DE898314C

DE898314C - Verfahren zum Herstellen einer eisen- und chromhaltigen Vorlegierung fuer die Erzeugung von Chromstahl oder Eisen

Info

Publication number: DE898314C
Application number: DEU786D
Authority: DE
Inventors: Marvin J Udy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1938-04-01
Filing date: 1938-04-01
Publication date: 1953-11-30

Description

Verfahren zum Herstellen einer eisen- und chromhaltigen Vorlegierung für die Erzeugung von Chromstahl oder Eisen Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer eisen- und chromhaltigen Vorlegierung für die Erzeugung von Chromstahl oder Eisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt.
Bei fast allen handelsüblichen Chromeisenlegierungen, wie beispielsweise rostfreiem Stahl, ist ein niedriger Kohlenstoffgehalt erforderlich, während der Chromgehalt von einem Bruchteil eines Prozents bis etwa 30°/o- sich ändern kann. Für diese Legierungen wird als Ausgangsstoff handelsübliches Ferrochrom benutzt, in welchem das Verhältnis von Chrom zu Eisen etwa 70 : 30 ist. Dieses Ferrochrom wird aber gegenwärtig aus hochwertigen Chromerzen mit niedrigem Eisengehalt hergestellt. Es ist nun unwirtschaftlich, derart hochchrornhaltige Erze dazu zu benutzen, um ein chromreiches Ferrochrom herzustellen und alsdann diese Legierung mit Eisen zu verdünnen.
Zweck der Erfindung ist, ein Verfahren zu schaffen, um die erwähnten Chrom-Eisen-Legierungen herstellen zu können, ohne von hochchromhaltigen Chromerzen mit niedrigem Eisengehalt ausgehen zu müssen.
Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß ein feingemahlenes Gemisch von Kalk, Eisenoxyd und Ferrochromsilizium niedrigen Kohlenstoffgehalts und einem Verhältnis von Chrom zu Eisen, das kleiner als 2 : r ist, der silicothermischen Reaktion unterworfen wird, -,vobei neben der Vorlegierung eine Kalksilikatschlacke entsteht, welche Kalk in einem wenigstens aequimolekularen Verhältnis zur Kieselsäure enthält.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird dem feingemahlenen Gemisch neben zusätzlichem Ferrochromsilizium ein Oxydationsmittel, z. B. ein Chromat, Nitrat oder -Chlorat, zugesetzt, ohne jedoch dabei das Verhältnis von Eisen zu Chrom im Gemisch zu ändern.
Unter Berücksichtigung der Lehre der Erfindung lassen sich auch minderwertige Chromerze auf Chromstahl bzw. Eisen aufarbeiten. Hierin liegt das Hauptverdienst der Erfindung. Ein weiterer Vorteil der silicothermischen Umsetzung zur Herstellung der Vorlegierung besteht darin, daß die Umsetzung im offenen Herdofen vorgenommen werden kann, welche lediglich auf eine Temperatur gebracht werden muß, um die exotherme Umsetzung im Ausgangsstoff einzuleiten. Die hierzu erforderliche Temperatur beträgt etwa i5oo bis i6oo° C. Durch etwaigen Zusatz von den erwähnten Oxydationsmitteln, z. B. Natriumchromat, Natriumnitrat oder Natriumchlorat, kann im Bedarfsfall zusätzliche Wärme erzeugt werden, ohne daß man das Ferrochrom verdünnen mü.ßte.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich durch folgende Erscheinung: Je höher der Gehalt des Ferrochromsiliziums an Silizium ist, um so niedriger fällt der Kohlenstoffgehalt aus. Außerdem ist der Kohlenstoffgehalt bei gegebenem Siliziumgehalt um so niedriger, je niedriger das Verhältnis von Chrom zu Eisen in dem Ferrochrom ist. So gewährleisten beispielsweise 40% Silizium in einem Ferrochrom vom Verhältnis Chrom zu Eisen = i : i oder weniger einen Kohlenstoffgehalt unter o, 1%. Bei äußerst niedrigen Chromgehalten unter 5 % ist der Kohlenstoffgehalt unter o, i % bei i o bis 2o '/o Silizium in dem Metall. Es ergibt sich also dadurch, daß minderwertige Chromerze, d. h. solche von hohem Eisengehalt, durch Hinzufügung von Silizium einen niedrigen Kohlenstoffgehalt erhalten.
Man kann mit einer Siliziummenge von 3o bis 401°/o arbeiten, jedoch ist es gewöhnlich richtiger; die Menge des Siliziums bis auf 500/0 oder darüber zu steigern, um mehr verfügbare exotherme Wärme zu haben. Der Siliziumgehalt kann bis zu 750/0 gesteigert werden; insbesondere wird man dann so hohe Siliziumgehalte wählen, wenn man von einem Ferrochrom von hohem Kohlenstoffgehalt ausgeht. Durch den hohen Zusatz an Silizium ergibt sich ein Erzeugnis, dessen Kohlenstoffgehalt äußerst niedrig ist.
Bei der Umsetzung gemäß der Erfindung ist es aber auch möglich, ein gewisses Auflegieren der Grundmetalle zu erzielen. Fügt man nämlich dem Ausgangsstoff ein Nickelerz hinzu, so geht das freiwerdende Nickel in die Legierung über.

Es sei nun als Beispiel im Anschluß die Herstellung eines nichtrostenden Chromnickelstahls nach der Erfindung beschrieben: Als Ausgangsstoff dient ein minderwertiges Chromerz von folgender Zusammensetzung:

C r2 03 . . . . . . ,. . . . . . . . 13,85'/e

Eisen -in Form von Fe O . . i2,oo %

MgO .. . . . . . . . . . . . . . . 2I,I$%

Si 02 . . ... . . . . . . . . . . . 35,70/0

A12 03 . . . . . . . . . . . . . . . . . 2,0- 9110

C02 ........... ........ 14,30°/o

9905 0%

Dieses Erz wird reduziert, um ein Ferrochrom folgender Zusammensetzung zu erhalten:

Cr . . . . . . . . . . . . . . . . 42 0/0

Fe . . . . . . . . . . . 481/o

C ........ ... ..... 70/0

Si ........ ......... 3%

- - IOo"/0

Diese Legierung wird durch Schmelzen mit Si02 und Koks zu Ferrochromsilizium von einem Siliziumgehalt von 4o"/o. und einem Kohlenstoffgehalt unter o,i °/o umgesetzt.

Das endgültige Umsetzungsgemisch zur Herstellung von Chromnickelstahl wird durch Vermahlen des so gewonnenen Ferrochromsiliziums bis auf eine Korngröße von 40 Maschen pro Längenzentimeter und Mischen mit feingemahlenem Eisenerz hergestellt, welches 6o % Eisen, einen geringen Prozentsatz an Nickeloxyd, Kalk sowie Natriumchlorat enthält.
Die Mengenverhältnisse sind die folgenden: 15o Teile Ferrochromsilizium mit 40% Silizium, 21o Teile Eisenerz mit 60% Fe, 23,9 Teile Nickeloxyd (N10), 192, Teile Kalk (Ca0), 21,2 Teile Na Cl 03.
Das Gemisch wird in einer Kugelmühle auf eine Korngröße von 40 Maschen pro Längenzentimeter gemahlen. Die Mischung wird anschließend brikettiert. Zur Einleitung der Umsetzung genügt in diesem Fall eine Temperatur von 80o bis 90o° C. Zu diesem Zweck wird das brikettierte Gemisch in einen offenen Herdofen gebracht, der auf i5oo° C erhitzt wird. Die Umsetzung geht schnell, aber nicht stürmisch vor sich, und man sticht 225 kg geschmolzenen Stahl von folgender Zusammensetzung ab: 17,3% Chrom, 8,3% Nickel, o,o5% Kohlenstoff, 0,4% Silizium.
Die Menge der Schlacke beträgt 32o kg, so daß das Verhältnis von Schlacke zu Stahl 44 : I entspricht.
Schließlich sei noch bemerkt, daß die Umsetzung in jedem anderen beliebigen Ofen, z. B. auch im elektrischen Ofen, durchgeführt werden kann.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zum Herstellen einer eisen- und chromhaltigen.Vorlegierung für die Erzeugung von Chromstahl oder Eisen mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, dadurch gekennzeichnet, daß ein feingemahlenes Gemisch von Kalk, Eisenoxyd undFerrochromsilizium niedrigenKohlenstoffgehalts und einem Verhältnis von Chrom zu Eisen, das kleiner als 2 : i ist, der silicothermischen Reaktion unterworfen wird, wobei neben der Vorlegierung eine Kalksilikatschlacke entsteht, welche Kalk in einem wenigstens äquimolekularen Verhältnis zur Kieselsäure enthält.
2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dem feingemahlenen Gemisch neben zusätzlichem Ferrochromsilizium ein Oxydationsmittel, z. B. ein Chromat, Nitrat oder Chlorat, zugesetzt wird, ohne jedoch das Verhältnis von Eisen zu Chrom im Gemisch zu ändern. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 393 999, 527 144; schweizerische Patentschriften Nr. 107 032, iil 161; britische Patentschrift Nr. 437 008.