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Verfahren zum Entkohlen von kohlenstoffhaltigem Ferrochrom Es ist
bekannt, kohlenstoffhaltiges Ferror chrom in festem Zustand durch Erhitzen; unter
Zusatz vorn Eisenoxyd oder eisenoxydhaltigen Stoffen, gegebenenfalls in Gegenwart
von unschädlichen Gasen, z. B. Wasserstoff, in kohlenstofffreies. Ferrochrom überzuführen.
Dieses Verfahren hat den: Nachteil, daß das. dabei erhaltene IFlerrochrom einen
vom Kohlenstoffgehalt des,Ausgangsguts. bestimmten höheren Eisengehalt als das:
Ausgangsgut besitzt. Arbeitet mann in Gegenwart von Was,serstodf, was zwar an sich
für die Entkohlung vorteilhaft ist, so ergibt sich der weitere Nachteil, da.ß wegere
der guten Reduzierbarkeit des Eisenoxyds mit Wasserstoff verhältnismäßig große Mengen
davon für die Reduktion des. Eisenoxyds verbraucht werden. Abgesehen vom: diesen
Wasserstoffverlusten geht aber das, durch Wasserstoff reduzierte Eisenoxyd auch
noch für die Entkohlung selbst verloren.
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Es wurde nun gefunden, daß a .n, Stelle von Eisenoxyd für den genannten
Zweck mit Vorteil Chromoxyd oder Chromoxyd enrthaItende oder dieses bei den Arbeitsbedingungen
bildende Stoffe verwendet werden können. Man erhält dabei, ein entkohltes Ferrochrom,
das chromreicher als das. Ausgangsgut
ist, ein Umstand, der technisch
von größter Bedeutung ist, da das Ferrochrom allein nach dem Chromgehalt bewertet
wird. Noch mehr Vorteile ergeben sich, wenn man in Gegenwart von Wasserstoff arbeitet.
Die ,vesentlich schwerere Reduzierbarkeit des Chromoxyds durch Wasserstoff bietet
die Gewähr dafür, daß der Wasserstoff nicht für eine unerwünschte Reduktion des
Oxyds verbraucht wird. Aus demselben Grund kann man: die -Menge des für die Entkohlung
not-,vendigen. oxydischen Anteils -,vesentlich genauer vorausberechnen, da sich
das Chromoxyd fast nur mit den im Ferroehrom enthaltenen Karbiden umsetzt. Besonders
vorteilhaft gestaltet sich die Verwendung von Wasserstoff dann, wenn mau ihn, unter
vermindertem Druck anwendet, z.. B. bei einem Druck von 5o mm oder darunter. Obgleich
man, meistens mit verhältnismäßig großen Strömungsgeschwindigkeiten arbeitet, sind
wegen des niedrigen Drucks die tatsächlich verbrauchten Wasserstoffmengen, z. B.
5 bis 301 (unter gewöhnlichen Bedingungen gerechnet) in der Stunde je Liter Ofenrauen,
verhältnismäßig klein, so daß man gegebenenfalls davon absehen kann, den Wasserstoff
im Kreislauf zu führen.
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Beispielsweise mischt man das kohlenstoffhaltige Ferrochrom. zweckmäßig
in feingepulvertem Zustand, mit- der dem enthaltenen Kohlenstoff entsprechenden
Menge von Chromoxyd oder chromoxydhaltigen Stoffen, zweckmäßig ebenfalls, in feiner
Verteilung, oder einem geringen Überschuß dieser Stoffe, und erhitzt das Gemisch
in einem Ofen. Die entstehenden Gase werden durch Abpumpen, Absaugen oder durch
strömenden Wasserstoff dauernd entfernt. Man arbeitet bei mindest-,ns goo°, vorteilhaft
zwischen iioo und 135o°. Eine weitere Erhöhung der Temperatur beim Arbeiten mit
Wasserstoff ist unzweckmäßig, weil sonst die dabei einsetzende Einwirkung des Wasserstoffs
auf das Chromoxyd Wasserstoff verbraucht und das Oxyd seinem eigentlichen Verwendungszweck
enfzogen wird.
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Als. Chromoxyd enthaltende oder bei den Arbeitsbedingungen bildende
Stoffe kommen beispielsweise Chromhydroxyd, Chromcarbonat oder andere Salze des.
Chroms mit anorganischen oder organischen Säuren sowie chromoxydhaltige AbfalIstoffe
in Frage.
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Die Dauer des Vorgangs schwankt je nach dem zu entfernenden Kohlenstoffgehalt
und der angewendeten Temperatur in weiten Grenzen; s:ie kann bei günstigen Bedingungen
nur wenige Stunden betragen. An: sich ist es zweckmäßig, den Wasserstoff in: möglichst
reinem Zustand, insbesondere frei von Sauerstoff und Wasserdampf, anzuwenden.
Jedoch brauchen derartige Verunreinigungen nicht vollkommen ausgeschlossen zu werden;
so kann in vielen Fällen nicht besonders gereinigter technischer Wasserstoff angewandt
\verden.
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Es wurde weiter gefunden, daß man bei dem oben geschilderten Verfahren
als Chromoxyd enthaltenden Bestandteil mit Vorteil oxydiertes Ferrochrom verwenden
kann. In diesem Fall kann man ohne Erhöhung des Eisengehalts des Endstoffs und ohne
Aufwand an schwer zu beschaffenden Stoffen, lediglich unter Verwendung von kohlenstoffhaltigem
Ferroehrom und Luft oder allenfalls Wasserstoff, ein so gut wie kohlenstofffreies
Ferrochrom herstellen. Man arbeitet hierzu am besten so, daß man das kohlenstoffhaltige
Ferrochrom - mit Luft oder einem anderen sauerstoffhaltigen Gas z. B. bei (oo bis
80o° oder noch höherer Temperatur behandelt; dabei wird ein Teil des Kohlenstoffs
als Kohlenoxyd entfernt und der metallische Anteil ganz oder teilweise in Oxyde
übergeführt. Das so hergestellte kohlenstoffarme Chromoxyd-Eisenoxyd-Gemisch wird
nun mit dem zu entkohlenden Ferrochrom in einem solchen Verhältnis innig gemischt,
daß der Kohlenstoffgehalt der Mischung dem Sauer Stoffgehalt des zugesetzten Oxydgemisches
entspricht oder ihn etwas unterschreitet. Die :Mischung wird dann entweder unter
Abpumpen der entstehenden Gase oder in ströinendem Wasserstoff auf mindestens goo°,
am besten auf 1100 bis 135o° erhitzt. Dabei setzen sich die kohlenstoffarmen
Oxyde mit dem verhältnismäßig kohlenstoffreichen metallischen Anteil unter Bildung
von Kohlenoxyd und Metall um. Bei Verwendung von Wasserstoff dient dieser im wesentlichen
als Spülgas, zum Teil aber auch als Hilfsreduktionsmittel. Der Wasserstoff kann
dabei auch unter vermindertem Druck, beispielsweise bei 20 bis 50 mm, über
das Umsetzungsgemisch geleitet werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn man zur Herstellung des kohlenstoffarmen
Chrom:-oxyd-Eisenoxyd-Gemisches das gleiche kohlenstoffreiche Ferrochrom verwendet,
dessen Entkohlung beabsichtigt ist. Auf diese Weise hat man den großen Vorteil,
ein kohlenstofffreies Ferrochrom genau des gleichen Gehalts an Chrom und Eisen zu
gewinnen, wie es im kohlenstoffhaltigen Zustand vorlag. Man kann hierbei entweder
einen Teil des kohlenstoffhaltigen Ferrochroms für sich oxydieren und danach mit
dem übrigen Ferrochrom mischen und glühen.
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Man kann aber auch das. kohlenstoffhaltige Ferrochrom mit Luft oder
anderen sauerstoffhaltigen Gasen teilweise oxydieren, wobei ein Teil des vorhandenen,
Kohlenstoffs als Kohlenoxyd
'entfernt und ein Teil des metallischen
Anteils in. Oxyde übergeführt wird, und anschließend, allenfalls unter Erhitzen
auf höhere Temperaturen, das oxydierende Gas durch ein reduzierendes ersetzen oder
ohne weitere Gaszufuhr die entstehenden Gase durch Abpumpen .entfernen.
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Beispiel i ioo Teile Ferrochrom mit einem Chromgehalt vorn 610% und
einem Kohlenstoffgehalt von 6,50/0 werden in einer Kugelmühle gemahlen und mit 27
Teilen; Chromoxydpulver innig gemischt. Diese Mischung wird io Stunden lang bei
i2oo° geglüht; dabei werden die entstehenden Gase fortwährend abgepumpt. Man erhält
auf diese Weise ein so gut wie kohlenstofffreies Ferrochrom mit einem Chromgehalt
von 710/0.
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Beispiel e ioo Teile Ferrochrom mit eiintim Chromgehalt von 62,30/0
und einem Kohlenstoffgehalt von 7,4% werden in einer Kugelmühle gemahlen und mit
7o Teilen Chromoxydhydrat, das, etwa die'Hälfte seines Gewichts Wasser enthält,
innig gemischt. Diese Mischung wird 24 Stunden lang bei i2oo-° in einem kräftigen
Wasserstoffstrom geglüht. Man erhält dabei ein leicht zusammenglefrittetes, kohlenstofffreies
Ferrochrom mit einem Chromgehalt von' 740/0.
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Beispiel 3 ioo Teile feinzerkleinertes Ferrochrom mit einem Kohlenstoffgehalt
von 6,2% werden mit 30 Teilen Chromoxyd gut vermischt; die Mischung wird
15 Stunden lang in einem Wasserstoffstrom, der mit einer Geschwindigkeit von 2o
1 je Stunde und je Liter Umsetzungsraum strömt, unter einem Druck von 20 mm auf
117o° erhitzt. Das erhaltene Ferrochrom ist so gut wie frei von Kohlenstoff.
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Beispiel 4 ioo Teile feinzerkleinertes Ferrochrom mit einem Kohlenstoffgehalt
von 6,2 % werden in einem Tiegelofen unter häufigem Durchrühren mehrere Stunden
lang an der Luft bei goö° geglüht. Das dabei erhaltene, Oxydbgernisch mit einem
Kohlenstoffgehalt von nur 3,80/0 wird mit weiteren ioo Teilen Ferrochirom der gleichen.
Zusammensetzung gemischt und die Mischung zo Stunden lang bei i2od° in einem kräftigen
Wasserstoffstrom erhitzt. Man erhält auf diese Weise ein koh.lenstofffneies Ferrochrom
mit demselben Verhältnis von Chrom zu Eisen wie im Ausgangsgut. Beispiels iooTeile
gemahlenes Ferrochrom mit demselben Kohlenstoffgehalt wie in Beispiel i werden in
einem Röhrenofen mehrere Stunden lang bei 8oo° im Luftstrom geglüht. Hierauf wird
der Luftstrom zuerst durch Stickstoff und dann durch einen Wasserstoffstrom ersetzt,
die Temperatur auf i i 5o° gesteigert und das Metall 24 Stunden lang bei dieser
Temperatur unter einem Druck von 25 mm geglüht. Das erhaltene Ferrochrom ist so@
gut wie frei von. Kohlenstoff.
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Beispiel 6 Über ioo Teile Ferrochrom mit einem Kohlenstoffgehalt von
7,4/0 wird in einem Röhrenofen Luft mit einer Strömungsgeschwindigkeit von etwa
ioo 1 je Stunde und Liter Ofenraum bei Glühtemperatur geleitet. Nach 1/2 Stunde
wird die Luftzufuhr abgestellt und der Ofen, luftleer gepumpt. Unter Abpumpen der
entstehenden Gase wird das Gut bei derselben Temperatur weitere i2 Stunden lang
geglüht. Man erhält dabei s 93 Teeile eines nahezu oxydfreienErzeugnisses mit einem
Kohlenstoffgehalt von o,5 0/0.