-
Verfahren zum Entkohlen kohlenstoffreichen Ferrochroms Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ferrochrom, bei welchem der Chromgehalt
vorzugsweise zwischen 6o und 75 0/0 liegt, für Spezialzwecke jedoch auch nur 5o
oder bis 99'°/o betragen kann. Silicium kann auch vorhanden sein, und zwar in Mengen
bis 2511/o.
-
Bei der Herstellung mancher Chrom enthaltender Eisenlegierungen ist
es sehr erwünscht, Ferrochrom mit einem sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt zu verwenden.
Bis jetzt wird kohlenstoffarmes Ferrochrom nach einem Silicium-Reduktionsprozeß
hergestellt. Als Rohmaterialien werden Chromerz, Silicium oder eine Siliciumlegierung
und Flußmittel verwendet. Die Erzeugung wird im geschmolzenen Zustand im allgemeinen
in einem Lichtbogen-Elektroofen ausgeführt. Die Reduktion des Chromerzes geht nach
folgender Gleichung vor sich: FeOCr203+2Si-ZCr+Fe+2Si02. In Abänderung dieses Verfahrens
wurde auch vorgeschlagen, kohlenstoffarmes Ferrochrom durch Vakuum-Entkohlung von
kohlenstoffreichem Ferrochrom mittels eines Oxydationsmittels herzustellen, wobei
sich beide Bestandteile in fester Form befinden. Als Oxydationsmittel, welche bei
einem solchen Verfahren verwendet werden können, kommen Metalloxyde, wie Chromoxyd,
Eisenoxyd und Manganoxyd, oder Sauerstoff enthaltende Salze, wie Carbonate, in Betracht.
Bei diesem Verfahren werden zuerst das kohlenstoffreiche Ferrochrom
und
das ausgewählte Oxydationsmittel in einer zur Erzielung der beabsichtigten Entkohlung
ausreichenden Menge besonders fein pulverisiert, d. h. vorzugsweise zu einer Teilchengröße
unter 30 ic (Mikron), und dann gründlich gemischt. Nach dem Mischen wird das pulverisierte
Material zu kleinen Formkörpern, wie Kugeln oder Tabletten, verformt, um einerseits
den Kontakt zwischen den miteinander reagierenden Teilchen und andererseits den
zum Entweichen der Reaktionsgase nötigen Zwischenraum zu schaffen.
-
Bei der Vakuum-Entkohlung kohlenstoffreichen Ferrochroms sind hohe
Reaktionsgeschwindigkeiten erwünscht, um die Gesamtzeit, während welcher die Charge
im Ofen bleibt, zu verkürzen. Diese Bedingung kann durch Erhöhung der Temperatur
der reagierenden Materialien erreicht werden. Es ist jedoch dieser Maßnahme eine
Grenze gesetzt durch Erreichung der Schmelztemperatur des kohlenstoffreichen Ferrochroms
in den Formkörpern. Anfangsofentemperaturen, die über dier Schmelztemperatur liegen,
haben ein teilweises Schmelzen der Charge zur Folge, was ein Verschließen der Zwischenräume
zwischen den kleinen Formkörpern sowie eine Verhinderung des Entweiohems der entwitckelten
Reaktionsgase und somit eine vorzeitige Beendigung der Reaktion bewirkt.
-
Als Beispiel `für diese Wirkung wurde beobachtet, daß .im Falle kleiner
Formkörper, die aus kohlenstoffreichem Ferrochrom :mit etwa 70% Chrom und 4% oder
mehr Kohlenstoff im Gemisch mit einem geeigneten Oxydationsmittel bestehen und auf
.eine über der Erwei.chungsfiemperatur des kohlen.stoffreichen Ferrochroms, aber
unter 130o° liegende Temperaturerhitzt werden, das Schmelzen .des kohlenstoffreichen
Ferrochroms beginnt. Diese Wirkung tritt noch schärfer hervor, wenn der Kohlenstoffgehalt
des kohlenstoffreichen Ferrodhroms bis zur eutektiechen Zusammensetzung der Legierung,
die bei etwa :2,7'/o liegt, abnimmt. Als Ergebnis. eines soldhen Schmelzvorganges
bildet sich ein Häutchen auf den Formkörpern, welches eine weitere wirksame Entkohlung
des Inneren derselben verhindert. Das Innere der Formkörper scheint nach einer solchen
Behandlung aus. einer steinähnlichen, wicht umgesetzten Mischung zusammengesetzt
zu siedn. Um fliese nicht einwandfreie Wirkung zu vermeiden, können ,diie kleinen
Formkörper bei Temperaturen unter 1265° C endiohlt werden; bei Anwendung dieser
niedrigen Temperaturen wird jedoch. die Entkohlungszeit in unerwünschtem Maße verlängert.
-
Nach dem erfindungsgemäß anzuwendenden Verfahren kann die Entkohlung
von kohlenstoffreiohem Ferrochrom 2n der festen Phase beü honen Anfangstemperaturen
und mit größeren Reaktionsge@schwind!igkenten wie bisher ohne schädliche Wirkung
ausgeführt werden.
-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbesserung des Verfahrens
zur Entkohlung kohlenstoffreichen Ferrodhroms -im. fester Phase, das darin besteht,
d'aß das kohlenstoffreiche Ferrochrom gepulvert, dieses so gepulverte, kohlenstoffreiflhe
Ferroohrom zwecks Erzielung eines Durchschnittsverhältnisses von Sauerstoff zu Kohlenstoff
größer als 1,3 und Bildung einer hitzebeständigen Oberfläche auf den Teilchen des
gd'ben teiJweis@e oxydiert und .dieses teilweise oxydierte kohlenstoffreiche Ferrochrom
unter vermindertem Druck auf eine unterhalb der Schmelztemperatur -der hitzebeständigen
Oberfläche während einer für die Entkohlung ausreichenden Zeit erhitzt wird.
-
Die oxydierte Schale dient dazu, Sauerstoff für die Reaktion mit dem
Kohlenstoff im Inneren der Teilchen zu liefern und; auch zufolge fres hohen Schmelzpunktes
die Er!hitzung der Teilchen des Kernes über ihren Schmelzpunkt während der Entkohlungsreaktion
ohne Schmelzen der Oberfläche der Temlchen zu ermöglichen. Das so värbereitete Material
wird dann auf,die gewünschte höhere Reaktionstemperatur im Vakuum erhitzt, wobei-
die Entk ohlung mit einer bisher nicht ausführbaren Geschwindigkeit erfolgt. Das
Material wind vor der Entkohlungsbehan@dlung zu kleinen Formkörpern, Kügelchen ad.
@d@gl., unter Verwendung eines geeigneten Bindemittels, zweckmäßig Glukose oder
Melasse, verformt.
-
Die folgenden Vergleichsversuche zeigen den. Vorteil des. erfindungsgemäß
durchgeführten Verfahrens der Verhütung einer Hautbildung (skinning) der kleinen
Formkörper während der raschen Hochtemperaturentkohlung gegenüber Verfahren, bei
welchen 1n jedem kleinen Farmkörper gepulvertes kohlenstoffreiches Ferrochrom und
ein Oxydationsmittel als getrennte Teilchen anwesend sind,. Beiden Versuchen wurden
kleine Formkörper nach dem erfindungsgemäß durchgeführten Verfahren aus oberflächig
oxydiertem Ferrochrom hergestellt.
-
Bei der Herstellung der Formkörper wurde gepulvertes kdldenstoffreiches
Ferrochrom mit 4,47'/o Kohlenstoff zur Entfernung von Anteilen extremer Feinheit
einer Wassertrennung unterworfen. Trennung nach Größe dies Zurückblei@ben@den ergibt
folgende Resultate: 5% Rückstand auf einem Sieb mit Maschenweite 0,47 mm, 13,6°/o
Rückstand auf einem Sieb -mit Maschenweite o,104mm, 13,6% Rückstand auf einem Sieb
mit Maschenweite 0,074 mm, 52,5 % Rückstand auf einem Sieb- mit Maschenweite 0,043
mm, 15% gehen durch ein Sieb mit Maschenweite 0,043 mm.
-
Das vorhergehend angeführte Material wurde i Stunde lang auf iioo°
C erhitzt. Die Analyse dieses Produktes ergibt 3,920/0 Kohlenstoff und 6,62% Sauerstoff.
Aus diesem Produkt wurden die kleinen Farmkörper Nr. i unter Anwendung von Glukose
als Bindemittel hergestellt.
-
Die Formkörper Nr.2 wurden, aus einer Mischung von feinpulveri@siertarn
oxydiertem Ferrodhrom hergestellt. Die gleiche Mischung hatte bei vorhergehenden
Versuchen, bei welchen die Entkohlu:
ngstemperatur während 2o Stunden
etwa 130o° C betrug, einen Endkohlenstoffgehalt von 0,02 % ergeben.
-
Bei dem Vergleichsversuch wurden die Formkörper Nr. 1 und 2 gleichzeitig
im- Vakuum von einer Anfangstemperatur von 20° C auf 1q.00° C in 23/a Stunden erhitzt
und 5 Stunden auf dieser Temperatur gehalten. Die Prüfung der Formkörper nach dem
Versuch zeigte, daß :bei den Formkörpern Nr.2 ein Häutchen gebildet wurde; im Bruch
zeigte -es sich auch, daß ihr Inneres g°-schmolzen war, während die Formkörper N1.1
weder eine Häutchenbildung zeigten noch geschmolzen waren. Nachdem Versuch betrug
der Kohlenstoffgehalt der Formkörper Nr. 2 O,150/0, was eine unvollständige Entkoh
lang bedeutet, wohingegen die nach dem erfindungsgemäß durchgeführten Verfahren
hergestellten Formkörper N1.1 nur 0,02 % Kohlenstoff enthielten.
-
Sofern die Oberflächenoxydation des kohlenstoffreichen Ferrochroms
mit Rücksicht auf die Teilchengröße, Zeit und Temperatur überwacht wird, :ist es
möglich, das richtige Durchschnittsverhältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoff zu erhalten,
das ohne weiteren Zusatz oxydierender Mittel eine .im wesentlichen vollständige
Entkohlung ergibt.
-
Nach einem einfacheren Verfahren können auch zwei oder mehrere Partien
teilweise oxydierten kohlenstoffreichen Ferrochroms gemischt werden, um ein das
gewünschte Verhältnis von Sauerstoff zu Kohlenstoff aufweisendes Gemisch zu erhalten,
aus dem die zur Entkahlung gelangenden Formkörper hergestellt werden. Gemäß dem
Verfahren vorliegender Erfindung sind Teilehen von etwa 301t Durchschnittsgröße
nicht .erforderlich; es sind vielmehr, wie gefunden wurde, auch. Teilchen fünfmal
größeren Durchmessers völlig befriedigend.