugte Ferrochromnickel ergab folgende Analyse:

Chrom 47,03%

Nickel 28,52 %

Kohlenstoff 1,82%

Silicium 0,07 % ·

Schwefel 0,08 %

Rest im wesentlichen Eisen.

Die Ausbeute an Chrom betrüg 73% und an Nickel 8i,io/_o. Der im Nickelstein enthaltene Schwefel ging zu 67 0/0 in die Schlacke über.

Beispiel 2

- Bei einer anderen Schmelze wurde folgende Mischung auf ein kleines geschmolzenes Bad aus Kalk und Kieselsäure im Verhältnis von ., 2 Teilen Kalk zu 1 Teil Quarzit aufgegeben: .U450 Teile hochgekohltes Ferrochrom, 112 ifpäle Nickelstein, 185 Teile Kalk und 3ο Teile

'ffjiß

|.;.;i('-Das hochgekohlte Ferrochrom, in einer "Korngröße unterhalb 2,36mm, enthielt 68,230/0 Chrom, 4,960/0 Kohlenstoff und 1,510/0 Silicium. Der Nickelstein, dessen Körnung ebenfalls unterhalb von 2,36 mm lag, enthielt 74,900/0 Nickel und 23,710/0 Schwefel. Kalk und Flußspat wiesen die handelsübliche Beschaffenheit auf. Obige Mischung wurde mit gleichmäßiger Geschwindigkeit beschickt, und der benutzte Ofen war ein bei hoher Temperatur betriebener Elektroofen mit offenem Lichtbogen. Nach Beendigung der Schmelzung wurde eine Legierungsprobe gezogen, welche folgende Zusammensetzung aufwies:

%Cr %Ni %Fe % C % Si » „ S 56,46 17,24 23,56 1,77 0,10 0,049

Die geschmolzene Legierung wurde direkt in eine Bessemerbirne abgestochen und mit einem Wind aus käuflichem reinem Sauerstoff während 30 Minuten verblasen. Nach Beendigung des Verblasens wurde die Legierung in Blockform gegossen. Eine Analyse des Endproduktes ergab:

/0 *-■ 0,l6

49,66 21,20 27,25 0,l6 0,05 0,040

Die Ausbeute an Chrom betrug 60,70/0, an Nickel 95,7%.

Beispiel 3

Dieses Beispiel veranschaulicht das Verfahren in der Anwendung auf die Herstellung von rostfreiem Stahl mit etwa 180/0 Chrom und 80/0 Nickel. Die für die Beschickung benutzten Materialien waren von der gleichen Zusammensetzung und Körnung wie in den vorhergehenden Beispielen. Die Zusammensetzung der Beschickung war folgende: 200 Teile hochgekohltes Ferrochrom, 40 Teile Nickelstein, 75 Teile Kalk und 8 Teile Flußspat.

Die obige Mischung wurde mit gleichmäßiger Geschwindigkeit in einen Elektroofen mit offenem Lichtbogen beschickt, der bei hoher Temperatur betrieben wurde. Nach Beendigung der Schmelzung wurden 240 Teile Stahlspäne in die Legierung eingeschmolzen, welche daraufhin in eine Bessemerbirne abgestochen und mit käuflichem reinem Sauerstoff während 8V₂ Minuten verblasen wurde. Der so erzeugte Stahl wurde aus der Birne in zwei Gießpfannen abge* stechen und dann nach Behandlung mit iao 0,400/0 Mangan in Form von niedriggekohltem Ferromangan und 0,400/0 Silicium als

6B4515

5oO/oiges FenOsilicium in Ingots vergossen. Die zwei Abstiche wurden gesondert analysiert. Die Mittelwerte der na'hezu übereinstimmenden Analysenzahlen waren folgende: · ' 5

0' Pr 0/ Ni I'.' 'ΐΐ 0/ Γ Or Mn I^{1 1}S

17,29 7,66 0,11 0,05 0,26 0,06

Die Mittelwerte der physikalischen Prüfzahlen waren folgende, wobei bemerkt sei, daß die Prüfproben von 1150° C abgeschreckt wurden:

Zugfestigkeit 83,40 kg'mm²

,. Fließgrenze 21,70kg'mm²

Dehnung 38 ° ₀

Querschnittsverringerung .. 54 ° ο

Schlagarbeit 11,1 mkg

Erichsenzahl .... 10,8 mm (Blechstärke 1 mm)

Brinellhärte 131

Es ist klar, daß in Fällen, wo ein höherer Kohlenstoffgehalt zulässig ist als jener des erzeugten Stahles gemäß Beispiel 2, die Blasezeit kürzer sein kann, so daß auch die Chromverluste geringer sind als bei der längeren Blasezeit. In gewissen Fällen, wo die bestmöglichen physikalischen Eigenschaften erwünscht sind, kann die geschmolzene Legierung aus dem Konverter in einen elektrischen Stahlofen zwecks Fertigstellung übergeführt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von Eisen-Chrom-Nickel-Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß Nickelstein mit kohlenstoffhaltigem Ferrochrom verschmolzen wird, wobei die Mengen an Ferrochrom und Nickelstein so gewählt werden, daß die Beschickung mehr als ein Kohlenstoffatom auf je zwei Schwefelatome enthält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in Gegenwart von Kalk und mit einem Überschuß an Kohlenstoff in Form von kohlenstoffhaltigem Ferrochrom arbeitet und dann mindestens einen Teil des verbleibenden Kohlenstoffes in an sich bekannter Weise, insbesondere durch Verblasen (Bessemern), oxydiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2 zur Herstellung von rostfreiem Stahl, dadurch gekennzeichnet, daß man die geschmolzene Mischung aus hochgekohltem Ferrochrom, Kalk und Nickelstein so lange erhitzt, bis der Schwefel im wesentlichen ausgetrieben und eine Legierung von mindestens 1,0 0/0 Kohlenstoff gebildet ist, wobei das Verhältnis von Chrom zu Kohlenstoff auf. einen für rostfreien Stahl geeigneten Wert erhöht wird, worauf man das Metall in geschmolzenem Zustand mit käuflichem reinem Sauerstoff verbläst und die Legierung nach Austreiben des Schwefels mit Eisen verdünnt.