DE1049407B

DE1049407B - Verfahren zur Entkohlung von Eisen in festem Zustand

Info

Publication number: DE1049407B
Application number: DENDAT1049407D
Authority: DE
Inventors: Aachen Dr.-Ing. Wolfgang Gruhl
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1959-01-29

Description

DEUTSCHES

Die Entkohlung von Eisen in festem Zustand bat eine besondere technische Bedeutung bei der Herstellung von Temperguß. Beim Tempern werden Gußstücke aus Schmelzen mit 3 bis 4·/« Kohlenstoff in einem Glühproseß häufig Ws zum Erhalt eines rein ferritischen Ge(vgc$ entkohlt. Eine teilweise Entkohlung wurde früher durch Einpacken der Stucke in sauerstoffal)gebende Stoffe bewirtet. Heute verwendet man zur Entkohlung Gasgemische aus CO und CO_t gegebenenfalls unter Zusatz von Wasserdampf, mit denen die öfen beschickt werden. Dabei mfiwen diese Gemische so eingestellt sein, daß eine Verbrennung des Kohlenstoffes stattfindet, eine Oxydation des Eisens jedoch vermieden wird. Der Nachteil aller dieser Verfahren liegt in den extrem langen Zeiten, die zur Entkohlung erforderlich sind und bei größeren Städten bis zu 100 Stunden betragen.

Es wurde nun gefunden, dafi eine wesentlich raschere Entkohlung dann stattfindet, wenn man zur Verbrennung des Kohlenstoffes nicht ein sauerstoff« haltiges Gas (CO₄, H₁O). sondern freien Sauerstoff verwendet und außerdem für eine rasche Abführung des bei der Verbrennung des Kohlenstoffs gebildeten CO-COj-Gemisches Sorge trSgt. Wesentlich ist hier-I)Ci, daß dem zu entkohlenden Material jeweils nur diejenige Menge freien Sauerstoffes zugeführt wird, die zur Verbrämung des durch Diffusion aus dem inneren an die Oberfläche des Stückes gelangenden Kohlenstoffes notwendig ist. Wird zu wenig Sauerstoff zugeführt, so wird der Proxeß verlangsamt. Bei zu großer Sauerstoffzufuhr findet eine Oxydation des Eisens statt, die naturgemäß unerwünscht ist. So findet man beispielsweise, daß bei einer Glühung in Luft primär eine gewisse Randentkohiung auftritt; sekundär kommt es dann zur Bildung einer Zunderschicht, die das Metall von der Gasatmosphäre trennt. Hat sich einmal eine solche Zunderschicht gebildet, so findet eine weitere Entkohlung nicht mehr statt. Die Verbrennung des Kohlenstoffe* wird dann dadurch unterbunden, daß einmal die Reaktion über eine Eisenoxydphase verläuft, zum anderen ein Austritt gebildeter CO· bzw. CO,-Gase durch die Oxyd-Schicht hindurch nicht möglich ist.

Erftrtdungsgemäß wird mit Hilfe dieser Enkenntnissc eine besonders rasche Entkohlung dadurch bewirkt, dafi ein inortes Gas {Trägergas), dem O₁Ol his 5*/» Sauerstoff «gemischt sind, in langsamem Strom über die bis unterhalb der Erweichung*- law. Schmelztemperatur, vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 900 und 1200° C erhitzten, zu entkohlenden Stftcke geleitet wird.

Man hat zur Entkohlung von Stahl in der Glühatmosphire hereits die Verwendung hocbsauerstoff-

Verfahren zur Entkohlung von Eisen
in festem Zustand

Anmelder:

Dr.-Ing. Wolfgang Gruhl,
Aachen. Büchel 15

Doing. Wolfgang Gruhl, Aachen, ist als Erfinder genannt worden

haltiger Gase, deren Ο,-Gchalt höher als der der Luft liegt, vorgeschlagen. Dies führt jedoch zu einer

•β erheblichen Vcfxundcrung des Eisens. Auch wenn solche Verfahren in rtochsauerstoffhaltiger Atroo· Sphäre. \Or*ugswcise reinem Sauerstoff, bei tieferen Temperaturen von 300 bis 600° C in Gegenwart von Oxyden anderer Metalle durchgeführt «-erden, findet

as dnc unerwünschte erhebliche Oxydation statt, die nachträglich durch eine Glühung in reduzierende Atmosphäre (Wasserstoff) wieder aufgehoben werden muß. Solche Schwierigkeiten vermeidet die Erfindung durch Verwendung ekies kontinuierlichen Gasstromes.

der nur so viel Sauerstoff enthält, wie zur Verbrennung des Kohlenstoffes notwendig ist. so daß keine wesentliche Verzunderong der Werkstücke eintritt. Man hat bei ähnlichen Verfahren auch schon die Verwendung von Reaktionsgemische» vorgeschlagen, die mit O₃, Luft, Wasserdampf und CO, versetzt wurden. Demgegenüber kommen erfindungsgemäß als Trigergase nur Gase in Frage, die weder mit dem Eisen noch mit dem zugcmischtefi Sauerstoff oder dem gebildeten Kohleronon- oder -dioxyd reagieren.

4« Zu diesem Zweck dienen erftndungsgemie entweder Edelgase, beispielsweise Argon, oder auch andere inerte Gase, beispielsweise Stickstoff in Mischung mit einem lKgrcnEtcn Prozentsatz freien Sauerstoffes. Die Menge des Kwgemischtcn Sauerstoffes wird so bemessen, daß sie zur Verbrennung des an der Oberfläche der zu entkohlenden Stucke austretenden Kohlenstoffes gerade ausreicht. Sie hingt also im einzelnen von der Größe der Oberfläche, der Temperatur, der Strömungsgeschwindigkeit des Gasstromes nnd dem Grad der Entkohlung ab. Bei der technischen Durchfährung des Prozesses kann sie auf Grund einer Messung des CO- bzw. CO_t-Gehalt« der Abgase oder auch durch direkte Beobachtung der Oberfläche der Gußstücke, auf der keine Zunderbildung auftreten

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soll, laufend und mit Hilfe geeigneter Einrichtungen auch automatisch geregelt werden.

Das verwendete Trägergas kann durch eine anschließende Behandlung — beispielsweise Durchleiten durch Kali- oder Natronlauge oder Überleiten über gebrannten Kalk in der Hitze zur Entfernung des gebildeten CO₂ — regeneriert und dem Prozeß wieder zugeführt werden, so daß auch bei Verwendung eines teuren Edelgases, beispielsweise Argon, die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens gesichert ist.

Beispielsweise wurde ein Rundstab von 30 mm Durchmesser und 40 mm Länge, der einen Kohlenstoffgehalt von 1,03 °/o aufwies, in einem langsamen Strom von Argon mit etwa 0,1% Sauerstoff bei 1200° C geglüht. Nach 2 Stunden war die Probe restlos entkohlt und zeigte ein rein ferritisches Gefüge. Die Oberfläche war zunderfrei. Erst bei weiterer Glühung, nachdem also der Kohlenstoff völlig herausgebrannt war, zeigte sich eine geringe Zunderbildung an der dem Gasstrom entgegengerichteten Stirnfläche.

Das vorstehend beschriebene Verfahren kann außer beim Tempern von Gußeisen für alle Fälle Verwendung finden, in denen Eisen in festem Zustand, d. h. also bei unterhalb der Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur liegenden Temperaturen, entkohlt werden soll.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entkohlung von Eisen in festem Zustand, insbesondere von Temperguß, dadurch gekennzeichnet, daß ein inertes Gas (Trägergas), dem 0,01 bis 5% freier Sauerstoff zugemischt sind, in langsamem Strom über die bis unterhalb der Erweichungs- bzw. Schmelztemperatur, vorzugsweise auf Temperaturen zwischen 900 und 1200° C erhitzten, zu entkohlenden Stücke geleitet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Trägergas Verwendung findet, das bei dem Prozeß weder mit dem Eisen noch mit dem zugemischten Sauerstoff reagiert.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas ein Edelgas, vorzugsweise Argon, Verwendung findet.

4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Trägergas Stickstoff verwendet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägergas regeneriert und anschließend dem Prozeß zugeführt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über

» das Behandlungsgut geführte Sauerstoff menge in Abhängigkeit von der Zusammensetzung, insbesondere dem CO- und/oder CO₂-Gehalt der Abgase, eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem ■ der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die über das Behandlungsgut geführte Sauerstoff menge in Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Oberfläche des Behandlungsgutes (Zunderbildung) gesteuert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 411 533, 916 414;
Auszüge deutscher Patentanmeldungen, Bd. 19, B 188 443 VIa/18c.