DE400199C

DE400199C - Eisenlegierung, im wesentlichen bestehend aus Eisen, Silizium und Zirkon

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Publication number: DE400199C
Application number: DEE28238D
Authority: DE
Original assignee: ELECTRO METALLURG CO
Current assignee: ELECTRO METALLURG CO
Priority date: 1922-06-25
Filing date: 1922-06-25
Publication date: 1924-08-04

Description

Eisenlegierung, itn wesentlichen bestehend aus Eisen, Silizium und Zirkon. Die Erfindung bezieht sich auf eine neue Legierung, welche im wesentlichen aus Zirkon, Silizium und Eisen besteht.
Es ist bekannt, daß Zirkonoxyd durch Kohle im elektrischen Ofen reduziert werden kann; das Erzeugnis ist aber beständig durch Kohlenstoff verunreinigt, der vermutlich chemisch als Zirkon-Karbid gebunden ist. Dieses Karbid ist praktisch unschmelzbar und nur wenig löslich in geschmolzenem Stahl, und dasselbe gilt für hochkohlenstoffhaltiges Ferrö-Zirkon: Deshalb hat sich die unmittelbare Herstellung von Ferro-Zirkonlegierungen, die als Zuschläge zu Stahl geeignet sind, durch Kohlenstoff bisher als nicht praktisch erwiesen.
Der Erfinder hat festgestellt, daß ein Zusatz von Silizium in bestimmtem Verhältnis die Eigenschaft besitzt, denKöhlenstoff aus Eisen-Zirkonlegierungen auszuschließen, und auf Grund dieser Beobachtung ist man imstande, unmittelbar durch kohlenstoffhaltige Mittel im elektrisehen Ofen Eisen-, Zirkon-, Silizium-Legierungen herzustellen, welche nicht soviel Kohlenstoff enthalten, daß er wesentlich den Vorgang im elektrischen Ofen oder die nachfolgende Anwendung der Legierung bei der Stahlbehandlung stört. Außerdem setzt das Silizium den,Schmelzpunkt der Legierung herab und erhöht seine Löslichkeit oder sein Löslichkeitsverhältnis im geschmolzenen Stahl.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, dem StahlZirkon in den Grenzenzwischen o,z Prozent bis z Prozent zuzufügenzugleichmitsovielChrom und Nickel, daß die Eigenschaften des Stahles verändert werden. Ein solcher Stahl ist nicht durch unmittelbare Reduktion von Zirkonerde hergestellt worden, sondern durch den Zusatz -von bereits reduziertem Zirkon zu den anderen Bestandteilen. Die vorliegende Erfindung jedoch bezieht sich auf Eisenlegierungen,. die - nicht Stähle sind, sondern zur Herstellung von Stahl sich eignen. Bei diesen Legierungen ist der Gehalt an Zirkon viel höher; als bisher fürStähle vorgeschlagen worden ist. Der Gesamtgehalt von Zirkon und Silizium beträgt wenigstens 6 Prozent. Der Siliziumgehalt ist in allen Fällen wenigstens ebenso groß wie der Zirkongehalt; und andere Elemente als Eisen, Zirkon und Silizium sind entweder nicht vorhanden oder unwesentliche Beimengungen. Die Eisenlegierungen gemäß der Erfindung werden zweckmäßig durch unmittelbare Reduktion von Tonerde gewonnen.
Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung angegeben, die aber nicht die Erfindung. auf besondere Mengenverhältnisse beschränken, da diese sich natürlich nach der jeweiligen Zusammensetzung der gewünschten Legierung richten. In allen Fällen jedoch muß: das Silizium in solchem Mengenverhältnis zu dem Zirkon stehen, daß jeder nachteilige Gehalt an Kohlenstoff in dem Fertigerzeugnis ausgeschlossen ist. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Gehalt an Silizium wenigstens gleich demjenigen des Zirkon. Beispiel i.

Die Beschickungsmischung enthielt auf --ooo Gewichtsteilen

Kieselerde ................. 7=o

Zirkonerz .................. 550

Holzkohle ...,............. 66o

Stahlschrott ............... 80

Das verwendete Zirkonerz enthielt

Zr02 ............. 56,8o Prozent

si OZ . . . . . . . . . . . . . 29,67 -

Ti OZ . . . . . . . . . . . . . 7105 -

A1203 ............ 1,64 -

Fe201............. 0,56 -

Die erhaltene Legierung ergab folgende Zusammensetzung

Zr ............... 30,33 Prozent

Si ............... 55,34 -.

Fe ................ 11,8o -

Ti ............... 2,00 -

Al ............... o,25 _

99,72 Prozent

nur mit Spuren von Kohlenstoff. Beispiel 2.

Die Beschickungsmischung enthielt

Kieselerde...... 83o Gewichtsteile

Zirkonerz ...... 465 -

Holzkohle ..... 650

-

Stahlschrott ... 55 -

Das Erz enthielt

Zr02 ............. 76,52 Prozent

Si02 ............. 18,08 -

Fe, 03 . . . . . . . . . . . . 2,58 -

TiO2 ............ o,66 -

A1203 ............ 1,34 -

Die erhaltene Legierung enthielt

Zr ............... 39,32 Prozent

Si ............... 42,68 -

Fe ............... 16,54 -

Ti:............... 0,46 -

C ............. 0,04 -

99,04 Prozent

Legierungen, welche bedeutend weniger Zirkon enthalten als die vorstehenden, können leicht nach diesem Verfahren hergestellt werden; wenn jedoch versucht wird, über einen Gehalt von 39,5 Prozent Zirkon in einer Legierung, welche nur =o Prozent Eisen enthält, hinauszugehen, so verläuft der Vorgang regellos, vermutlich wegen der Bildung von Zirkon-Karbid. Wenn diese Verbindung einmal entstanden ist, dann wird es schwer, das Erzeugnis aus dem Schmelztiegel zu entfernen und es ist fast unmöglich, es unter gewöhnlichen Bedingungen abzustechen.

Im folgenden wird ein Beispiel für das Verfahren angegeben, wie es auf Legierungen von verhältnismäßig niedrigem Zirkongehalt anwendbar ist.
Die Beschickungsmischung enthielt

Kieselerde ..... io8o Gewichtsteile

Zirkonerz ...... 135

-

Holzkohle ..... 72o -

Stahlschrott ... 65 -

Das Erz ergab in diesem Falle folgende Zusammensetzung

Zr02 . . . . . . . . . . . . . 53,84 Prozent

Si02 ............. 28,36 -

Fe203 ............ 5,12 -

Ti 01 ............. 1,i6 -

Al, 03 ..... : ...... 6,58

Die erhaltene Legierung hatte folgende Zusammensetzung

Zr ................ io,o Prozent

Si .......... .... 75,0 -

Fe + Ti . . . . . . . . . . 14,6 -

C .......... 0,1 -

99,7 Prozent

Durch Änderung des Gehaltes an Stahlschrott oder einem gleichwertigen Eisenzuschlag werden niedrige Kohlenstoiflegierungen leicht hergestellt, etwa von =o Prozent oder weniger oder bis zu 40 Prozent oder mehr Gehalt an Zirkon, mit einem gleichen oder größeren Gehalt an Silizium, während der Rest im wesentlichen aus Eisen besteht. Selbstverständlich können andere Stoffe als Beimengungen oder Verunreinigungen von Zirkonerzen auftreten, wie z. B. Titan.
Als kohlenstoffhaltiger Zuschlag wird Holzkohle bevorzugt, obwohl auch -andere kohlenstoffhaltige Stoffe, wie Koks oder Kohle, ganz oder teilweise zum Ersatz herangezogen werden können.

Claims

PATENTANSPRUCH: Eisenlegierung mit niedrigem Kohlenstoffgehalt, im wesentlichen bestehend aus Eisen, Silizium und Zirkon, dadurch gekennzeichnet, daß der Zirkongehalt höher als 3 Prozent ist und daß der Siliziumgehalt wenigstens ebenso hoch ist wie der Zirkongehalt.