IMŹ. R§0A K 0WSKI i PANEK
Y. Das Roheisen
VI. Ferrolegierungen und Zusatzmetalle
Von
*3) r. $ n g . R. D ü r r e r . Allgemeines.
Die V erw endung v on Ferrolegierungen in der Eisen- u n d S tahlgießerei h a t m it der E ntw icklung der E lektrom etallurgie, dem A usbau der chem ischen A nalyse u n d deren E in füh run g in die Eisen- u n d Stahlgießereien u n d schließlich u n te r dem E in flu ß der durch den K rieg bedingten V erhältnisse eine steigende B ed eu tu n g gew onnen. Sie b e ste h t darin, daß die Legierungen bzw. Z usatzm etalle im Schm elzofen oder nach erfolgtem Abstich dem E isen zugegeben w erden zu dem Zwecke, eine V erbesserung desselben v o r erfolgtem Gießen herbeizuführen (Desoxydation) oder dem F e rtig m a te ria l eine Zusam m ensetzung zu geben, die d urch alleinige A nw endung der dem Gießer zu r V erfügung stehenden Eisen
sorten n ich t oder doch n u r auf unzw eckm äßige Weise zu erreichen ist.
F ü r die Erzeugung der in der Eisen- u n d Stahlgießerei zur V erw endung gelangenden Legierungen kom m en in der H a u p tsa ch e der H ochofen u n d der E lek troofen in B etracht.
Im H ochofen w erden Ferrosilizium bis etw a 15°/0 Silizium, F erro m a n g a n u n d kohlenstoff- reiches F errochrom hergestellt r). F ü r die E rzeugung der übrigen Legierungen wie auch der vo rgenan nten k o m m t der elektrische M ed e rsch a ch to fen in B e tra c h t 2). Als solcher w ird h e u t e , nachdem Versuche m it geschlossenen Öfen ohne g u ten Erfolg geblieben sind, wohl n u r noch der offene Ofen verw endet.
Die w ichtigsten fü r die Eisen- u n d Stahlgießerei in F rag e kom m end en Legierungen un d Z usatzm etalle sind die folgenden:
Ferrosilizium ,
Spiegeleisen u n d F erro m an g an , Silikom angan,
A lum inium u n d F erroalum inium , F e rro tita n ,
F errophosphor.
Ferrosilizium.
Ferrosilizium h a t u n te r allen Legierungen die g rö ß te B e d eu tu n g fü r die Eisen- und Stahlgießerei. M it G ehalten von m ehr als 1 5 % w ird es im E lektroofen, m it niedrigeren G ehalten auch im H ochofen h e rg e ste llt3) . Bei d er E rzeu gu ng im H ochofen w ird die Schlacke sehr sauer, insbesondere reich a n Tonerde, g efüh rt. D a die R e d u k tio n d er Kieselsäure eine direkte u n d der W ärm ebed arf fü r die R e d u k tio n b e trä c h tlic h ist, ist der B renn
stoffverbrau ch ein hoher. G run db edin gu ng ist eine sehr hohe T em p e ratu r, daher muß der G ebläsewind s ta rk e rh itz t w erden. Die E rzeu gu ng v on F errosilizium im Hochofen ist schwierig u n d m it häufigen S töru ngen v erbu nden.
Beim elektrischen Ofen w ird als E isen trä g er m eist S ch rott, v o rteilh aft in Form von Spänen, als Silizium träger Quarz, fü r die K o hlun g m eist K o k s o der Holzkohle verw endet. Bei geeigneten örtlichen V erhältnissen k a n n die V erw endung von stark kieseligen E isenerzen u n d kieseligen A n th ra z ite n v o rteilh aft sein.
x) Vgl. S. 119. 2) N äheres folgt in Bd. 2. 3) Vgl. S. 117.
H andelsüblich sind die Sorten m it etw a folgenden G e h a lte n : 12, 25, 45, 75 und 9 0 °/0.
Zahlentafel 67 gibt A ufschluß über die ungefähre Z usam m ensetzung der verschiedenen Sorten.
Zahlentafel 67. 5
Analysen von Ferrosilizium.
Si C Mn P
s
0/Io 0/Io #/Io »IIo »/Io
10— 15 2 — 1 1— 2 unter 0 ,1 unter 0,05
25 0,5 unter 1 „ 0 .1 „ 0,05
45 0,1—0 ,2 „ 0,5 „ 0 ,1 „ 0,05
75 unter 0 ,1 „ 0,5 „ 0 ,1 ,, 0,05
90 „ 0 ,1 „ 0,5 „ 0 ,1 » 0,05
D er Schwefelgehalt k a n n durch geeignete B etriebsführung, selbst bei ziemlich unreinen Rohstoffen, ohne Schwierigkeiten auf weniger als 0,01 °/0 h erab ged rückt werden. Der Phosphorgehalt ist n atu rg e m äß von der Zusam m ensetzung des Möllers abhängig, da praktisch der gesam te im Möller e n th a lte n e P hosp ho r in das M etall geht. D er K ohlenstoff
gehalt ist vom Silizium gehalt abhängig 1).
N eben der chem ischen Analyse gibt die B estim m ung des spezifischen Gewichts einen ersten A n h a lt fü r den Silizium gehalt. J . R o t h e 2) gibt folgende W erte a n (s. Z ahlen
tafel 68).
Zahlentafel 68.
Spezifische Gewichte von Ferrosilizium nach R othe3).
Si in % Spez. Gewicht Ermittelt
bei 0 C.
11,58 6,46 20,3
15,81 6 ,8 8 20,7
22,83 6,51 17,3
23,47 6,51 19,5
24,26 6,48 17,2
29,04 6,40 19,9
32,05 6,18 16,7
47,25 4,55 2 1 , 0
77,29 2,93 19,6
Eine die reicheren Legierungen um fassende Zusam m enstellung der spezifischen Gewichte (bei 20° b estim m t) ist in Z ahlentafel 69 wiedergegeben.
Zahlentafel 69.
Spezifische Gewichte von reicherem Ferrosilizium.
Si in % Spez. Gewicht Si in ° / 0 Spez. Gewicht
49,10 4,630 71,25 3,222
50,90 4,342 72,00 3,220
52,30 4,200 72,55 3,205
56,01 4,260 72,90 3,162
59,70 4,101 74,82 3,060
61,40 3,857 75,90 3,051
61,95 3,780 76,00 3,050
64,10 3,602 76,28 3,010
65,70 3,560 77,50 2,944
66,25 3,463 93,41 2,542
70,32 3,260
1) Vgl. auch A nalysen von Ferrosiliziumschlacken. Stahleisen 1908, S. 1 1 2 2. 2) Mitt. Materialpr.- A m t 1907, Nr. 1, S. 51/2. Vgl. auch Stahleisen 1907, S. 928.
3) Vgl. auch Zahlentafel 23 auf S. 79.
Ferrolegierungen und Zusatzmetalle.
v. S c h w a r z ł ) h a t das spezifische G ewicht ü b er das ganze K o n z en tratio n sg eb iet hin b estim m t. Das E rg ebn is ist bereits zusam m enfassend in Z ah len tafel 23 (S. 79) wiedergegeben, v. Schwarz h a t in graphischer W eise die verschiedenen W e rte der L ite ra tu r ü b er die B estim m ung des spezifischen Gewichts von E isen-Silizium -Legierungen zusam m engestellt, die zeigt, d aß die äu ß e rsten W erte im D u rc h s c h n itt u m durchweg m ehr als 10 °/0 au sein an d er liegen.
Vor B estim m ung des spezifischen G ewichts m uß das Ferrosilizium wegen seiner P o ro s itä t u nd Gaseinschlüsse zw eckm äßigerweise g ep u lv e rt w erden. N äheres ü ber die A rt der B estim m ung geben v. S c h w a r z u n d L o w z o w 2) an.
W egen der v erh ältn ism äß ig geringen V e rän d e ru n g des spezifischen G ew ichtes m it dem Silizium gehalt u n d des au s diesem G runde v erh ältn ism ä ß ig großen Einflusses der örtlichen V erhältnisse (sonstige Z usam m ensetzung des Ferrosilizium s, V ersuchsbedingungen usw.) ist anzuem pfehlen, dort, wo dieses V erfah ren angew endet w erden soll, d urch eigene B estim m ungen eine Zahlentafel aufzustellen.
Abb. 61 zeigt das Z ustan dssch au bild der Eisen-Silizium legierungen, wie es v o n N . K u r - n a k o w u n d G. U r a s o w 3) gefunden w urde. I n seinem linken Teile d eck t es sich im
w esentlichen m it den U n tersu ch u n g en von G u e r t l e r u n d T a m m a n n 4) u n d den jenigen von T a k e j i r ö M u r a k a m i 5) (vgl.
A bb. 47, S. 77), w äh ren d es bei Gehalten vo n m eh r als 33,7 °/0 Si einen g ru n d sä tz
lichen U n tersch ied gegenüber den bisherigen B eo b ach tu n g en a u fw e is t6). Die Legierungen m it 55,2 —61,5°/0 weisen k ein E u te k tik u m auf, sondern kristallisieren bei fa st k o n s ta n te r T e m p e ra tu r u n te r B ildung einer neu en festen P h ase (Lebeauit) v on ver
änderlicher Z usam m ensetzung, die in allen Legierungen v on 33,7 — 100°/0 Silizium e n t
halten ist.
K u r n a k o w u n d U r a s o w h a b e n weiter festgestellt, d aß L eb e au it m it Phosphor u n d A lum inium tern ä re u n d q u a te rn ä re feste Lösungen b ildet. W ä h re n d die ternären Legierungen durch W asser n ich t v e rä n d e rt werden, zerfallen die q u a te rn ä re n Legierungen in G egenw art v o n W asser u n te r B ildung vo n phosphorw asserstoffhaltigen Gasen. H ierm it ist eine E rk lä ru n g fü r den Zerfall gewisser F errosilizium sorten u n d deren Giftigkeit u n d E x p lo siv itä t gefunden. Die aus dem Ferrosilizium sich entw ickelnden Gase sind selbstentzündlich, so d aß m it derartigem M aterial angefüllte F ässer ohne äu ß eren Anlaß explodieren können. H äufig g enü gt auch eine E rs c h ü tte ru n g eines solchen Fasses, um
*) Dissert. München 1912. Hier ist auch eine, ausführliche Literaturzusam m enstellung über die bis 1912 veröffentlichten A rbeiten, betreffend B estim m u n gen des spezifischen G ewichts von Eieen-Silizium-Legierungen, zu finden.
2) A. T. L o w z o w : Influence of Silicon upon th e properties of ferrosilicon. Chem. Metallurg.
Engg. 1921, S. 481/4.
3) N. K u r n a k o w und G. U r a s o w : Toxische Eigenschaften des Ferrosiliziums des Handels.
Z. f. anorg. u. allg. Chemie 123, 1922, S. 89/131. (D ie A rbeit sta m m t aus dem Jahre 1915 und ist im Polytechnischen In stitu t in St. Petersburg ausgeführt worden.) Vgl. auch Stahleisen 1923, S. 82/83.
4) Z. f. anorg. u. allg. Chem. Bd. 47, 1905, S. 1 - 6 3 .
5) On the Equüibrium D iagram of Iron-Silicon System . The Science R eports of th e Töhoku Imperial U niversity X . 1921, Nr. 2, S. 79/92. Vgl. auch Stahleisen 1922, S. 667/668.
6) Für den N ichtm etallographen sei erw ähnt, daß die L inie A B C D E F die Schm elzkurve dar
stellt, und also in jedem P u n k te für die entsprechende Z usam m ensetzung den zugehörigen Schm elz
punkt angibt. Zu berücksichtigen ist, daß die auf diese W eise sich ergebenden Schm elzpunkte sich auf reine Eisen-Silizium legierungen beziehen; die im technischen Ferrosilizium s te ts enthaltenen Frem dbestandteile setzen den Schm elzpunkt entsprechend der H öhe der B eim engung e tw a s herab.
Praktisch kann aber m it den S chm elzpunkten des Schaubilds gerechnet werden.
die E xplosion auszulösen. W ahrscheinlich sind neben P hosphin (P H 3), das nicht selbst
entzündlich ist, noch geringe Mengen des selbstentzündlichen flüssigen P hosphorw asser
stoffs (P._,H4) v orhanden, der die Explosion einleitet. P 2H 4 bildet sich m eist in geringen Mengen bei der Erzeugung von P H S.
D urch das Zerfallen ä n d e rt das Ferrosilizium n u r seine äußere F orm , n ich t ab er seine m etallurgischen Eigenschaften, so d aß es ohne weiteres, wenn n ich t aus besonderen Gründen stückiges M aterial erforderlich ist, verw endet w erden k ann, wobei allerdings auf die m it dem Zerfallen verbundene G asentw icklung R ü cksicht genom m en werden muß. D urch V erpacken des Ferrosilizium s in H olzkisten u n d L üften des A ufbew ahrungs
raumes wird eine E xplosion verm ieden. Verfasser h a t im B etriebe die B eobachtung gemacht, daß bei Verw endung von phosphor- u n d tonerdehaltigem Möller die Zerfalls
erscheinungen, v erbu nd en m it G asentwicklung, bis zu etw a 3 0 % Silizium h in u n ter auf- treten, daß sie dagegen bei etw a 7 0 % , auch bei stark e n Verunreinigungen, aufhören.
Die Verw endung von Ferrosilizium in der Eisen- u n d Stahlgießerei b eru h t einmal auf seiner E igenschaft als D eso xydationsm ittel (ähnlich dem F errom angan) u nd dan n in der Beeinflussung der Eigenschaften des Gusses als dessen B estandteil. Silizium erniedrigt den eutektischen K ohlenstoffgehalt, u n d zw ar bis zu etw a 5 % Silizium m it je 1 % um etw a 0 ,3 % 1). Die G arschaum bildung t r i t t also m it steigendem Siliziumgehalt bei niedrigerem K ohlenstoffgehalt ein. E in ternäres E u te k tik u m Eisen-Silizium -Kohlen- stoff b esteh t nicht. D a das Silizium die Zerlegung von E isenkarbid begünstigt (Fe3C-» 3 F e + C), wächst der Anteil des G raphits am Gesam tkohlenstoff m it steigendem Siliziumgehalt. Schon bei etw a 1 % Silizium liegen etw a 7 0 % des G esam tkohlenstoffs in Form von G rap hit vor. Bei etw a 2,7 % Silizium erreicht der G raph itg ehalt im R o h eisen den höchsten u n d d am it die H ä rte den geringsten W ert, zum al noch P erlit oder Ferrit h in z u tritt. Mit weiter steigendem Silizium gehalt n im m t die H ä rte wieder zu.
In ähr licher Weise wie die H ä rte v erän d ern sich die Biege- u n d die Zugfestigkeit. W ü s t hat beobachtet, daß Silizium u n d Schwefel im flüssigen E isen eine flüchtige Verbindung bilden. Bei stark em Ü berhitzen des Eisenbades k a n n auf G rund dieser R eaktio n ein beträchtlicher Teil des Schwefels ausgetrieben werden 2).
Das Ferrosilizium w ird entw eder im Schmelzofen oder in der P fan ne zugegeben.
Da, wie das Z ustandsschaubild (Abb. 61) zeigt, die Schm elztem peratur d er gebräuchlichen Sorten b eträchtlich höher liegt als die des zu vergießenden Eisens, insbesondere des Gußeisens, so w ärm t m an das Ferrosilizium , sofern es in der P fan ne zugegeben werden soll, zweckmäßig vor. M an v erm ind ert auf diese Weise die A bkühlung des Eisenbades und den A b b ran d a n Silizium. W ird das Ferrosilizium im K uppelofen zugegeben, so unterhegt es der Einw irkung der heißen Ofengase, insbesondere des Gebläsewindes, und erleidet einen m ehr oder m inder großen A b b ran d bevor es in das E isenbad gelangt.
Es b estand deshalb das B estreben, ein V erfahren ausfindig zu m achen, u m das F erro silizium auf seinem Wege bis zum Eisenbade zu schützen. N ach dem V erfahren der M a s c h i n e n f a b r i k E ß l i n g e n 3) w ird das Ferrosilizium auf eine bestim m te K örnung zerkleinert u n d mit einem zem en tartig en B ind em ittel zu B rik etts, den sogenannten E.K .-Paketen, v erarb eitet 4). Diese B rik etts schmelzen erst in der Schmelzzone, wo die Legierung in das E isenbad, das B in dem ittel in die Schlacke übergeht. I n verschiedenen schweizerischen Gießereien w ird das hochprozentige (45- u n d 75-prozentige) Ferrosilizium in R ohrstücke, die a n den E n d en m it H olzpfropfen verschlossen werden, verp ack t u n d in dieser F o rm dem K uppelofen zugegeben. Die A nw endung eines derartigen V erfahrens hat noch den weiteren Zweck, bei feinkörnigem oder zerfallendem Ferrosilizium das Vorrieseln im Ofen zu vermeiden.
1) W ü s t und P e t e r s e n : Metallurgie 1906, S. 811; vgl. auch S. 81.
2) Im elektrischen Niederschachtofen, in dem silizium haltiges Roheisen aus Erz m it etw a 4 % Schwefel hergestellt wurde, gelang es allein durch geeignete Temperaturführung, den Schwefelgehalt auf unter 0 ,1 % herabzudrücken. W eitere Ausführungen über den Einfluß von Silizium auf Eisen - und Stahlguß finden sich S. 81 u. ff.; vgl. auch S. 160.
3) G. S c h u r y : D ie Verwendung von Ferrosilizium und anderen Schm elzzusätzen im
Qießerei-echachtofen. Stahleisen 1920, S. 1452/1453. «sUR° TECH''* n ik ifK
Ferrolegierungen und Zusatzmetalle.
D o rt, wo n ich t genügende G ründe die A nw endung hochhaltigen F errosilizium s verlangen, k a n n zur U m geh un g der v o rg en an n ten N achteile niedrigprozentiges Ferro- silizium g eb rau ch t werden. Dieses v erh ält sich hinsichtlich des Schm elzens u n d seiner Stückigkeit ähnlich wie R o h e is e n ; d er S ilizium abb rand dieses M aterials ist ein v erh ä ltn is
m äßig geringer. Verschiedene dem Verfasser b ek a n n te Gießereien arb e ite n aus w irt
schaftlichen u n d m etallurgischen G rün den *) in dieser Weise, soweit es sich u m nicht außergew öhnlich hoch silizierten Guß hand elt.
Spiegeleisen und Ferromangan.
Eisenlegierungen m it 5 bis zu etw a 2 0 % M angan w erden Spiegeleisen, m it höherem M angangehalt F erro m a n g an g en an n t. Die Eisen-M anganlegierungen w erden vorzugs
weise im Hochofen, in geringerem M aße im elektrischen Ofen hergestellt. Spiegeleisen w ird m eist m it einem G ehalt von 10 — 2 0 % , F e rro m a n g an m it einem solchen von 8 0%
M angan verw endet 2).
Als M anganträg er dienen die M anganerze u n d m an g a n h altig e n Eisenerze. F ü r die H erstellung von hochhaltigem F erro m a n g an (80 % ) ko m m en n u r E rze m it 45 — 55 % M angan (hauptsächlich kaukasisches, indisches u n d brasilianisches Erz) 3), fü r die von Spiegeleisen ärm ere Erze, in D eu tsc h la n d h au ptsächlich der Siegerländer S pateisenstein in Frage. Die R e d u k tio n der M anganoxyde geh t b eträ c h tlic h schwieriger v o r sich als die der Eisenoxyde, so d aß eine w esentliche M an gan red u k tio n erst nach Beendigung der E isenredu ktion einsetzt. W ä h ren d das E isen p ra k tisc h fa s t vollständig in das M etall
b ad übergeht, gew innt m an im H ochofen im g ü n stig sten F alle etw a 7 0 % des im Möller e n th a lte n en M angans; im elektrischen Ofen ist das A usbringen etw as höher. Die Schlacke m uß sta rk basisch g efü h rt w erden u n d m u ß b eträ ch tlich e Mengen u n te r den herrschenden B edingungen redu zierbarer basischer O xyde (MnO) en th a lte n , u m eine um fangreichere R e d u k tio n der K ieselsäure zu verm eiden.
Aus Zahlentafel 70 g eh t die d u rchschn ittliche Z usam m en setzun g der Eisen-M angan- Legierungen hervor.
Z ahlentafel 70.
Durchschnittliche Zusammensetzung der Eisen-Mangan-Legierungen4).
Mn Si P S C Fe
Legierung
0/Io <•/Io 0Io/ <*/Io »/Io 0Io/
S p i e g e l e i s e n ... 6 — 2 0 0,5— 1,0 unter 0 ,1 unter 0,05 4—5 88—73
Ferrom angan... 25— 80 0,5— 1,5 „ 0,5 ,, 0,05 5 - 7 69— 12
D as von G. R ü m e l i n u n d K. F i c k aufgestellte Z u stan d ssch au b ild des Systems Eisen-M angan ist in Abb. 50 (S. 85) wiedergegeben. ¿¡-Eisen bild et m it M angan Misch
kristalle, die im H ö chstfall (1455°) 2 % M angan e n th a lte n . Legierungen m it m ehr als 1 3 % M angan kristallisieren zu einer lückenlosen R eihe von M ischkristallen. D urch einen Zusatz von 1 % Mn wird die y-ß-IJm w andiung u m 68° e rn ie d rig t; ein w eiterer Mangan- zusatz v erä n d e rt die U m w a n d lu n g ste m p e ra tu r n ich t m eh r (dieser U m w an dlun gsp unk t w urde bis 5 0 % M n u n tersu c h t). Die T e m p e ra tu r der p’-y-UmW andlung n im m t mit steigendem M anganzusatz z u n ä ch st rascher, d a n n lan gsam er ab, um bei der K o n z en tratio n von 5 0 % , bis zu d er diese U m w an dlun g u n te rs u c h t w urde, a n n ä h e rn d k o n s ta n t zu bleiben.
J) Eine Gießerei teilte dem Verfasser m it, daß nach ihrer Erfahrung sich das niedrighaltige Ferrosilizium besser, d. h. gleichm äßiger legiere.
2) Während des Krieges und nach dem selben is t dieser M angangehalt infolge des Mangels an hochhaltigen Manganerzen beträchtlich verm indert w o r d e n ; teilweise wird heute noch ein Ferrom angan m it nur 3 0 % gebraucht.
J) Vgl. Zahlentafel 38, S. 109. 4) Vgl. auch Zahlentafel 41, S. 119.
D er U m stan d , d aß M angan sowohl m it Eisen als auch m it E isenk arb id M ischkristalle bildet, g estaltet das tern ä re System Eisen-M angan-K ohlenstoff verhältnism äßig ein fach. E s k a n n p ra k tisc h als binäres System aufgefaßt werden, wobei a n Stelle der einzelnen K arbide (Eisen- u n d M an g an k arb id ) das D oppelkarbid u nd an Stelle der festen Lösung des M onokarbids im M etall die feste Lösung des D oppelkarbids zu setzen ist.
H ochhaltiges F errom ang an zerfällt a n der L u ft u n d w ird zweckmäßigerweise in geschlossenen R äu m en aufbew ahrt. Auch niedrigerhaltiges F erro m ang an u n d Spiegel
eisen neigt zum Zerfall, allerdings nicht zu P ulver, sondern zu Stücken. Dieser Vorgang ist auf innere S pannungen zurückzuführen, deren W irkung durch T em peraturunterschiede verstärkt wird.
M angan erh ö h t die A ufnahm efähigkeit des Roheisens für Kohlenstoff (etwa 7 % hei 80°/0igem F e rro m a n g a n ); bis zu etw a 0 ,3 % M angan w ird auch die G raphitausscheidung v erstärk t; höhere M angangehalte w irken in um gekehrter R ichtung. Die H ä rte nim m t mit steigendem M angangehalt zunäch st langsam , d an n stärk e r zu. Zug- u nd Biegefestig
keit werden bis etw a 1 % M angan erhöht, von d a ab erniedrigt. Biegefestigkeit und K erbzähigkeit werden durch steigenden M angangehalt verm indert. Schwefel w ird durch Mangan in F o rm des unlöslichen Sulfids (MnS) abgeschieden, wodurch n ebst anderen Vorteilen der F lüssigkeitsgrad des Bades erhö ht w ird; außerdem w irkt aber M angan auch u n m itte lb a r günstig auf die D ünnflüssigkeit des Eisens ein ').
Zweck der V erw endung der Eisen-M anganlegierungen ist. dem Eisen den gew ünschten M angangehalt zu verleihen, wie auch die D esoxydierung des Bades auf G rund der leichten Oxydierbarkeit des M angans. Die Eisen-M anganlegierungen können sowohl m it der Charge heruntergeschm olzen, als auch in der P fan ne zugesetzt werden. F ü r die Zugabe im Kuppelofen gilt das beim Ferrosilizium Gesagte 2). In analoger Weise wie für den Süiziumzusatz w erden auch für den M anganzusatz die sogenannten E .-K . P ak ete h er
gestellt. Wie beim Ferrosilizium ist auch beim F errom angan die m it der Zugabe bedingte Abkühlung zu b eachten u n d gegebenenfalls durch V orw ärm ung zu vermeiden.
Silikospiegel und Silikomangan.
Mit Silikospiegel un d Silikom angan (Ferrom angansilizium ) werden die Eisen- Silizium-Manganlegierungen bezeichnet, u n d zw ar m it Silikospiegel die niedrighaltigen dem Spiegeleisen entsprechenden, m it Silikom angan die höherhaltigen. Diese Legierungen wurden bis zum Kriege im V erhältnis zum Ferrosilizium u nd F errom angan in geringem Umfange angew endet E rs t als durch den A usbruch des Krieges diese Stoffe, insbesondere das Ferrom angan, infolge des Mangels an hochhaltigen M anganerzen k n ap p wurden, wurden Eisen-Silizium -M anganlegierungen in größerer Menge hergestellt.
Silikospiegel w ird im H ochofen u nd Elektroofen, Silikom angan n u r im E lek tro ofen erzeugt. Die E rzeugung im H ochofen ist m it b eträchtlichen Schwierigkeiten v e r
bunden u nd ist außerordentlich kostspielig (stark saure Schlacke, hoher K oksverbrauch und hohe W ind tem p eratur), so daß die H erstellun gsart k au m m ehr in B etra ch t kom m t.
Früher wurde Silikom angan in der Weise dargestellt, daß m an Ferrosilizium u nd F erro mangan g etre n n t erzeugte und d an n in einer geteerten P fanne m ischte, wobei der größte Teil des im F errom angan enthaltenen K ohlenstoffs sich in F o rm von G raph it ausschied.
Später ging m an zur un m ittelbaren E rzeugung über. Als M angan- u nd Silizium träger kommen hauptsächlich kieselsäurereiche M anganerze u n d m anganhaltige Eisenerze, sowie Ferrom angan- und Spiegeleisenschlacken in Frage. I n A m erika sind w ährend des Krieges große Mengen der vorgenannten Erze v e rh ü tte t worden, w ährend in D eutschland die Siegerländer Schlacken als Rohstoff b e n u tz t w urden. Die typische Zusam m ensetzung dieser Legierungen geht au s Zahlentafel 71 hervor.
1) S. auch O. W e d e m e y e r : Über die V erwendung von Manganerzen als Entscliweflungs- mittel beim Schmelzen von Gußeisen. Stahleisen 1904, S. 1316, 1377. Nähere Einzelheiten über den Einfluß des Maugans auf die Eigenschaften des Eisens siehe S. 84 u. ff.
2) Vgl. S. 151.
154
Zahlentafel 71.
Durchschnittliche Zusammensetzung der Eisen-Mangan-Siliziumlegierungen.
Mn Si Fe C P S
Legierung
0/Io 0/Io % 0/Io 0/Io 0/Io
S i l ik o s p ie g e l... 20— 50 1 0 — 2 0 70—25 1,0— 3,0 unter 0 ,2 unter 0,05
Silikom angan... 50—70 20—30 25—5 unter 1 ,0 „ 0 ,1 „ 0,05
B e i s p i e l ... 2 0 10 70 2 0 ,1 0 ,0 2
50 2 0 29 1 0,05 0 ,0 2
50 30 19 1 0,05 0 ,0 2
... 70 2 0 9 0 ,8 0,05 0 ,0 2
\
0 ¿ V 0 ä 70 73 Vf 73 SO Sä ¿V ¿ 0 ¿S
Abb. 62. Abhängigkeit zwischen Kohlenstoff- und Siliziumgehalt bei Eisen-Silizium-Mangan-
Legierungen mit 6 0 —70% Mn.
D er hei V erw endung von Silikospiegel bzw. Silikom angan im E isen verbleibende Teil an M angan u n d Silizium ist bei gleichem Z u satz größer als bei B en u tzu n g v o n Ferro- m an gan bzw. Ferrosilizium , die A u snu tzun g v o n M angan u n d Silizium ist som it eine bessere. Gegenüber dem F erro m a n g an e n th ä lt S ilikom angan n u r wenig K ohlenstoff und P hosphor. D a auch der Schwefelgehalt sehr gering ist, k a n n S ilikom angan zur H erstellung
von Sonderw aren v erw en d et w erden. (Die im elektrischen Ofen erzeu gten Legierungen sind reiner als die im H ochofen hergestellten.) Bis zu einem Silizium gehalt von etw a 1 0 % liegt der K ohlenstoff zum g rö ß ten Teil in gebun
dener F o rm v o r ; m it w eiter steigendem Silizium gehalt w ächst der A n teil a n graphi
tischem K ohlenstoff, bis bei etw a 1 5 % Silizium der grö ßte Teil in dieser F o rm v orh an d en ist.
Die Legierungen sind infolge ih rer Sprödigkeit leicht zu zerkleinern.
A bb. 62 zeigt die A bhängigkeit zwischen K ohlenstoff- u n d Silizium gehalt bei einem Erzeugnis m it 60 — 7 0 % M angan. Bis zu einem Silizium gehalt v o n 5 % sollen die mög
lichen A bw eichungen von der angegebenen K u rv e höchstenfalls 0 ,7 5 % , bei etw a 10%
noch höchstenfalls 0 ,5 % u n d bei etw a 1 5 % Silizium noch etw a 0 , 1 — 0 ,2 % betragen.
Die D esoxydation k a n n m it Silikom angan an Stelle von F erro m an g an , wie auch von Ferrosilizium d u rchg efüh rt werden. D er E influß der beiden K o m p o n en te n im Siliko
m an gan ist dabei größer als die Sum m e der Einzelw irkungen der beiden M etalle im F erro
m an gan ist dabei größer als die Sum m e der Einzelw irkungen der beiden M etalle im F erro