DE2458623C3

DE2458623C3 - Verfahren zum Verringern des Gehalts an Kohlenstoff und Stickstoff in Ferrochromlegierungen

Info

Publication number: DE2458623C3
Application number: DE19742458623
Authority: DE
Inventors: Yasushi; Itou Michihisa; Tokio; Uchimura Mitsuo Yokohama Kanagawa; Nakamura (Japan)
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1973-12-11
Filing date: 1974-12-11
Publication date: 1977-02-10

Description

Oxidfilms mit einer Stärke von 2μπι oder weniger, vorzugsweise von 1 bis 0,5 um auf der Oberfläche der Teilchen des gepulverten, niedriggekohlten Ferrochroms, der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre auf 5% oder weniger, vorzugsweise auf 1% oder weniger s gehalten wird, und der Sauerstoff in dem zum Kühlen und Zerstäuben verwendeten Wasser auf 1,5 ml oder weniger, vorzugsweise auf 03 ml oder weniger, pro 1 I Wasser bei 20⁰C gehalten wird. Danach werden die Teilchen des niedriggekohlten Ferrochroms mit der Oxidierten Oberfläche im Wasserstoffstrom von mindestens 31/Mia auf 1000 bis 1300°C erhitzt Die erforderliche Zeit zum Behandeln in dem Ofen soll zwischen etwa 3 und etwa 20 Stunden, vorzugsweise zwischen 10 und 20 Stunden liegen. Der verwendete Wasserstoff soll möglichst wenig Stickstoff enthalten. Er kann bis zu etwa 5% Wasserdampf, vorzugsweise bis zu 1% Wasserdampf und insbesondere bis zu 0,1% Wasserdampf enthalten.

Bei der oben beschriebenen Behandlung reagiert der Kohlenstoff in den Teilchen des niedriggekohlten Ferrochroms mit dem Oxid auf der Oberfläche der Teilchen und wird dadurch entfernt, während der Stickstoff mit Hilfe des Wasserstoffstroms bis zu der Stickstoffmenge entfernt wird, weiche das Gleichgewicht mit Pn₂ in der Atmosphäre darstellt Dabei erhält man eine Ferrochromlegierung mit äußerst hoher Reinheit und mit einem Gehalt von nicht mehr als 0,005% Kohlenstoff, nicht mehr als 0,01 % Stickstoff und nicht mehr als 0,1% Sauerstoff, auf relativ einfache und wirtschaftliche Weise.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist also keine Vakuumtechnik erforderlich, die in technischer und Ledienungsmäßiger Hinsicht schwierig auszuführen ist Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich einfach und ohne Chromveriust durch Verdampfung ausführen, wobei man eine Ferrochromlegierung mit hoher Reinheit und einem Gehalt von nicht mehr als 0,005% Kohlenstoff, nicht mehr als 0,04% Stickstoff und nicht mehr als 0,1% Sauerstoff in wirtschaftlicher Weise und in guter Ausbeute herstellen kann. Die erfirklungsgemäß hergestellte Ferrochromlegierung kann nicht nur zum Herstellen von Legierungsstahl mit hoher Reinheit, sondern auch zum Herstellen von gesinterten Legierungen oder bei anderen pulvermetallurgischen Verfahren angewendet werden.

Die Erfindung wird nun an Hand von bevorzugten Ausführungsformen erläutert:

Beispiel 1

Eine handelsübliche niedriggekohlte Ferrochromlegierung (63% Cr, 34% Fe), welche mechanisch auf eine Teilchengröße von 2 bis I mm pulverisiert worden war, wurde im Mischstrom von Ar—H2O 2 Stunden auf 1000⁰C erhitzt 500 g der erhaltenen pulverisierten Ferrochromlegierung, bei welcher ein Oxidfilm auf der Oberfläche der Teilchen erzeugt worden war, wurde in reinem Wasserstoffstrom von 5 l/Min., der nicht mehr als 0,01% Wasserdampf enthielt, einige Stunden bis zu 20 Stunden auf 1JOO⁰C erhitzt. Die Analysen werte der erhaltenen Legierung vor und nach dem Behandeln in dem Wasserstoffofen sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt:

Tabelle 1 Zu Beginn Nach Nach Nach

5 Stunden 10 Stunden 20 Stunden

C% 0.030

N% 0,047

O% 031

0,005
0,014
0,22

0,002 0,002 0,012 0,012 0,093 0,063

Beispiel 2

25 kg einer handelsüblichen niedriggekohlten Ferrochromlegierung (63% Cr, 34% Fe), wurde durch Niederfrequenzwellen zu einem Schmelzbad geschmolzen. Das Bad wurde dann mittels des Zerstäubungsverfahrens unter Anwendung eines Argongasgebläses unter den Bedingungen zerstäubt, daß die Konzentration des Sauerstoffs in der Atmosphäre 1,0% und die Menge des gelösten Sauerstoffs in dem Kühlwasser 03 ml pro Liter Wasser von 20⁰C betrug. Die so erhaltene pulverisierte Ferrochromlegierung, von der 1 kg eine Teilchengröße von 0,7 bis 0,3 mm aufwies, wurde im Wasserstoff strom von 10 I/Min einige Stunden bis 20 Stunden lang auf 1200⁰C erhitzt

Die Analysenwerte der Legierung vor und nach der Behandlung in dem Wasserstoffofen sind in der folgenden Tabelle 2 zusammengestellt:

Tabelle 2 Zu Beginn Nach Nach Nach

5 Stunden 10 Stunden 20 Stunden

C% 0,032 0,003

N% 0,072 0,019

O% 0,43 0,31

0.002 0,002 0,013 0,085 0,13 0,073

Beispiel 3

Ein Schmelzbad einer handelsüblichen niedriggekohlten Ferrochromlegierung wurde mittels des Zerstäubungsverfahrens unter Anwendung eines Wasserstrahls und unter den Bedingungen, daß die Konzentration an Sauerstoff in der Atmosphäre 1,0% betrug und die Menge an geSöücm Sauerstoff in dem Wasser zum Zerstäuben und Kühlen 0,3 ml pro 1 1 Wasser von 20⁰C betrug, pulverisiert. Die so erhaltene pulverisierte Ferrochromlegierung, von der 10 kg eine Teilchengröße von 1 mm bis 0,05 mm aufwiesen, wurde im Sauerstoffstrom von 20 l/Min. 17 Stunden lang auf 1100⁰C erhitzt

Die Analysenwerte der Legierung vor und nach dem Behandeln im Wasserstoffofen sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellt:

Tabelle 3

Teilchen- Vor dem Behandeln Nach dem Behandeln

(mm) %C %N 0/0O o/_oC o/_oN o/₀o

1 -0,7 0,037 0,074 0.44 0,002 0,011 0,087

0.7-03 0,039 0.075 0.44 0,002 0,011 0.083

0,3-0,1 0,038 0,074 0,46 0,002 0,011 0,093

0,1-0,05 0,037 0,073 0,48 0,002 0.011 0.091

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Verringern des Kohlenstoff- und Stickstoffgehalts in pulverisierter Ferrochromlegierung, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der pulverisierten Ferrochromlegierung oxydiert und die Legierung etwa 3 bis 20 Stunden im Wasserstoffstrom auf eine Temperatur zwischen

1000 und 1300" C erhitzt wird. ι ο

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhitzungszeit 10 bis 20 Stunden beträgt

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine niedriggekohlte Ferrochromlegierung mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1% oder weniger als Ausgangsmaterial verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial mechanisch auf eine Teilchengröße von 2 mm oder weniger pulverisiert wurde.

5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial durch Zerstäubung einer Schmelze auf eine Teilchengröße von 2 μπι hergestellt wurde.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangsmaterial durch Zerstäubung der Schmelze auf eine Teilchengröße von 1 bis 0,05 mm hergestellt wurde.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Pulver in der Weise oxydiert wird, daß der Oxidfilm eine Dicke von 1 μπι oder weniger auf die Oberfläche der Teilchen aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt in der oxydierenden Atmosphäre 5% oder weniger beträgt, der in dem zum Kühlen und Zerstäuben verwendeten Wasser gelöste Sauerstoffgehalt 1,5 ml oder weniger pro 1 I Wasser von 20°C beträgt und der Oxidfilm eine Dicke von 2 μίτι oder weniger beträgt.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre 1 % oder weniger beträgt.

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Sauerstoffgehalt 0,3 ml/1 Wasser oder weniger beträgt.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Wasserstoffstrom von wenigstens 3 l/Min, reduziert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der zur Reduktion verwendete Wasserstoff möglichst wenig Stickstoff und bis zu etwa 5% Wasserdampf enthält.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff bis zu 1% Wasserdampf enthält.

14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Wasserstoff bis zu 0,1% ^o Wasserdampf enthält.

15. Anwendung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zur Herstellung einer Ferrochromlegierung mit nicht mehr als 0,005% Kohlenstoff, nicht mehr als 0,015% Stickstoff und nicht mehr als 0,1 % Sauerstoff.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verringern des Gehalts an Kohlenstoff und Stickstoff in Ferrochromlegierungen durch Raffination in einem Wasserstoffstrom.

Es ist bekannt, daß man den Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff in rostfreiem Stahl auf eine sehr geringe Menge herabsetzen und damit die Korrosionsfestigkeit, die Zähigkeit etc. des Stahls verbessern kann. Es ist jedoch schwierig, den Gehalt an Kohlenstoff und Stickstoff in der Ferrochromlegierung auf eine ausreichend geringe Menge herabzusetzen, welche das ' Ausgangsmaterial für den Stahl darstellt Beispielsweise ist in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 8352/72 ein Verfahren zum Verringern des Kohlenstoff- und Stickstoffgehalts in granulierter, niedriggekohlter Ferrochromlegierung beschrieben, bei welchem die niedriggekohlte Ferrochromlegierung im Vakuum auf hohe Temperatur von 1300⁰C oder darüber erhitzt werden muß.

Diese Behandlung muß darüber hinaus 30 bis 40 Stunden lang ausgeführt werden, um eine wirksame Entkohlung und Denitrierung zu erzielen. Bei diesem Verfahren ist auf jeden Fall eine große Vorrichtung erforderlich und das lang andauernde Erhitzen im Vakuum auf 1300⁰C oder darüber einer Legierung mit hohem Chromanteil, wie dem niedrig gekohlten Ferrochrom, führt zu einer Verringerung des Chromgehalts und damit zu einer Verringerung de: Ausbeute an Chrom.

Eine weitere Schwierigkeit bei diesem Verfahren beruht auf der Tatsache, daß trotz der lang andauernden Behandlung von 40 Stunden nur eine verhältnismäßig geringe Stickstoifmenge entfernt wird und damit der Wirkungsgrad des Verfahrens gering ist.

Aufgabe der Erfindung ist, die Chromausbeute zu erhöhen und den Stickstoffgehalt weiter 711 vermindern, wobei die Raffination in einer relativ einfachen Anlage durchgeführt werden kann. Die Erfindung schafft daher ein Verfahren zum Verringern des Gehalts an Stickstoff und Kohlenstoff in pulverisierter Ferrochromlegierung, insbesondere in pulverisierter, niedriggekohlter Ferrochromlegierung, auf verhältnismäßig einfache und wirtschaftliche Weise.

Die Erfindung besteht in einem Verfahren, bei dem eine pulverisierte Ferrochromlegierung zunächst oberflächlich oxidiert wird und dann im Wasserstoffstrom bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1300⁰C etwa 3 bis 20 Stunden lang erhitzt wird.

Die Erfindung wird nun an Hand der folgenden Beschreibung und der Beispiele weiter erläutert:

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine niedriggekohlte Ferrochromlegierung vorzugsweise mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1% oder weniger, als Ausgangsmaterial verwendet. Diese Ferrochromlegierung wird dann mechanisch auf eine Teilchengröße von 2 mm oder darunter zerkleinert. Die erhaltenen Teilchen an pulverisierter niedriggekohlter Ferrochromlegierung werden dann in oxidierender Atmosphäre behandelt und so ein dünner Oxidfilm mit einer Stärke von 1 μπι oder weniger auf der Oberfläche der Teilchen gebildet. Wahlweise kann ein Schmelzbad der niedriggekohlten Ferrochromlegierung mit einem Kohlenstoffgehalt von 0,1% oder weniger auf eine Teilchengröße von 1 mm bis 0,05 mm mittels eines Zerstäubungsverfahrens unter Verwendung eines Inertgasgebläses, wie Helium, Argon etc. oder eines Wasserstrahls pulverisiert wercun. Die Zerstäubungsbedingungen sind so, daß zur Bildung eines dünnen