187645. lajstromszámú szabadalom • Eljárás szilicium alapú komplex ferroötvözetek előállítására
1 187 645 2 csakis így válik lehetővé, hogy alacsony Si-tartalmú ötvözeteket is tudjunk előállítani. Kísérleteink során megvizsgálva mostmár a pelletben, vagy a betétben darabos állapotban lévő oxid-karbid viszonyt azt találtuk, hogy bármely - legyen az savképző, amfoter, vagy bázisképző-elem karbidját - és savképző, vagy amfoter, vagy bázisképző elem oxidját már tartalmazhatja együtt a pellet, ha a pelletben a karbon elegendő, vagy valamivel több, mint amennyi a pelletben lévő oxidok karbidokká történő átalakításához szükséges. Pl. egy pellet tartalmazhat SiC-ot, B4C-ot, CaCt-ot és Ti02-ot, vagy Al203-ot, vagy BaO-ot, mivel az oxidokból a karbidok (TiC vagy A14C3 vagy BaC2) fognak keletkezni a kohósítás során a karbidképződési zónában, amennyiben a pelletben ehhez elegendő karbon áll rendelkezésre. A pelletben keletkező karbidok oxidokkal bontva az oxid fémes elemét és a karbid fémes elemét tartalmazó ötvözetet eredményezik a redukciós olvasztó zónában, a kohósítás alkalmával. Kísérleteink során megvizsgálva a pelletben lévő karbonos redukálóanyagot azt találtuk, hogy a legjobb eredményt azokkal a karbonfölösleges pelletekkel lehet elérni, amelyekben a karbon 1,05-1,5- ször - célszerűen 1,05-1,15-ször - több, mint amennyi a pelletben lévő oxidok karbidokká történő átalakításához szükséges. Ha ettől több karbonos redukálószert tartalmaz a pellet, akkor a karbonfölösleges redukálószer elkokszosodik, s a karbonfölösleges pellet hasonlóan fog viselkedni, mint a koksz, nem lesz nagy a villamosellenállása és így a betét ellenállása sem lesz nagy. Emiatt az elektiódák betétbemerülése csökken és az egyes zónák (kigázosodó, kokszosodó, karbidképző, redukciós) összeszűkülnek, nem lesz elegendő idő az illóanyagok eltávolítására, a koksz és karbidképzésre és a redukcióra, és ez salakképződéshez vezet, ezen belül pedig rendkívül lerontja a kemence hőhasznosítási tényezőjét. A redukció során keletkező gázok ugyanis hőtartalmuk leadása nélkül magas hőmérsékleten távoznak a kemencéből. A szükséges többlet karbont tehát bem a pelletbe, hanem a betétbe kell adni darabos, nagy ellenállású, kis hamutartalmú petrolkoksz, faszén vagy száraz lignit, tőzeg vagy fahulladék formájában, azért, mert csakis így készíthetünk nagy ellenállású betétet. S végül kísérleteink során megvizsgálva a kvarcilot mint betétalkotót azt találtuk, hogy nem alkalmazható minden esetben. Vannak ugyanis olyan esetek, amikor rendkívül magas olvadáspontú szilicidek keletkeznek, s ezeket nem lehet a kemencéből kicsapolni, s emiatt nem lehet folyamatos üzemvitelt biztosítani, ilyenek pl. a 2210°C-on olvadó Zr2SÍ, a 2210°C-on olvadó Zr5Si3, a 2220°C-on olvadó Zr4Si3, a 2120°C-on olvadó Ti5Si3, a 2050 °C-on olvadó V3Si, a 2150°C-on olvadó V5Si3, az 1930 °C-on olvadó NbSi2. A. fenti szilicidek elemeinek redukálásakor éppen keletkezésük megakadályozása céljából a betétben kvarcit helyett olyan főalkotó oxidját kell alkalmazni, amely oldja a Si-ot és a szilicid fémes elemét is és/vagy eutektikumokat alkotva olyan alacsony olvadáspontú ötvözetet eredményez, amely már könnyen kicsapolható, vagy vasadalékot kell alkalmazni. Annál is célszerűbb így eljárni a kohósítás hőmérsékletének növelése helyett - aminek egyébként a kemencebélés anyagának olvadáspontja határt is szab -, mert így kisebb az elgőzölgésből eredő Si és fémveszteség, különösen az alacsony forráspontú Mg, Ca, Ba, Mn, Cr esetében. A kvarcit helyett használt oxid ha darabos, lehet betétalkotó mint a kvarcit, ha azonban porszerű, akkor pelletezni kell mégpedig úgynevezett karbonhiányos pelleteket kell készíteni és a karbonnak 1,5-50-szer kevesebbnek kell lenni, mint amennyi a pelletben lévő oxidok elemekké történő redukálásához szükséges. Eljárásunkhoz először tehát pelletet kell készíteni. A pellet az elmondottak szerint lehet karbonfölösleges, amely ha bázisképző elemek oxidjait és/vagy karbidjait tartalmazza, akkor bázikus, ha amfoter elemek oxidjait és/vagy karbidjait tartalmazza, akkor semleges, ha savképző elem oxidjait és/vagy karbidjait tartalmazza, akkor savas típusú. Vegyes típusú pellet (bázikus és semleges és savas) oxidokból nem készíthető, de bázisképző elemek és/vagy amfoter elemek és/vagy savképző elemek karbidjaiból és bázisképző elemek oxidjaiból vagy amfoter elemek oxidjaiból vagy savképző elemek oxidjaiból már igen. Az elmondottak szerint a pellet lehet karbonhiányos is, és az előbb elmondottak szerint a karbonhiányos pellet is lehet bázikus, semleges vagy savas. A találmány leglényegesebb felismerése tehát az, hogy a salakképződés csakis úgy kerülhető el, ha többfajta, sőt fajtán belül több típusú pelletet készítünk el, nem lehet tehát, hogy egy pellet tartalmazza valamennyi főalkotó oxidját. Most már a találmány alapjául szolgáló és megalkotásához szükséges lényeges felismerések birtokában újabb kísérleteket végeztünk a Si-alapú komplex ferroötvözetek előállítására és azt találtuk, hogy a kohósítás salakmentesen lefolytatható folyamatosan, amennyiben olyan betétet állítunk össze, amelyben a karbon összmennyisége 1,01-1,21-szer kevesebb, mint amennyi a betétben lévő valamennyi elem oxidjának elemmé történő redukálásához szükséges, és ezt a karbontartalmat úgy állítjuk be, hogy pelleteket készítünk, amelyek egyrészt redukálandó oxidként döntő mennyiségben vagy csak bázisképző, vagy amfoter, vagy savképző elemek azon oxidjait tartalmazzák, amelyek nem alkotnak egymással alacsony olvadáspontú eutektikumokat és vegyületeket, ezeken kívül tartalmaznak még karbont és/vagy karbidokat, de bázisképző és amfoter, vagy bázisképző és savképző, vagy amfoter és savképző, vagy bázisképző és amfoter és savképző elemek oxidját együtt nem, csak az ércek, ásványok, redukálóanyagok elfogadható természetes szennyezettségének határáig, és a bázikus vagy semleges, vagy savas típusú pelletek lehetnek karbonfölöslegesek, amelyekben a karbon 1,05-1,35-ször több mint amennyire a pelletben lévő oxidok karbidokká történő átalakításához szükséges, és lehetnek karbonhiányosak, amelyekben a karbon 1,5-50-szer kevesebb mint amennyi a pelletben lévő elemek oxidjának elemekké történő redukálásához szükséges, és a betétet: 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 4
