DE719121C - Verfahren zum Herstellen von Chrom-Nickel- und Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen - Google Patents

Verfahren zum Herstellen von Chrom-Nickel- und Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen

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DE719121C
DE719121C DED73999D DED0073999D DE719121C DE 719121 C DE719121 C DE 719121C DE D73999 D DED73999 D DE D73999D DE D0073999 D DED0073999 D DE D0073999D DE 719121 C DE719121 C DE 719121C
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DE
Germany
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nickel
chromium
bath
alloys
iron
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Expired
Application number
DED73999D
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Hans Hougardy
Dr-Ing Franz Poelzguter
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Deutsche Edelstahlwerke AG
Original Assignee
Deutsche Edelstahlwerke AG
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C1/00Making non-ferrous alloys
    • C22C1/02Making non-ferrous alloys by melting

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Description

  • Verfahren zum Herstellen von Chrom-Nickel- und Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von niedrig Bekohlten, bis o, i Kohlenstoff enthaltenden Chrom-Nickel'-Legierungen und Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen, bei denen die Summe von Chrom und Nickel mehr als 50% beträgt. Solche Legierungen finden seit einer Reihe von Jahren im Elektro.-afenbau u. dgl. als Werkstoff für Widerstände in steigendem Maße Verwendung. Sie gehören infolge ihrer metallurgischen Eigenarten zu .den Legierungen, deren Herstellung und Verarbeitung erhebliche Schwierigkeiten bereitet.
  • Bisher wurden diesle Legierungen in Tiegeln, oder in basisch zugestellten elektrischen Lichtbogenöfeen hergestellt. Bei dieser Erzeugungsart läßt @es sich aber nicht vermeiden, daß :die Legierungen höhere Kohlenstoffgehalte aufnehmen; die innerhalb bestimmter Grenzen zwar die Verarbeitbarkeit begünstgen, aber die Lebensdauer eines aus sen Legierungen hergestellten Widerstandsdrahtes bei höheren Temperaturen erheblich; beeinträchtigen.
  • Hier schien der Hochfrequenzofen, der in den letzten Jahren, in der deutschen Stahls-und Metalierzeugung Eingang gefunden bat, die Schwierigkeiten zu vermindern. Bei seiner Verwendung fällt eine schädliche Kohlenstoffaufnahnve fort, dafür tritt aber ein au.-derer schwerwiegender Nachteil ein, nämlich die Aufnahme von Sauerstoff in, größeren Mengen. Der Sauerstoffgehalt vermindert wie bei allen Legierungen durch die Bildung von Chromoxyd erheblich die Verarbei.tungsmöglichkeiten durch Schmieden, Walzen. usw. und setzt die Lebensdauer des Widerstandsdrahtes herab.
  • Man hat .daher zur Erschmelzung von einwandfreien Chrom-Nickel- und Chrom-NickeIL Eäsexi-Legienungen bisher zwei Wege für möglic% ;@h@;lt@en i. das Erschmelzen im Hochfrequenzofen unter einer Schutzatmosphäre von Wasserstoff; 2. das Erschmelzen und Vergießen im Vakuum.
  • Das Schmelzen unter Schutzgasen bzw. das Schmelzen und Vergießen im Vakuum ist mit Schwierigkeiten verbunden und läßt die Verarbeitung größerer Einheiten nicht zu.
  • Die Erfindung bietet die Möglichkeit, die Chrom-Nickel- und Chrom-Nickel;-Eisen-Legierungen im sauer zugestellten Hochfrequenzofen ohne Anwendung von Schutzgasen und Vakuum mit allen Vorzügen der unter Wasserstoff oder im Vakuum erschmolzenen Legierungen herzustellen.
  • Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, niedrig bekohlte, bis o, i oJo Iiohlens@toff enthaltende Chr om-Nickel-Legierungen und Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen, bei denen die Summe von Chrom und Nickel mehr als 500,1o beträgt, bzw. die für deren Erzeugung benötigten Ausgangsstoffe im sauren Hochfrequenzofen einzuschmelzen und darauf das Bad mit einer Schlacke aus Callcium zu behandeln. Zur Erzeugung dieser Schlacke kann handelsübliches Calciumsilcium, das etwa der Formel Ca Si. entspricht, auf das Bad ;aufgestreut werden. Die Anwendung von Calciumsllicium ist in der Metallurgie zwar an sich bekannt, jedoch konnte nicht erwartet werden, daß dieses beispielsweise beim Schmelzen im basischen Lichtbogenofen verwendete Mittel verbessernd auf die Erzeugung von Chrom-Nickel- und Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen im sauren Hochfrequenzofen einwirken würde.
  • Während bei üblichen, unter Luftzutritt erhaltenen Schmelzen die genannten Legierungen unter einer sauren Schlacke trübe bleiben: ein Zeichen für das Vorhandensein von schädlichem Chromoxyd, gelingt es durch Verwendung von handelsüblichem Calciumsilicium in kurzer Zeit, die Schmelze vollständig blank zu erhalten. Dieser Zustand muß erhalten werden, damit die als der Schmelze vergossenen Blöcke gute Verarbeitbarkeit bzw. die daraus hergestellten Drähte eine gute Lebensdauer aufweisen.
  • Das Verschwinden der Trübe des Bades bedeutet, daß die Oxyde des Bades, insbesonndere das Chromoxyd und bei Gegenwart von Eisen auch das Eisenoxyd, vollständig reduziert sind. Wenn auch bekannt ist, daß das Silicium als solches ein Desoxydationsmittel ist, so mußte doch die Wirkung des Cälciums,illciums überraschen, um so mehr, als es z. B. hei Verwendung von Silicium als Metallord oder -in- Form von hochprozentigem Ferrosiliciüm nicht gelingt, leine so vollständige Reduktion des Bades zu erreichen, daß die Schmelze klar vergossen werden könnte. Anderseits verbietet die saure Auskleidung des Hochfrequenzofens die Verwendung von Kalk als Schlacke mit Rücksicht auf die Haltbarheit des Herdes. Bei der Verwendung von Cälciumsilicium bildet sich indes eine sehr reaktionsfähige Schlacke, die infolge ihrer Dünnflüssigkeit das Bad dicht abdeckt und somit auch den Zutritt von Luft und damit die Wiederaufnahme von Sauerstoff Zweitgehend verhindert, ohne daß die saure Zustellung in bemerkenswertem Maße angegriffen wird.
  • Die Verwendung von Calciumsilicium als Schlacke und gleichzeitig als Desoxydationsmittel bietet noch einen weiteren Vorteil, nämlieh den, daß eine Legierung erzielt wird, deren "Kohlenstoffgehalt sehr niedrig liegt. Aus der Metallurgie des Eisens ist bekannt, daß die Sauerstofflöslichkeit des flüssigen Bades mit fallendem Kohlenstoffgehalt sehr stark steigt. Dies trifft in gleichem, wenn nicht stärkerem Maße auch für die Chrom-Nickel-und Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen zu. Je geringer der Kohlenstoffgehalt, um so sauerstoffreicher wird das Bad und uni, so schwieriger die restlose Reduktion der im Bad befindlichen Oxyde. Die Schmelzen lassen sich daher nicht blank, d. h. oxvdfrei, vergief.)en.
  • Nun ;enthalten die verschiedenen handelsüblichen Ausgangsstoffe Kohlenstoff in größeren Mengen, wie z. B. Nickel bis zu 0,300'o, Eisen bis zu o,10 0l0 und Chrom bis zu o,1 o 0'o, so daß die Einhaltung eines Kohlenstoffgehaltes unter o,io% im fertigen Werkstoff schwierig ist. Dieser Kohlenstoffgehalt muß daher durch Oxydation mittels Sauerstoffs entfernt werden. Dies bedingt eine starke Erhöhung des Sauerstoffgehaltes des Bades, der mit fallendem Kohlenstoffgehalt weiter ansteigt und im Bade gelöst bleibt.
  • Die Verwendung von Calciumsilicium im sauren Hochfrequenzo.fen gemäß der Erfindung gestattet dagegen einerseits die Erniedrigung des Kohlenstoffgehaltes und anderseits die restlose Entfernung des im Bade gelösten Sauerstoffes. Durch das neuartige Verfahren werden somit die umständlichen Maßnahmen des Schmelzens unter Schutzgasbzw. des Schmelzens und Vergießens im Vakuum vermieden. Der metallurgische Fortschritt ergibt sich aus folgenden Betriebsergebnissen: Bei der Erzeugung einer Legierung mit etwa o, i olo Kohlenstoff, 6o % Nickel; i 5 % Chrom und Rest Eisen im basischen Lichtbogenofen bei basischer Schlackenführung und Desoxydation mit Mangan und Silicium ergab sich ein Ausbringen auf das Fertigerzeugnis von nur- 3o%. Der hohe Ausfall war im wesentlichen bedingt durch zu hohen Kohlenstoffgehalt. Bei Erschmelzung der .gleichen Legier ung im sauren Hochfrequenzofen, wobef ohne Anwendung der Maßnahmen gemäß der Erfindung mit Mangan und Silicium desoxydiert wurde, konnte zwar der Kohlenstoff so niedrig wie erforderlich gehalten werden; indes war .auch hier das Ausbringen, gerechnet auf das Fertigerzeugnis, nur 41 o/o. Dieser Ausfall: ist im wesentlichen bedingt durch zu hohen Sau@erstoffgelialt und damit durch . mangelnde Schmiedbarkeit. Bei Anwendung des Erschmielzens im sauren Hochfrequenz-Ofen unter Desoxydation mit Calciumsilicium gemäß der Erfindung betrug das Ausbringen, gerechnet auf das Fertigerzeugnis, etwa 6o%. Dien ausgeführten Vergleichszahlen wurde jeweils eine Jahreserzeugung nach den einzelnen Schmelzverfahren. zugrunde gelegt.
  • Das Verfahren gemäß der Erfindung wird derart ausgeübt, daß auf das im :sauren Hochfrequenzofen erzeugte schmnelzflüssige Bad, zweckmäßig nach Entfernung der Einschmelzschlacke, seine Schlackendecke aus Calciumsili.cium aufgebracht wird. Im allgemeinen wird das Calciumsilicium in Stücken oder in pulveriger Form aufgestreut.
  • In der Praxis hat sich folgender Weg als zweckmäßig erwiesen: Zunächst schmilzt man Nickel bzw. bei Herstellung einer Eisen-Chrom-Nickel'-Legierung Nickel und Eisen ein, wobei man Nickeloxyd bzw. Nickel- und Eisenoxyd so, lange beigibt, bis ein sehr niedriger Kohlensitoffigehalt erreicht ist. Durch dieses ,an sich bekannte Frischen entfernt man auch die im Einsatz vielfach befindlichen schädlichen Gase. Gleichzeitig wird hierdurch das Bad überoxydiert: Man. zieht die aus dem Einsatz gebildete Schlacke ab und gibt auf das offene Bad Calciumsilicium, bis das Bad blank und ruhig ist. Die sich hierbei bildende Sehlacke wird zweckmäßigerweise -wiederum abgezotgen und das Chrom in Form von Chrommetall oder Ferrochrom nachgesetzt. Das Bad wird durch Aufnahme der im Chrommetall: bzw. Ferrochrorn stets befindlichen Oxyde wieder trübe. Daher ist es zweckmäßig, die gebildete Schlacke nochmals abzuziehen und erneut Calciumsilicium aufzugeben, bis das Bad mit Schlacke vol'l'ständig abgedeckt ist. Sofort setzt eine lebhafte Reaktion unter Bildung ,einer dünnflüssigen Schlacke ein. Man gibt so lange Calciumsilicium bei, bis das' Bad blank ist. Es können dann die gegebenenfa11s erwünschten weiteren Zusätze an Mangan, Silicium usw. gemacht werden, worauf das Bad nötigenfalls nochmals mit Calciumsplücium behandelt und das oxydfreie Bad abgegossen wird. Man erreicht damit den gleichen Endzustand wie bei der Erschmelzung unter Wasserstoff bzw. im Vakuum, unter Vermneidung der bei diesen bekannten Verfahren auftretenden Schwierigkeiten.
  • Bei richtiger Handhabung des Verfahrens gelingt ges sogar, ,aus Schrott, d. h. also durch Umschmelzen von Chrom-Nickel- bzw. Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen., vol'Twertigfe Schmelzen im sauren Hochfrequenzofen zu erhalten, vollwertig im Hinblick auf die Verarbeitungsmöglichkeit und hinsichtlich der Güte.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen von ni,edrig Bekohlten, bis o, i % Kohlenstoff enthaltenden Chrom-Nickel-Legierungen und Chrom- Nickel - Eisen - Legierungen, bei denen die Summe von Chrom und Nickel mehr als 5ooio beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Legierungen bzw. ihre Ausgangsstoffe im sauren Hochfrequenzofen neingeschmolzen werden, worauf das Bad mit einer Schlacke von Calciumsihcium behandelt wird. a. Verfahren nach Anspruch i; dadurch gekennzeichnet, :daß zunächst Nickel bzw. Nickel und Eisen eingeschmolzen und die Schmelze mit Calciumsibcium behandelt wird, worauf man Chrom nachsetzt und das Bad erneut mit Calciumsihcum behandelt.
DED73999D 1936-11-26 1936-11-26 Verfahren zum Herstellen von Chrom-Nickel- und Chrom-Nickel-Eisen-Legierungen Expired DE719121C (de)

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