DE2621584B2 - Verfahren zur Herstellung von Hochofenwannenwerkstoff auf der Basis von Perrosiliciumnitrid - Google Patents
Verfahren zur Herstellung von Hochofenwannenwerkstoff auf der Basis von PerrosiliciumnitridInfo
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Description
Das erfindungsgemäß gebildete Ferrosiliciumnitrid
enthält SijN4 + F;:2Oj und bildet in Gegenwart von
Melassen und Phosphorsäure einen hochwertiger Wannenwerkstoff für Hochöfen, ohne daß eine
Wärmeentwicklung stattfindet.
Die Deispiele erläutern die Erfindung.
Ferrosiüciumnitrid der in Tabelle ! angegebenen
Zusammensetzung, das durch Einführung von Stickstoff in Ferrosilicium erhalten worden ist, wird auf einen
Siebdurchgang bei weniger als 105 μ lichter Maschenweite zerkleinen. 100 kg dieses Ferrosiliciumnitrids
we.den mit 30 kg einer wäßrigen Salzsäurelösung mit einer Konzentration von 2 Gewichtsprozent in einem
Rührer vermischt. Anschließend wird das Gemisch 20 Stunden bei 90°C der Oxidation durch Luft unterworfen.
Das erhaltene Produkt wird analysiert Wie sich aus den in Tabelle II zusammengestellten Analysenwerten
ergibt, ist das Eisen großenteils zu Eisenoxid umgesetzt worden. In Tabelle UI sind die Eigenschaften des auf
diese Weise hergestellten Ferrosiüciumnitrids angegeben.
Durch den nachstehend erläuterten exothermen Test und durch eine versuchsweise Herstellung einer
Wanne für geschmolzenes Eisen unter Verwendung von Melasse als Bindemittel läßt sich feststellen, daß das
erfindungsgemäß erhaltene Produkt herkömmlichen Produkten überlegen ist.
Zusammensetzung des Ferrosiliciumnitrids vor der
Behandlung (Gewichtsprozent)
Behandlung (Gewichtsprozent)
Si3N4 Fe-Si Fe
Verunreinigungen mit einem Gehalt an Ca, Al u. dgl.
75,21 6,53
13,18 -
4,28
Zusammensetzung des Ferrosiliciumnitrids nach der
Behandlung (Gewichtsprozent)
Behandlung (Gewichtsprozent)
S13N4 Fe-Si Fe Fe2Oj Verunreinigungen mit
einem Gehalt an Ca, Al u. dgl.
72,18 6,28 1,69 15,68 4,02
Ergebnisse des exothermen Tests
Exotheime
Temperatur
Temperatur
Erfindungsgemäß hergestelltes Produkt 1,5
Unbehandeltes Produkt 31,5
Unbehandeltes Produkt 31,5
Anmerkung:
Der exotherme Test wird abgeführt, indem man 1 kg Ferrosiliciumnitrid-Pulver einer Korngröße entsprechend
einem Siebdurchgang bei 105 μ lichter Maschenweite mit 120 g einer 50prozentigen wäßrigen Melasselösung
versetzt und gründlich vermischt. Da,s Gemisch wird in ein Thermosgefäß von 1,2 bis 1,3 Liter Fassungsvermögen
gefüllt. Die Temperatur des Gemisches wird 24 Stunden lang mit Hilfe eines Beckmann-Thermometers bestimmt.
Die Temperaturdifferenz zwischen der Maximaltemperatur und Raumtemperatur wird als exotherme Temperatur
bezeichnet.
Die exotherme Temperatur eines Ferrosiüciumnitrid Pulvers, das zu 80 Prozent eine Teilchengröße von
weniger als 74 μ aufweist, beträgt 56,5°C. 80 kg dieses
Ferrosiliciumnitrid-Pulvers werden mit 12 Liter verdünnter Salzsäure (1 :50) versetzt und vermischt. Das
Gemisch wird von außen mit Wasserdampf erhitzt. Durch 3 kleine Löcher wird ferner Wasserdampf
eingeleitet. Anschließend wird das Gemisch in ein Rührgefäß von 100 Liter Fassungsvermögen gebracht.
Die Innentemperatur des Gefäßes v/ird auf 1000C
gehalten. Wasserdampf wird unter einem Druck von 3 kg/cm2 in das Gefäß eingeblasen. Der Rührer dreht
sich mit einer Geschwindigkeit von 6 U/min. Die relative Feuchtigkeit beträgt 90 bis 100 Prozent.
Nach 5stündiger Behandlung wird das Gemisch zu Ferrosiliciumnitrid mit einer exothermen Temperatur
von 6,0°C getrocknet; vgl. Figur. Der Chloranteil im Ferrosiliciumnitrid vor und nach dieser Behandlung
beträgt 0,05 bzw. 0,10 Gewichtsprozent, was zeigt, daß der Anstieg des Chloranteils sehr gering ist.
Beispiele 3 bis 19
Die folgenden Beispiele werden gemäß Beispiel 2 unter Verwendung verschiedener Zusätze durchgeführt.
Die exotherme Temperatur des nicht behandelten Ferrosiliciumnitrids beträgt 56,5°C. Die Menge an
Zusatz beträgt jeweils 12 Liter/Ansatz und die Menge
des behandelten Ferrosiliciumnitrid-Pulvets jeweils 80 kg/Ansatz. Die Behandlungszeit in den Beispielen 4
bis 13 beträgt 5 Stunden und in den übrigen Beispielen 24 Stunden.
Beispiel Nr. |
Zusätze | Konzen tration |
Exotherme Temperatur nach der Behandlung 0C |
3 | Schwefelsäure | (1 : 50) | 7,8 |
4 | Salpetersäure | (1:50) | 12,3 |
5 | Phosphorsäure | (1:50) | 6,4 |
6 | Dichromsäure | (1:50) | 6,8 |
7 | Chromsäure | (1 : 50) | 8,8 |
8 | Essigsäure | (1 : 50) | 8,4 |
9 | Oxalsäure | (1:50) | 11,6 |
10 | Ameisensäure | (1:50) | 10,6 |
11 | Weinsäure | (1 :50) | 8,4 |
12 | Citronensäure | (1:50) | 7,6 |
13 | Melasse | (1:10) | 1,7 |
14 | Saures Abwasser (Pulpe) |
(1:10) | 7,2 |
15 | NaCl | (1:50) | 23,1 |
16 | Aluminiumphosphat | (1:50) | 4,3 |
17 | Eisen(IlI)-chlorid | (1:50) | 7,6 |
18 | Eisen(III)-sulfat | (1:50) | 3,7 |
19 | Aluminiumsulfat | (1:50) | 10,5 |
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Verfahren zur Herstellung von Hochofenwannenwerkstoff
für geschmolzenes Eisen auf der Basis von Ferrosiliciumnitrid, dadurch gekennzeichnet,
daß man 100 Gewichtsteile Ferrosiliciumnitrid und 1 bis 100 Gewichtsteile einer
verdünnten Säure, eines anorganischen Salzes, eines sauren Abwassers oder einer Melasse vermischt und
das Gemisch der Oxidation durch Luft unterwirft.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ferrosiliciumnitrid in
Gegenwart von feuchter Luft vermischt und bei Temperaturen von 50 bis 2000C umsetzt.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man anorganische Säuren, insbesondere
HCI, H2SU4, HNO3, HjPO4, H2Cr2O7 oder H2CrO4,
verwendet.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man organische Säuren, insbesondere
CH3COOH, H2C2O4, HCOOH, Weinsäure oder
Citronensäure verwendet.
5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man anorganische Salze, insbesondere
Natriumchlorid, Aluminiumphosphat, Eisen(III)-chlorid, Eisen(III)-sulfat oder Aluminiumsulfat, verwendet.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hochofenwannenwerkstoff für geschmolzenes
Eisen auf der Basis von Ferrosiliciumnitrid, insbesondere von Ferrosiliciumnitrid mit einem Siliciumnitridgehalt
von 65 bis 85 Gew.-%.
Ferrosiliciumnitrid wird als Werkstoff für geschmolzenes Eisen aufnehmende Wannen in Hochofenanlagen
verwendet. Es ist hitze- und schlackenfest und splittert nicht. Es besteht zu 65 bis 85 Gewichtsprozent aus
Siliciumnitrid, 0,5 bis 2 Gewichtsprozent Verunreinigungen an Ca, Al u. dgl.. Rest Eisen oder nicht umgesetztes
Ferrosilicium. Abgesehen von Ferrosiliciumnitrid werden als Werkstoffe für das geschmolzene Eisen
aufnehmende Wannen in Hochöfen im allgemeinen Gemische verwendet, die als Hauptbestandteil eine
feuerfeste Substanz, wie Siliciumcarbid, Kohlenstoff, Aluminiumoxid oder Siliciumoxid enthält. Dieser
Hauptbestandteil wird mit einem organischen Bindemittel, wie Teer oder Pech, einem wasserhaltigen
Bindemittel, wie einem Tonerde- oder Kaolinbindemittel, oder einem anderen Bindemittel, wie Phosphorsäure
oder Melassen, vermischt. Bei der Verwendung von Ferrosiliciumnitrid als Wannenwerkstoff hängt die
Qualität der gebildeten Wanne weitgehend vom verwendeten Bindemittel ab. Organische Bindemittel,
wie Teer oder Pech, haben den Nachteil, daß sie beim Erhitzen aggressiv riechende Gase freisetzen. Wasserlösliche
Bindemittel, wie Polyvinylalkohol, sind teuer. Beim Vermischen von Ferrosiliciumnitrid mit einem
wasserhaltigen Bindemitte! tritt eine starke Wärmeentwicklung auf, so daß das Gemisch beim Stehenlassen
austrocknet und zumindest teilweise spröde und zu hart wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ferrosiliciumnitrid zur Verfügung zu stellen, das zusammen mit wasserhaltigen
Bindemitteln verwendet werden kann, wobei der vorerwähnte Nachteil einer starken Hitzeentwicklung
überwunden wird.
Gegenstand der Erfindung ist somit ein Verfahren zur Herstellung von Hochofenwannenwerkstoff für geschmolzenes
Eisen auf der Basis von Ferrosiliciumnitrid, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man 100 Gewichtsteile Ferrosiliciumnitrid und 1 bis 100 Gewichtsteile
einer verdünnten Säure, eines anorganischen Salzes,
r> eines sauren Abwassers oder einer Melasse vermischt
und das Gemisch der Oxidation durch Luft unterwirft.
Im Diagramm der Figur ist die Beziehung zwischen
der bei der Behandlung von Ferrosiliciumnitrid mit verdünnter Salzsäure gebildeten Wärme und der
πι Behandlungszeit dargestellt.
Für die feuerfesten Eigenschaften des Ferrosiliciumnitrids ist Si3N4 verantwortlich, in dem teilchenförmiges,
metallisches Eisen in einer Menge von 10 bis 15 Prozent gleichmäßig dispergiert ist. Dieses metallische Eisen
ι! wird leicht oxidiert und ruft dabei eine starke
Hitzeentwicklung hervor. Demzufolge tritt beim Vermischen von Ferrosiliciumnitrid mit einem wasserhaltigen
Bindemittel eine starke Wärmeentwicklung auf, so daß das Gemisch beim Stehenlassen austrocknet und für den
-1D Gebrauch zumindest teilweise zu mürbe und hart wird.
Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil vermieden, indem man das metallische Eisen, das im durch
Einführen von Stickstoff in Ferrosilicium erhaltenen Ferrosiliciumnitrid enthalten ist, oxidiert. Dabei werden
2) wie erwähnt verdünnte Säuren, insbesondere anorganische
Säuren, zum Ferrosiliciumnitrid gegeben. Das im Ferrosilicmmnitrid enthaltene metallische Eisen wird
dabei in die entsprechenden Säurederivate, beispielsweise Eisenchlorid (FeCI2) und Eisensulfat (FeSO4),
ω umgewandelt. Anschließend werden diese Eisensalze
durch Luftoxidation in Eisenoxid, d. h. Rost, umgewandelt.
Im erfindungsgemäßen Verfahren können beispielsweise Lösungen von organischen Säuren, wie Essigsäu-
iri re, Ameisensäure, Oxalsäure, Weinsäure oder Citronensäure,
oder von anorganischen Säuren, wie Salzsäure, Schwefelsäure, Salpetersäure, Phosphorsäure, Dichromsäure
oder Chromsäure verwendet werden. Anorganische Säuren sind jedoch wirksamer als
■to organische Säuren. Insbesondere wäßrige Lösungen von Salzsäure oder Salpetersäure sind leicht handhabbar
und wirksam. Ferner können auch anorganische Salze, wie Natriumchlorid, Aluminiumphosphat,
Eisen(III)-chlorid, Eisen(III)-sulfat oder Aluminiumsulfat
verwendet werden. Ferner können auch Melassen und saure Abwässer (Pulpen) verwendet werden. Die
Säurekonzentration soll nicht zu hoch sein, damit eine Herauslösurig von Bestandteilen des Ferrosiliciumnitrids
vermieden wird. Die zugesetzten Säuren, beispielsweise Salzsäure, haben im erfindungsgemäßen Verfahren
eine katalytische Wirkung. Deshalb werden vorzugsweise verdünnte Säuren mit einer Konzentration
von höchstens 30 Gewichtsprozent eingesetzt. Vorzugsweise beträgt die Säuremenge 1 bis 100
Gewichtsteile pro 100 Gewichtsteile Ferrosiliciumnitrid.
Bei Säuremengen unter 1 Gewichtsteil ergibt sich keine vollständige Umsetzung zum Säurederivat und bei einer
Menge von mehr als 100 Gewichtsteilen verbleibt ein Säureüberschuß, so daß eine Nachbehandlung notwen-
bo dig wird.
Nach dem Säurezusatz wird gründlich vermischt und bei Temperaturen von 50 bis 200°C mit Luft oxidiert.
Zur Steigerung der Oxidationswirkung kann die erwähnte Behandlung auch in Gegenwart von Wasserdampf
durchgeführt werden. Unter der gleichzeitigen Einwirkung der Säure läuft die Oxidation in kurzer Zeit
ab. Beispielweise wird dabei das zunächst gebildete FeCI2 durch Oxidation mit Luft in Fe2Oj verwandelt.
Applications Claiming Priority (1)
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---|---|---|---|
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---|---|
DE2621584A1 DE2621584A1 (de) | 1976-12-02 |
DE2621584B2 true DE2621584B2 (de) | 1978-05-24 |
DE2621584C3 DE2621584C3 (de) | 1979-01-18 |
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---|---|---|---|
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GB (1) | GB1495899A (de) |
Family Cites Families (3)
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JPS4930607A (de) * | 1972-07-27 | 1974-03-19 | ||
FR2281905A1 (fr) * | 1974-08-14 | 1976-03-12 | Denki Kagaku Kogyo Kk | Procede de fabrication de nitrure de ferrosilicium |
-
1975
- 1975-05-15 JP JP50057820A patent/JPS51133197A/ja active Granted
-
1976
- 1976-05-11 GB GB1929776A patent/GB1495899A/en not_active Expired
- 1976-05-12 CA CA252,339A patent/CA1059728A/en not_active Expired
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- 1976-05-14 DE DE19762621584 patent/DE2621584C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
FR2310961A1 (fr) | 1976-12-10 |
DE2621584A1 (de) | 1976-12-02 |
DE2621584C3 (de) | 1979-01-18 |
GB1495899A (en) | 1977-12-21 |
CA1059728A (en) | 1979-08-07 |
JPS51133197A (en) | 1976-11-18 |
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