DE3338205A1 - Gasfoermige decarbonisierungsgemische aus wasserstoff, kohlendioxid und einem traegergas - Google Patents

Gasfoermige decarbonisierungsgemische aus wasserstoff, kohlendioxid und einem traegergas

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DE3338205A1
DE3338205A1 DE19833338205 DE3338205A DE3338205A1 DE 3338205 A1 DE3338205 A1 DE 3338205A1 DE 19833338205 DE19833338205 DE 19833338205 DE 3338205 A DE3338205 A DE 3338205A DE 3338205 A1 DE3338205 A1 DE 3338205A1
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Kerry Renard 18235 Lehighton Pa. Berger
Jelle Hillebrand 2391 Hazerswoude-Dozp Kaspersma
Joseph Richard 18055 Hellertown Pa. Luybli
Barry 70068 Laplace La. Millward
Robert Harrison 19530 Kutztown Pa. Shay
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Description

Die Erfindung betrifft die Decarbonisierung von eisenhaltigen Metallgegenständen, wie Stahlblech, welches für elektrische Vorrichtungen, wie Motoren und Umwandler, verwendbar ist.
Für bestimmte technische Anwendungsgebiete ist es erforderlich, den Kohlenstoffgehalt von Stahl auf einen niedrigen Wert zu reduzieren. Ein bedeutsames Beispiel ist die Entfernung von Kohlenstoff aus Dünnblech-Stahllaminierungen, die in den magnetischen Schaltanordnungen von Elektromotoren und Umwandlern verwendet werden. In dieser Anmeldung wird gewünscht, das Kohlenstoffniveau auf einige Tausendstel
eines Prozents zu verringern, um die Hysteresis-Verluste zu minimieren. Eine weitere Aufgabe, die üblicherweise als Teil desselben Verfahrens erreicht wird, durch welches der Kohlenstoffgehalt der Laminierungen verringert wird, ist die Herstellung einer dünnen, anhaftenden Beschichtung aus Eisenoxid auf der Laminierung. Diese Oxid-Beschichtung, die eine geringe elektrische Leitfähigkeit aufweist, isoliert die Laminierungen wirksam untereinander und verhindert den Fluß von Foucalt-Strömen (eddy currents), die zu großen
elektrischen Verlusten führen würden. Die Oxid-Beschichtung tritt als eine einheitliche dunkelblaue Färbung auf der
Oberfläche des abschließend bearbeiteten Teils auf.
Die Decarbonisierung wird normalerweise unterhalb der
Ferrit-Austenit-Ubergangstemperatur von reinem Eisen, d.h. unterhalb einer Temperatur von etwa 16700F (9100C) durchgeführt. Eine typische Decarbonisierungstemperatur ist
14500F (788°C), wenn auch höhere oder niedrigere Tempera-
333820
türen angewendet werden können, soweit dies gewünscht wird. Aufgrund der Durchführung der Decarbonisierung unterhalb der Ubergangstemperatur wachsen bei Entfernung des Kohlenstoffs von dem Teil große Kristalle aus &-Eisen(ferrit) von der Oberfläche nach innen. Diese großkörnige Struktur überträgt gute magnetische Eigenschaften auf die endbearbeiteten Teile.
Die Decarbonisierung wird erreicht, indem die Teile einer Atmosphäre ausgesetzt werden, die eine derartige Zusammensetzung aufweist, daß der in dem Metall gelöste Kohlenstoff reagiert, um gasförmige Produkte zu erzeugen, welche sodann von der Oberfläche weggespült werden. Die Literatur zur herkömmlichen Hitzebehandlung behauptet, daß drei Substanzen, die sich normalerweise in Hitzebehandlungs-Atmosphären finden, in der Lage sind, mit gelöstem Kohlenstoff zu reagieren, um gasförmige Produkte zu erzeugen. Diese sind Wasserstoff, Wasser und Kohlendioxid, gemäß den nachfolgenden Reaktionen: »
C. Ott ^ /-ITT /ι I
C + H2O > C0 + H2 (2)
C + CO2 > 2 CO (3)
Es wird angenommen, daß Wasser bei niedrigen Konzentrationen wirksam ist, Kohlendioxid sehr viel langsamer wirkt und Wasserstoff eine sehr geringe Reaktivität besitzt. Wasser und Kohlendioxid sind in der Lage, sofern sie in einer hinreichend hohen Konzentration vorliegen, das Eisen zu Eisenoxiden gemäß den nachfolgenden Gleichungen zu oxidieren:
Fe + XH9O > FeO +. XH9 (4)
^- X 4L·
Fe + XCO9 > FeO + xCO (5)
^ X
ORIGINAL
•b ■
Darin liegt χ im Bereich von 1,0 bis 1,5.
Wasser ist als Oxidationsmittel sehr viel wirkungsvoller als Kohlendioxid. Wenn auch eine abschließende Oxidierung gewünscht wird, um die dünne anhaftende Isolierbeschichtung zu erzeugen, muß eine Oxidation während des Decarbonisierungsverfahrens vermieden werden, so daß das Decarbonisierungsmittel freien Zugang zu der Metalloberfläche hat und eine Diffusion von Kohlenstoff nach außen nicht durch eine Oxidschicht behindert wird.
Ferner ist es wichtig, daß die Oxidbildung nicht bei Temperaturen oberhalb von 10300F (5540C) auftritt, da Eisenoxid FeO gebildet wird, während unterhalb dieser Temperatur Magnetit Fe3O4 erzeugt wird. Eisenoxid kann bewirken, daß Laminierungen, die gewöhnlich in Schichten (stacks) decarbonisiert werden, aneinanderhaften, während Magnetit viel weniger unangenehm ist.
Traditionell wurden decarbonisierende Atmosphären in einer Anzahl von Wegen erzeugt. Ein Verfahren umfaßt die Herstellung eines sogenannten exothermischen Gases durch Verbrennung von natürlichem Gas in Luft. Die sich ergebende Atmosphäre besteht aus Stickstoff, Kohlendioxid, Wasser und in Abhängigkeit vom Verhältnis von Brennstoff zu Luft, aus mehr oder weniger Wasserstoff und Kohlenmonoxid. Es kann erforderlich sein, das Gas zu kühlen, um einen Teil der großen Menge an Wasser zu kondensieren und dann es wieder zu erhitzen, um die Oxidation des Metalls zu vermeiden. Die steigenden Kosten für Naturgas, seine geringen Vorräte und seine unterschiedliche Zusammensetzung machen es zu einer in zunehmenden Maße weniger attraktiven Primärquelle für die Erzeugung einer Atmosphäre.
Eine andere Atmosphäre, die verwendet wurde, ist ein ange-
333820Ε
feuchtetes Wasserstoff/Stickstoff-Gemisch, wie es in der US-PS 3 098 776 beschrieben ist. Ein 3:1 Wasserstoff/Stickstoff-Gemisch kann durch Cracken von Ammoniak hergestellt werden. Ein alternatives Vorgehen besteht in der Anwendung des relativ wenig kostenden Stickstoffs, dem eine geringe Menge Wasserstoff zugesetzt wird. Zu beiden geschilderten Atmosphären ist die Zugabe von Wasser erforderlich, welches entweder als Dampf oder als eine Flüssigkeit, die anschliessend verdampft wird, zugeführt wird. Der Vorteil dieses Vorgehens besteht in der konsistenten Zusammensetzung dieser Atmosphäre und in der einfacheren Verfahrensvorrichtung. Der Nachteil liegt darin, daß es wichtig ist, die Konzentration von Wasser in der Atmosphäre sorgfältig auf einen niedrigen Stand einzuregulieren, um die Möglichkeit einer frühen Oxidation der Metalloberfläche zu vermeiden. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß die Wasserstoff/Stickstoff-Atmosphäre mehr kosten kann als eine Exo-Atmosphäre.
Ein weiteres Verfahren ist in der US-PS 4 285 742 beschrieben, worin Gemische aus einem inerten Gas, Wasser und einer Verbindung von Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff verwendet werden, um die Decarbonisierung von Elektrostählen zu bewirken. Die Verbindungen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff, die durch die Patentinhaber identifiziert werden, sind vorzugsweise Methanol mit Zusätzen von oder alternativ dazu einem hohen aliphatischen Alkohol und/oder Aceton. Die Zusammensetzung wird ausgewählt, so daß die Ofenatmosphäre bei der Temperatur mindestens 1 % Wasserdampf enthält.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Decarbonisierung von Eisenmetall-Gegenständen, wie Stahlblech, welches bei der Herstellung von elektrischen Motoren und Umformern verwendet wird. Die zu decarbonisierenden Gegenstände werden
— 5 —
— —■=*
^;ΰ ORIGINAL
in einen Ofen eingegeben, der auf eine Temperatur von zwischen 12000F (649°C) und 17000F (927°C) erhitzt ist und unter einer Atmosphäre, die innerhalb des Ofens durch Einführung eines Gemisches von 1 bis 20 Vol.-% Wasserstoff, 1 bis 50 Vol.-% Kohlendioxid, Rest Stickstoff, entwickelt wird. Als eine Wasserstoffquelle für das Verfahren kann ein Gemisch von 0,5 bis 10 Vol.~,% Methanol mit 1 bis 50 Vol.-% Kohlendioxid, Rest Stickstoff, in den Ofen eingegeben werden. Vorzugsweise erzielt ein Gemisch von 4 Vol.-% Methanol mit 1 bis 5 Vol.-% Kohlendioxid, Rest Stickstoff, welches in den Ofen eingegeben wird, unter Erhitzung und Kühlung der zu behandelnden Gegenstände, das gewünschte Ergebnis.
Die Atmosphäre, die leicht aus billigen und einfach zu behandelnden Rohmaterialien von konstanter Zusammensetzung leicht hergestellt wird, erfordert keine Verarbeitungsvorrichtung außerhalb des Decarbonisierungs-Ofens. Zusätzlich zu der einfachen Kontrolle des Decarbonisierungsverfahrens kann das Basis-Decarbonisierungsgas bei niedrigeren Temperaturen abgewandelt werden, um die gewünschte Bläuungs-Oxidation der Metalloberfläche zu bewirken.
Die Figur in der Anlage zeigt eine Auftragung des prozentualen Kohlenstoffgehaltes gegen die Zeit, wodurch die Wirkung des Wasserstoffs auf die Decarbonisierungs-Geschwindigkeit eines Stahlstücks (shimstock) mit einer Dicke von 0,002" (0,05 mm) in einer Stickstoff-Kohlendioxid-Atmosphäre dargestellt wird.
In einer Ausführungsform besteht das verbesserte erfindungsgemäße Verfahren in der Aussetzung des Metalls zur Decarbonisierung gegenüber einer Atmosphäre, die aus 1 bis 50 % Kohlendioxid, 1 bis 20 % Wasserstoff und dem Rest an inertem
b----:" .;.:-: ■■■·■-■■ ■ 333820E '-0I.
Gas wie Stickstoff, bei einer Temperatur zwischen etwa 14000F (7600C) und 17000F (927°C) besteht. Die Decarbonisierung verläuft sanft und in Abhängigkeit von dem Niveau an Kohlendioxid in der Atmosphäre so rasch, wie die durch Wasser verursachte Decarbonisierung. Wenn auch behauptet wurde, Wasserstoff habe lediglich eine schwache decarboni-
sierende Wirkung gemäß der Gleichung C + 2H_ > CH.,
wurde gefunden, daß die Zugabe einer geringen Menge an Wasserstoff zu der Kohlendioxid/Stickstoff-Atmosphäre einen deutlichen beschleunigenden Effekt aufweist. Die Decarbonisierungs-Geschwindigkeit ist deutlich größer als diejenige, die vorausgesagt würde durch lineare Addition der Decarbonisierungs-Geschwindigkeiten von Wasserstoff und Kohlendioxid allein. Es wird angenommen, daß die Funktion des Wasserstoffs darin besteht, die Oberfläche des Metalls von adsorbiertem Sauerstoff freizuhalten, der die Decarbonisierung retardiert und durch Umsetzung von Kohlendioxid gebildet werden kann. Zusammenfassend ist demzufolge die Rolle des Kohlendioxids primär diejenige eines Decarbonisierungsmittels, während die Rolle des Wasserstoffs darin besteht, adsorbierten Sauerstoff zu entfernen und die Decarbonisierung zu fördern.
Die Decarbonisierungs-Atmosphäre kann durch einfache Vereinigung von gasförmigem Wasserstoff, Kohlendioxid und Stickstoff erzeugt werden. Alternativ dazu kann die Wasserstoff-Komponente der Atmosphäre hergestellt werden durch die thermische Zersetzung von Methanol. In diesem Fall kann Kohlendioxid als solches zugesetzt werden oder es kann durch Zugabe von Wasser hergestellt werden, welches mit dem Kohlenmonoxid aus dem Methanol reagiert.
CH3OH > 2H2 + CO
CO + H2O > H2 + CO2
- -.υ ORIGINAL
Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Durchführung dieser Erfindung:
Beispiel
Eine Reihe von Experimenten wurde durchgeführt, um die Geschwindigkeit des Kohlenstoffverlustes aus dem Stahl bei zwei Temperaturen, 14000F (7600C) und 17000F (927°C) in Gegenwart einer Atmosphäre, die Kohlendioxid, Wasserstoff und Stickstoff enthält, zu untersuchen. Ein Streifen Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt (0,06 % C) mit den Abmessungen von ungefähr 0,4" (10,2 mm) χ 1,6" (40,6 mm) und 0,002" (0,05 mm) Dicke wurde ausgesetzt aus einem Mikrogleichgewicht in einer zugeschmolzenen Siliciumdioxid-Röhre. Der mittlere Teil der Röhre war von einem elektrisch beheizten Ofen umgeben. Thermoelemente innerhalb der Röhre lieferten eine Vorrichtung zur Messung und Kontrolle der Temperatur. Eine Einrichtung zur Führung eines Stickstoff-Flusses, der verschiedene gasförmige Zusätze enthielt, nach oben durch die Röhre, war vorgesehen. Änderungen in der Masse des Stahlstreifens wurden durch das elektronische Mikrogleichgewicht ermittelt und permanent auf einen Meßstreifen aufgezeichnet.
Ein typischer Versuchslauf wurde durchgeführt, indem ein Fluß von Inertgas (Stickstoff) über den Streifen geleitet wurde und der Ofen auf die gewünschte experimentelle Temperatur beheizt wurde. Der Streifen wurde sodann von dem erhaltenen Maß von 0,06 % auf ein Maß von 1,3 % bis 1,5 % Kohlenstoff carbonisiert, indem ein Gemisch von Stickstoff, Kohlenmonoxid und Wasserstoff durch den Ofen geführt wurde. Wenn das gewünschte Gewichtsziel auftrat, wurden die carbonisierenden Gase abgeschaltet und decarbonisierende Gase
·-■ ■' " 333820! ■/11 ■
22Ο oder H2/CO2) wurden in den fließenden Stickstoffstrom eingebracht. Die Zusammensetzung des Gases, welches in den Ofen eintritt, wurde durch Einregulierung der Geschwindigkeit des Gasstroms durch kalibrierte Fließmeßgeräte festgelegt und durch Entfernung von Proben zur chromatographischen Analyse aus dem Gasstrom, wenn er in den Boden des Ofens eintrat, verifiziert.
Die durch das Mikrogleichgewicht ermittelte Massenänderung wurde in den Prozentgehalt Kohlenstoff in der Probe überführt und die Ergebnisse wurden aufgetragen. Zwei typische Decarbonisierungs-Experimente sind in der Auftragung gemäß der anliegenden Figur dargestellt.
Aus Gründen des Vergleichs unterschiedlicher Experimente wurden die Steigungen der linearen Auftragungen ermittelt. Die Steigungen wurden mit den Gewichten und Dimensionen der Teststreifen kombiniert, um die Oberflächen-Reaktionsgeschwindigkeit zu liefern, die als Mol Kohlenstoffverlust pro Flächeneinheit pro Zeiteinheit ausgedrückt wird. Die Ergebnisse einer Reihe von Experimenten bei zwei Temperaturen mit unterschiedlichen Konzentrationen an Wasserstoff und entweder Kohlendioxid oder Wasserdampf sind in Tabelle I bzw. II angegeben.
- 9 ORIGINAL
■Al-
TABELLE I Decarbonisierung durch H2-CO0-GeIiIi sehe
Versuchs- Tempera % H0 % CO0 % Ho< Geschwindigkeit
des Kohlenstoff
verlustes
Mol 10-6
lauf Nr. tur 0F 0 1,0 ) cm2 min. x ιυ
1 1700 1 0,97 0,54
2 1700 2 0,98 2,43
3 1700 5,5 0,95 4,04
4 1700 18,5 0,96 5,34
5 1700 10,0 1,0 ' 6,81
6 1700 2,1 4,90 7,20
7 1700 6,6 4,55 14,02
8 1400 5,7 19,4 1,13
9 1400 2,1 49,3 2,20
10 1400 5,8 48,4 2,98
11 1400 10,3 49,1 3,18
12 1400 3,20
TABELLE II
Decarbonisierung durch H^-H-O-Gemische
Versuchs Tempera % 1 H2 % CO- % H0O Geschwindigkeit
des Kohlenstoff
verlustes
Mol „Λ-6
lauf Nr. tur 0F 2 0,94 cm2 min. x IU
1 1700 5 0,92 18,5
2 1700 10 0,89 19,2
3 1700 3 1,02 20,2
4 1700 5 ,0 0,75 14,9
5 1400 9 ,6 0,77 4,50
6 1400 9 ,1 0,43 4,16
7 1400 9 ,2 0,77 2,67
8 1400 ,0 2,10 4,39
9 1400 5,57
- 10 -
Eine Anzahl von Tatsachen sind aus den vorhergehenden Tabellen deutlich. In Tabelle I zeigt der Versuchslauf 1, daß ohne Wasserstoff die Decarbonisierungs-Geschwindigkeit durch Kohlendioxid allein langsam ist. In den Versuchsläufen 2 bis 5 bewirkt die Steigerung an Wasserstoff eine Steigerung der Decarbonisierungs-Geschwindigkeit, wenn auch die gezeigte relative Geschwindigkeit viel geringer ist als die 5-fache Geschwindigkeit, die durch das erste Prozent Wasserstoff erzielt wird. Der Vergleich der Versuchsläufe 3 und 7 zeigt einen Anstieg auf das 3,5-fache der Geschwindigkeit des Kohlenstoffverlustes als ein Ergebnis einer CO2-Steigerung auf das 5-fache. Ähnliche Anstiege, die geringer als Anstiege erster Ordnung sind, werden in den Versuchsläufen 7 bis 11 beobachtet, die bei einer niedrigeren Temperatur durchgeführt wurden.
Tabelle II zeigt eine ähnliche Steigerung der Decarbonisierungs— Geschwindigkeit, wenn die Konzentration des aktiven Mittels, Wasser, gesteigert wird. Ebenso deutlich ist jedoch ein Abfall in der Geschwindigkeit mit steigender Wasserstoffkonzentration, wie er sich in Versuchslauf 4 im Vergleich zu Versuchslauf 1 und in Versuchslauf 6 im Vergleich zu Versuchslauf 5 darstellt. Dieser Abfall kann als eine Inhibierung der H-O-Decarbonisierung des Stahls durch Wasserstoff, ein Produkt der Reaktion, interpretiert werden. Diese Beobachtungen unterstützen die Prämisse, daß Wasserstoff selbst kein wirksames Decarbonisierungsmittel ist sondern seine wertvolle Funktion eher darin ausübt, indem es die Oberfläche von Oxiden hält, so daß die Reaktion von H3O oder CO2 gefördert wird.
Es wird bemerkt, daß die Decarbonisierungs-Geschwindigkeit bei 14000F (7600C) deutlich geringer ist als bei 17000F
- 11 -
.^S ORIGINAL
- -44—
(927°C), jedoch bei der niedrigeren Geschwindigkeit 22 Gemische ebenso schnell wirken, wie H2O/H2-Gemische. Zur praktischen Arbeit mit dickeren Werkstücken können auf Kohlendioxid basierende Systeme genauso wirksam sein, wie auf Wasser basierende Systeme, da die Decarbonisierungs-Geschwin digkeit durch die Diffusionsgeschwindigkeit von Kohlenstoff innerhalb des Werkstücks eher kontrolliert wird, als die Reaktionsgeschwindigkeit an der Oberfläche.
Beispiel II
Eine Reihe von Decarbonisierungs- und Bläuungs-Experimenten wurde mit Statorlaminierungs-Bündeln in Atmosphären von N2/H2/H2O und N2/H2/CO2 in einem kontinuierlichen Umlaufofen (belt furnace) durchgeführt. Einlaßgemische, wie weiter unten angegeben, wurden in die heiße Zone des Ofens eingegeben und 20 % CO~/N„ wurden in die Kühlzone eingeführt. Temperatur und Verweilzeiten der heißen Zone und der Kühlzone waren 15000F (816°C) und 45 Minuten und 8000F (427°C) (anfänglich) und 20 Minuten. Die Laminate enthielten ursprünglich 0,053 und 0,06 0 Prozent Kohlenstoff.
Rest-Kohlen-
Eingangs-Gemische stoff (%) Farbe Kleben
6 % H2 1,7 % H2O 0,019 grau mäßig
10 % H2 18,5 % CO2 0,006 blau leicht
Die Bläuung mit CO2 war einheitlicher, hatte eine bessere Farbe, zeigte weniger Haftung und decarbonisierte zu einem geringeren Prozentsatz an Rest-Kohlenstoff. Die weitere Untersuchung zeigte, daß das CO--Experiment die gewünschte grob-kristalline MikroStruktur im Vergleich zu der fein-
- 12 -
333820!
AS-
kristallinen MikroStruktur des H2O-Experiments aufwies.
In einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wurde ein Verfahren verwendet, nach welchem die zu decarbonisierenden Gegenstände (Metall) einerOfenatmosphäre ausgesetzt werden, welche durch Einführung eines Gemisches von flüssigem Methanol, Kohlendioxid und Stickstoff in den Ofen erhalten wird. Das Methanol dissoziiert, um unter anderem Wasserstoff in der Ofenatmosphäre zur Verfügung zu stellen, um eine wirksame Decarbonisierung zu bewirken. Beispiel III faßt die Ergebnisse der vorhergehenden Experimente zusammen, indem eine auf Methanol-Stickstoff basierende Atmosphäre verwendet wird, welche Kohlendioxid und/oder Wasserdampf enthält.
Beispiel
III
Eine Reihe von Decarbonisierungs-Experimenten wurde mit Statorlaminierungs-Bündeln in Gemischen von N2/MeOH/CO2 und N^/MeOH/H^O in einem Chargenofen (batch furnace) bei 14400F (782°C) für 60 Minuten durchgeführt. Die Laminate enthielten ursprünglich 0,039 Prozent Kohlenstoff. Die Eingangsgemische sind nachfolgend aufgeführt. Methanol wurde als eine Flüssigkeit eingegeben.
Versuchslauf
1 2 3
Eingangs-Gemische
4 4 4
MeOH MeOH MeOH
3 % 3 %
Rest-Pro
zent C
Zustand
0,004 oxidiert
0,002 reduziert
0,002 reduziert
- 13 -
3333205
Versuchslauf 1 zeigte Anhaften und Oxidation. Versuchslauf 2 und 3 zeigten verbesserte Decarbonisierung und verringertes Anhaften der Laminate.
Als Ergebnis der oben zusammengefaßten Arbeit wurden weitere Decarbonisierungsversuche unter Verwendung von Methanol-Kohlendioxid-Stickstoff und Methanol-Wasserdampf-Stickstoff-Gemisch mit Stahlstreifen durchgeführt, die einen ursprünglichen Kohlenstoffgehalt von annähernd 0,05 % besaßen. Die in Bündeln von 60 bis 70 Stücken gelegten Streifen wurden für zwei dreiviertel Stunden auf 76O0C erhitzt, für ein einviertel Stunden bei 6500C in dem Ofen unter Verwendung des Eingangsgemisches gehalten und bei den Ofenatmosphären, die in der nachstehenden Tabelle III angegeben sind und sodann auf Temperaturen unterhalb von 3500C in einer Atmosphäre von 100 % Stickstoff abgekühlt.
- 14 -
TABELLE III
Decarbonisxeruna von Stahl mit niedrigem Kohlenstoffgehalt
Tau-Versuchs- Einlaß-Zusammensetzung Ofenatmosphäre-Zusammensetzung punkt Durchschnittlicher lauf Nr. % MeOH %~CÖ^ % Η£ 0 % CO %Ίζ % €0£ % CH^ (°C) (XH2O) Kohlenstoff-Gehalt l%j_
4 5 - a(1) 5.65 5.55 3.95 0.46 -6 (0.36) c(2) 0.0030
b 3.30 4.71 5.10 0.28 -6 (0.36) d 0.0032
f] 2 4 3 a 4.67 6.40 3.07 0.63 -7 (0.34) c 0.0038
\ b 3.19 6.31 3.93 0.94 -6 (0.36) d 0.0036 O t
i 3 4 1 a 3.98 7.35 1.36 0.25 -5 (0.40) c 0.0046
b 3.56 7.26 1.50 0.57 -13 (0.20) d 0.0038
r 4 4 - 1.2 a 5.07 10.2 0.75 0.27 -2 (0.51) c 0.0058
b 3.17 8.00 1.00 0.63 -2 (0.51) d 0.0041
4 - 2.3 a 4.95 8.65 0.76 0.24 0 (0.60) c 0.049
b 4.07 7.65 1.00 0.62 0 (0.60) d 0.052
a Ofem bei 76C0C C Probe, die vom Ende des Stapels aus-
b Ofen bei 6^0rC gewählt wurde
d Probe, die aus der Mitte des Stapels
ausgewählt wurde
-Π I
CO GJ CO CD K) O cn
- 45-- -At-
Aus der vorstehenden Tabelle III ist bekannt, daß Methanol-Stickstoff-Eingangsgemische mit 1 % bis 5 % Kohlendioxid eine effektive Decarbonisierung erzeugen.
Die Versuche unter Verwendung von Methanol-Wasser-Stickstoff-Injektionsgemischen waren nicht erfolgreich. Es wird angenommen, daß in den Tests von Versuchslauf 5 die Streifen zu FeO oxidiert worden sind, wodurch jede bedeutsame Decarbonisierung an ihrem Auftreten gehindert wurde. Dieses Ergebnis befand sich in Übereinstimmung mit früheren Ermittlungen, daß eine kontrollierte Decarbonisierung ohne Oxidation mit CO~ leichter als mit Wasser erreicht werden kann.

Claims (7)

Patentansprüche
1. Verfahren zur Decarbonisierung von Gegenständen aus dünnem Stahlblech, wobei in Verfahrensstufen
die Gegenstände in einen Heizofen eingebracht werden, der bei einer Temperatur von zwischen 12000F (649°C) und 17000F (927°C) gehalten wird,
ein Gemisch, welches im wesentlichen aus 1 bis 20 Vol.-% Wasserstoff in Gasform oder aus der Zersetzung von flüssigem Methanol hergeleitet, 1 bis 50 Vol.-% Kohlendioxid, Rest Stickstoff, besteht, in den Ofen eingespeist wird, wodurch eine decarbonisierende Atmosphäre im Innern des Ofens erzeugt wird,
BAD ORIGINAL
die Gegenstände bei der Temperatur und unter der
Atmosphäre für eine Zeitdauer gehalten werden, die
zur Erzielung des gewünschten Maßes an gründlicher Decarbonisierung hinreichend ist,
und die Gegenstände auf Raumtemperatur abgekühlt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Ofen bei einer Temperatur von 17000F (927°C) gehalten wird und das Einlaßgemisch mindestens 4,9 Vol.-% Kohlendioxid, 2,1 Vol.-% Wasserstoff in Gasform, Rest Stickstoff, enthält.
3. Verfahren nach Anspruch 1, worin der Ofen bei einer Temperatur von 14000F (7600C) gehalten wird und das Einlaßgemisch mindestens 4,55 Vol.-% Kohlendioxid, 6,6 Vol.-% gasförmigen Wasserstoff, Rest Stickstoff, enthält.
4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Gegenstände decarbonisiert und gebläut werden, indem die Gegenstände auf eine Temperatur von 15000F (816°C) aufgeheizt werden und bei dieser Temperatur gehalten werden, worauf sie anfänglich auf eine Temperatur von 8000F (4270C) gekühlt werden, wobei beide Stufen unter einer Atmosphäre durchgeführt werden, die durch ein Einlaßgemisch geschaffen wird, welches im wesentlichen aus 18,5 Vol.-% Kohlendioxid, 10 Vol.-% gasförmigen Wasserstoff, Rest Stickstoff, besteht, und anschließend auf Raumtemperatur abgekühlt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Verfahrensstufen
die Gegenstände in einen Wärmebehandlungsofen eingebracht werden, der bei einer Temperatur von zwischen
333820
1200°F (649°C) und 14000F (7600C) gehalten wird,
"ein Gemisch, welches im wesentlichen aus 0,5 bis 10 Vol.-% Methanol, zwischen 1 und 50 Vol.-% CO2, Rest Stickstoff, besteht, in den Ofen eingespeist wird, wodurch die Bestandteile reagieren, um im Innern des Ofens eine decarbonisierende Atmosphäre zu bilden,
die Gegenstände bei der Temperatur und unter der Atmosphäre für eine Zeitdauer gehalten werden, die zur Erzielung des gewünschten Maßes an gründlicher Decarbonisierung hinreichend ist,
und die Gegenstände auf Raumtemperatur abgekühlt werden.
6. Verfahren nach Anspruch 5, worin das Gemisch etwa
4 Vol.-% Methanol, 1 bis 5 Vol.-% CO3, Rest Stickstoff, enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 6, worin das Gemisch mindestens 3 Vol.-% Kohlendioxid enthält.
ORiGINAL
DE19833338205 1982-10-21 1983-10-20 Gasfoermige decarbonisierungsgemische aus wasserstoff, kohlendioxid und einem traegergas Withdrawn DE3338205A1 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/435,834 US4450017A (en) 1982-10-21 1982-10-21 Gaseous decarburizing mixtures of hydrogen, carbon dioxide and a carrier gas

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ID=23730009

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