DE1225678B

DE1225678B - Verfahren zur Herstellung stickstoffhaltiger Stahlveredler

Info

Publication number: DE1225678B
Application number: DEG42078A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Alfons Fuchs
Original assignee: ELEKTROMETALLURGIE GmbH
Current assignee: ELEKTROMETALLURGIE GmbH
Priority date: 1964-11-23
Filing date: 1964-11-23
Publication date: 1966-09-29
Also published as: US3384455A; DE1225678C2; FR1454399A

Description

Verfahren zur Herstellung stickstoffhaltiger Stahlveredler Für die Aufstickung von legierten Stählen werden geschmolzene oder gesinterte Stahlveredler verwendet. Geschmolzene, stickstoffhaltige Legierungen haben den Vorteil hoher Stickstoffausbeute im Stähl, doch enthalten diese im Verhältnis zum Inhalt an Legierungselementen nur wenig "Stickstoff, z. B. FeCr suraffinö mit 64 bis 701/o Cr nur 2 bis 4% N, FeMn suraffine mit 75 bis 82% Mn nur 1,5 bis 2,5 % N, FeMn affine mit 1% C nur 1,8 bis 2,2% N. Nachteilig bei diesen geschmolzenen Legierungen ist der hohe Preis, welcher durch das angewendete Aufstickungsverfahren bedingt ist.
Die in der festen Phase aufgestickten und nicht geschmolzenen Legierungen mit höherem Stickstoffgehalt werden nach verschiedenen Verfahren in speziellen Ofenanlagen hergestellt und sind auch relativ teuer, weil diese Aufstickungsprozesse, außer hohen Investitionskosten der Anlagen, einen großen Wärmebedarf, meist in Form von teurer Elektrowärme, und hohen Stickstoffbedarf haben. Es ist ferner bekannt, Kalkstickstoff herzustellen, indem Calciumcarbid in geeigneten Behältern unter Stickstoffatmosphäre aufgeheizt wird und sodann den exothermen Azotierungsprozeß ablaufen zu lassen. Das so hergestellte Erzeugnis wird vorwiegend für Düngezwecke verwendet.
Zweck der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von stickstoffhaltigen Stahlveredlern anzugeben, das im Gegensatz zu den bekannten Verfahren keine Spezialöfen und, leine zusätzliche Elektrowärme benötigt sowie keinen großen Stickstoffgasbedarf hat.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß. der Erfindung, indem die zerkleinerten Stahlveredler unter Ausnutzung des bei der üblichen, exothermiseh verlaufenden Kalkstickstofferzeugung vorhandenen Stickstoffgasüberschusses und der dabei auftretenden Strahlungswärme aufgestickt und gesintert werden.
Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Kalkstickstoff, nach den verschiedenen üblichen Verfahren, z. B. nach P o l z e n i u s z oder Frank -C a r o sehr viel Strahlungswärme bei diesem exothermischen Prozeß anfällt und mit hohem Stickstoffgasüberschuß gearbeitet werden muß. Diese Strahlungswärme und der Stickstoffüberschuh werden vorteilhafterweise für das Aufsticken der Stahlveredler verwendet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden folgende Maßnahmen für das Aufsticken von Stahlveredlern während der Kalkstickstofferzeugung vorgeschlagen: An den Behältern, in welchen das für die Kalkstickstoffherstellung eingesetzte Calciumcarbid eingefüllt ist, werden mittels entsprechender Vorrichtungen geeignete, flache Blechtassen angehängt bzw. aufgesetzt, in welche die aufzustickenden Legierungen lose eingeschüttet werden.
In F i g. 1 und 2 ist im senkrechten und waagerechten Schnitt eine solche Einrichtung dargestellt. Für die Kalkstickstoffherstellung sind Gefäße 1 mit feuerfester Auskleidung vorgesehen, die auf Wagen, von denen nur die Oberkante 2 dargestellt ist, durch den Azotierungsofen gefahren werden. Wenn die Calciumcarbidfüllung 3 in das Gefäß 1. eingebracht ist, werden mittels der klammerartigen Stützen 4 die flachen Blechtassen oder Blechschalen 5 aufgesetzt und mit der aufzustickenden Legierung in dünner Schichtung 6 gefüllt.
Die zerkleinerten Legierungen können aber auch in Behälter mit rundem oder rechteckigem Querschnitt eingefüllt werden. Diese werden in das für die Kalkstickstofferzeugung eingesetzte Calciumcarbid eingebracht. Die oben offenen Behälter sind an den Mantelflächen mit vielen Bohrungen von 2 bis 8 mm Durchmesser versehen, um das Eindringen des Stickstoffgases zu erleichtern. Vor dem Einfüllen der Legierung werden die Behälter mit Papier ausgekleidet, um ein Ausrinnen der zerkleinerten Legierungen zu verhindern und um eine Verunreinigung der Legierung durch Carbid zu vermeiden. Die Behälter werden außerdem von außen mit Papier umkleidet, um nach der Aufstickung das Herausziehen aus dem Kalkstickstoffblock zu erleichtern.
In F i g. 3 und 4 ist im senkrechten und waagerechten Schnitt eine solche Anordnung dargestellt. Sie entspricht hinsichtlich der Teile 1, 2 und 3 der Anordnung nach F i g..1 und 2. Die aufzustickende Legierung wird in die perforierten, oben offenen Behälter 7 zylindrischer Form oder 8 rechteckiger Form eingefüllt, nachdem sie aus den angegebenen Gründen mit Papier ausgekleidet und mit Papier umkleidet worden sind.
Das Aufsticken verläuft in der Weise, daß, nachdem das eingesetzte Carbid gezündet ist und der exotherme Azotierprozeß begonnen hat, die in den Blechtassen oder in den in die Carbidfüllung eingebrachten Behältern eingefüllten Legierungen, durch die Strahlungswärme, welche bei der Umsetzung von Carbid -zu Kalkstickstoff frei wird, aufgeheizt werden. Hierbei werden die Temperaturen erreicht, bei welchen das Aufsticken der Legierungen einsetzt.
Mit zunehmender Stickstoffaufnahme steigt die Temperatur der eingebrachten Legierungen, welche zusammensintern und nach Ablauf -der Reaktion als harte Platten in den aufgesetzten Blechtassen bzw. als Blöcke in den eingesetzten runden oder rechteckigen Behältern vorliegen. Während der Behandlung darf der Inhalt .der Blechtassen 5 und der Behälter 7, 8 nicht in unmittelbare Berührung mit dem für die Kalkstickstofferzeugung eingesetzten Calciumcarbid kommen, um eine unerwünschte Aufkohlung der aufzustickenden -Legierungen zu vermeiden.
Bei zahlreichen in einem Kalkstickstoffwerk im Betriebsmaßstab durchgeführten Versuchen wurden in den Legierungen. Stickstoffgehalte von 4 bis 18% erzielt, z. B. bei Ferrochrom suraffin6 5 bis 7%, bei Ferromangan suraffm6 4,7 bis 6,6'0/0, bei Ferromangan affine 3,5 bis 4,5%, bei--Chrommetall 4 bis 6%, bei Ferroniobtantal 4 bis 6'% und bei Mangan-Vanadium mit 56 bis 65-% V und 24 bis 26% Mn sogar 14 bis 18 % N.
Es hat sich sehr als förderlich für die Durchführung dieses Aufstickungsverfahrens erwiesen, folgende Bedingungen einzuhalten: 1. Die Stahlveredler sollten auf eine Feinheit mit einer Teilchengröße von mindestens 1 mm, vorteilhafterweise -auf weniger als 0,25 mm, zerkleinert werden.
2. Die zerkleinerten Legierungen sind auf den Blechtassen 5 in geringer Schichthöhe 6 bis zu 100 mm, vorteilhafterweise nur bis zu 60 mm, aufzuschütten.
3. Wenn die zerkleinerten Legierungen in Behältern eingesetzt --werden, können die Behälter 7 mit rundem Querschnitt bis etwa 250 mm und die Behälter 8 mit rechteckigem Querschnitt (50 bis 100) mm - (300 bis 600) mm ausgebildet werden. Die Länge_ der oben offenen und unten mit einem stabilen Boden versehenen Behälter kann die Hälfte bis zwei Drittel der Höhe der Carbidfüllung 3 betragen. Es ist vorteilhaft, diese Behälter zweiteilig auszuführen, um sie nach Entnahme aus dem Kalkstickstoffblock leicht öffnen und die aufgestickten Legierungen herausnehmen zu können. Die Mantelflächen dieser Behälter sind -mit Bohrungen zu versehen, um das Eindringen des gasförmigen Stickstoffs zu erleichtern. Die Behälter werden innen mit Papier ausgekleidet und außen mit Papier umwickelt, damit die eingefüllten Legierungen nicht ausrinnen oder durch das Carbid oder den Kalkstickstoff verunreinigt werden können.
4. Die Menge der aufzustickenden Legierung darf nur einen Bruchteil der zur Azotierung vorgesehenen Carbidmenge betragen, damit die Strahlungswärme des Azotierprozesses für die Legierungsaufstickung ausreicht.
5. Nach Beendigung des Azotierprozesses sind die in den Blechtassen oder in den Behältern aufgestickten Legierungen sorgfältig zu entnehmen und vom erzeugten Kalkstickstoff getrennt zu halten, um eine Verunreinigung der aufgestickten gesinterten Legierungen zu vermeiden.
Das Verfahren des Aufstickens gemäß der Erfindung kann in Kalkstickstoffbetriebsanlagen, die das Polzeniusz- oder Frank-Caro-Verfahren anwenden, ohne Störung der Kalkstickstofferzeugung durchgeführt werden, wobei die Strahlungswärme des exothermen Azotierprozesses und der bei der Kalkstickstoffherstellung erforderliche Stickstoffgasüberschuß ausgenützt werden. Die Investitionskosten beschränken sich auf die Anschaffung von geeigneten Blechtassen 5 mit Stützen 4 bzw. von geeigneten Behältern 7 oder B. Die Aufstickungskosten sind sehr niedrig, da nur überschußwärme und überschüssiges Stickstoffgas aus dem Azotierprozeß sowie Papier für das Auskleiden und Umhüllen der Behälter verbraucht wird. Der Arbeitsaufwand und der Verschleiß an Blechtassen bzw. Behältern ist gering, da geeignete hitzebeständige Stähle hierfür zur Verfügung stehen.
Die auf den Blechtassen aufgestickten und zu Platten zusammengesinterten Legierungen bzw. die in den Behältern in Blockform aufgestickten Legierungen werden auf eine für den Stahlwerker handliche Größe zerkleinert. Der hierbei anfallende Abrieb wird brikettiert. Die Briketts werden den aufzustickenden zerkleinerten Legierungen zugesetzt und die Mischung dem Verfahren gemäß der Erfindung unterworfen.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zur Herstellung von stickstoffhaltigen Stahlveredlern, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß die zerkleinerten Stahlveredler unter Ausnutzung des bei der üblichen exothermisch verlaufenden Kalkstickstofferzeugung vorhandenen Stickstoffgasüberschusses und der dabei auftretenden Strahlungswärme aufgestickt und gesintert werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aufzustickenden Stahlveredler mit einer Korngröße von < 1 mm, vorzugsweise <0,25 mm, eingesetzt werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zerkleinerten Stahlveredler in einer etwa 100 mm nicht übersteigenden Schichthöhe auf geeignete Blechtassen lose aufgeschüttet und diese auf die für die Kalkstickstofferzeugung dienenden Calciumcarbideinsatzgefäße aufgesetzt werden, die dann in die Azotierungsanlage eingebracht werden. 4. Verfahren nach Ansprruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zerkleinerten Stahlveredler in einteilige oder mehrteilige, runde oder rechteckige Behälter lose eingeschüttet werden, deren Mantelflächen perforiert und welche mit Papier ausgekleidet und umwickelt sind, und daß diese Behälter in die Carbidfüllung der Einsatzgefäße eingebracht werden. In Betracht gezogene Druckschriften: Leitner und Plöckinger, »Die Edelstahlerzeugung«, 1950, S. 160; E. Houdremont, »Handbuch der Sonderstahlkunde«, 1956, 1. Band, S. 850; Hollemann und Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 1953, S. 398 bis 399.