DE1022251B

DE1022251B - Verfahren zum Herabsetzen des Kohlenstoffgehaltes von hochkohlenstoffhaltigem Ferrochrom

Info

Publication number: DE1022251B
Application number: DEC8780A
Authority: DE
Inventors: Alan R Fraser
Original assignee: Chromium Mining and Smelting Corp Ltd
Current assignee: Chromium Mining and Smelting Corp Ltd
Priority date: 1953-01-27
Filing date: 1954-01-22
Publication date: 1958-01-09

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herabsetzen des Kohlenstoffgehaltes von hochkohlenstoffhaltigem Ferrochrom ohne wesentliche Verunreinigung des Erzeugnisses mit Fremdstoffen in einfacher und wirtschaftlicher Weise unter Verwendung von Gasen bei Ausschluß von Kalk oder ähnlichem Material.

Das Verfahren besteht darin, daß ein Wirbelbett des zerkleinerten hochkohlenstoffhaltigen Ferrochroms durch einen Strom oxydierenden Gases hergestellt wird, wobei das Wirbelbett auf einer Temperatur zwischen 900 und 1400⁰C so lange gehalten wird, bis ein wesentlicher Teil des Kohlenstoffes und des Metalls des Ferrochroms oxydiert und dabei der Kohlenstoff aus dem Ferrochrom als Kohlenoxyd entfernt ist und daß dann das teilweise oxydierte Ferrochrom bei erhöhter Temperatur in der Atmosphäre eines reduzierenden Gases so lange behandelt wird, bis ein wesentlicher Teil des Metalloxydbestandteils oder -gehaltes des Ferrochroms zu Metall reduziert ist.

Die Reduktionsstufe des Verfahrens wird ebenfalls in einem Wirbelbett durchgeführt, wobei ein reduzierendes Gas als Traggas verwendet wird.

Als oxydierendes Gas wird vorzugsweise Luft verwendet, j edoch können auch reiner Sauerstoff, Kohlensäure sowie andere oxydierende Gase oder Mischungen dieser Gase verwendet werden.

Wasserstoff ist als reduzierendes Gas vorteilhaft. Es können jedoch auch andere reduzierende Mittel, z. B. Kohlenstoffmonoxyd, Wassergas, Methan oder Gemische dieser Stoffe, mit Vorteil verwendet werden.

Beispielsweise soll das hochkohlenstoffhaltige Ferrochrom Kohlenstoff in Mengen zwischen 4 bis 8% zusätzlich zu seinen Hauptbestandteilen Chrom und Eisen und seinen Nebenbestandteilen Silicium, Aluminium, Kalzium, Magnesium u. dgl. enthalten. Ferrochrom mit mittlerem Kohlenstoffgehalt enthält 1 bis 4% Kohlenstoff, und Ferrochrom mit niederem Kohlenstoffgehalt enthält weniger als 1 % Kohlenstoff. Ein besonders gewünschtes und wertvolles Ferrochrom niederen Kohlenstoffgehaltes enthält weniger als 0,1 °/₀ Kohlenstoff.

Die in den vorstehenden Absätzen erwähnten Ferrochrome werden als Legierungsstoffe bei der Herstellung von Stählen niederen Chromgehaltes und bei der Herstellung von rostfreien Stählen verwendet. Da bei der Herstellung dieser Stähle der Kohlenstoffgehalt auf einen bestimmten niedrigen Bereich gesenkt und auf diesem Bereich gehalten werden muß, ist es möglich, die Ferrochrome höheren Kohlenstoffgehaltes für die Herstellung nur von den Stählen zu verwenden, die einen verhältnismäßig niedrigen Chromgehalt haben. Wenn der Chromgehalt des Stahles hoch ist, z. B. bei einem 18/8-Chrom/ Nickel rostfreiem Stahl, muß als Legierungsmetall Ferrochrom verwendet werden, das einen sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt hat. Das Verfahren wird daher verwendet, um Ferrochrom verringerten Kohlenstoffgehaltes

des Kohlenstoffgehaltes von

hochkohlenstoffhaltigem Ferrochrom

Anmelder:

Chromium Mining & Smelting Corporation, Limited, Sault Ste. Marie, Ontario (Kanada)

Vertreter: Dr.-Ing. H. Ruschke, Berlin-Friedenau,

und Dipl.-Ing. K. Grentzenberg, München 27,

Pienzenauerstr. 2, Patentanwälte

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. Januar 1953

Alan R. Fräser, Sault Ste. Marie, Ontario (Kanada),
ist als Erfinder genannt worden

zu erzeugen, so daß Chromstähle hergestellt werden können, die einen verhältnismäßig hohen Chromgehalt aufweisen.

Erfindungsgemäß wird hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom, das beispielsweise einen Kohlenstoffgehalt von 7,5 % enthält, in einer geeigneten Mühle zerkleinert, um ein feinzerteiltes Ferrochrompulver zu bilden. Die Feinheit des zerteilten hochkohlenstoffhaltigen Ferrochroms ist so groß, daß etwa 60% des Pulvers durch beispielsweise ein Maschensieb von 200 Maschen hindurchtreten. Das feingemahlene Ferrochrom wird in eine übliche Röstanlage mit Wirbelbett eingeführt, die die üblichen Heiz- und Kühlvorrichtungen enthält und die entweder stetig oder einsatzweise betrieben wird, wie dies in der Technik bekannt ist. Luft oder ein anderes oxydierendes Gas wird durch dieses in der Röstanlage befindliche Ferrochrombett nach oben geblasen und das Wirbelbett auf die gewünschte Temperatur gebracht. Erfindungsgemäß soll die oxydierende Umsetzung bei einer Temperatur zwischen 900 und 1400° C ausgeführt werden. Die oxydierende Umsetzung erfolgt so lange, bis der Kohlenstoffgehalt auf den gewählten Wert gesenkt ist. Der Kohlenstoffgehalt kann auf etwa 5 °/₀ verringert werden,

709 848/230

3 4

wobei gleichzeitig in einer merkbaren, aber geringen Tabelle I

Menge die Metallbestandteile des Ferrochroms oxydiert Sieb Verteilung

werden. Wird die Oxydation so weit getrieben, daß eine _|_ 35 Maschen 1,75 °/

Verminderung des Kohlenstoffgehaltes auf 2 °/₀ erfolgt, o_ 48 Maschen 2^50 °/

so wird ein größerer Teil des Metalls des Ferrochroms 5 +65 Maschen 6 25 °/

oxydiert. Wenn ein sehr niedriger Kohlenstoffgehalt, _j_ 100 Maschen 8 75 °/

z. B. ein Kohlenstoffgehalt von weniger als 1 % Kohlen- _j_ 150 Maschen ll'oO⁰/

stoff, in der Oxydationsstufe erreicht werden soll, wird _|_ 2OO Maschen 9,75 °,

das Metall des Ferrochroms weitgehend zu metallischen . 2OO Maschen 60,00 °/

Oxyden umgewandelt. _ 10 10000""

Nach der Oxydationsstufe wird das teilweise oxydierte ιυυ,υυ ,„ Ferrochrom, das dann den gewünschten Kohlenstoff- Die vorstehende Maschenzahl ist die, die sich beim gehalt hat, mit einem gasartigen Reduktionsmittel Auszählen längs einer Kante eines quadratischen Siebes reduziert, um die metallischen Oxyde in Metall umzu- mit einer Kantenlänge von 25,4 mm ergibt, wandern. Die Reduktionsstufe wird vorzugsweise eben- 15 Eine abgemessene Menge des feingemahlenen Ferrofalls in einem Wirbelbett durchgeführt. Die Reduktions- chroms wird in eine Röstanlage eingebracht, die mit stufe kann in der gleichen Röstanlage durchgeführt einem aus Siliciumcarbid bestehenden Umsetzrohr auswerden. Als Traggas wird Wasserstoff verwendet. In gerüstet ist, das einen gelochten Boden zum Durchlassen dem Wirbelbett werden Temperaturen zwischen 1000 des Traggases hat. Außenluft wird dem Umsetzrohr durch bis 1400⁰C oder etwas höher aufrechterhalten, und die 20 den gelochten Boden hindurch mit einer so großen GeReduktion wird so lange durchgeführt, bis die Metall- schwindigkeit und Menge zugeleitet, daß die Ferrochromoxyde zu Metall umgewandelt sind. teilchen in einem Wirbelbett gehalten werden. DieTempe-

Die Reduktionsstufe kann auch in jeder anderen ratur des Bettes wird auf eine Umsetzungstemperatur geeigneten Vorrichtung durchgeführt werden, in der das zwischen 900 und 1400⁰C erhöht. In Zwischenräumen teilweise oxydierte Ferrochrom einer reduzierenden 25 werden Proben genommen und auf Kohlenstoff unterAtmosphäre bei erhöhter Temperatur unterworfen wird. sucht. Ist der Kohlenstoffgehalt auf den gewünschten

Die Erfindung wird nachstehend an der Herstellung Wert vermindert worden, wird die Umsetzungsvor-

eines Ferrochroms mittleren Kohlenstoffgehalts aus richtung abgeschlossen und für den Reduktionsvorgang

einem hochkohlenstoffhaltigen Ferrochrom beschrieben. vorbereitet.

Hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom, das 50,9 °/₀ Chrom 30 Die folgende Tabelle zeigt die Art und Weise, in der

und 7,3 °/₀ Kohlenstoff enthält, wird in einer Kugelmühle die Entkohlung des Ferrochroms bei Temperaturen

trocken zu einem pulverförmigen Ferrochrom auf ge- zwischen 700 und 1350° C bis zu 5¹Z₄ Stunden durchgeführt

schlossen, das folgende Siebanalyse hat. wird.

Tabelle II

Behandlung des Röstgutes	Gehalte 7„Cr	nach der Beh %c	andlung %Si	3,97	Rauchgasanalyse ·/, Co₂ ; «/₀ O₂	20,3
(1) bei 700° C während 0,66 Stunden	51,96	7,1	5,57	0,2	20,5
(2) bei 700⁰C während 2,5 Stunden	51,84	6,9	5,59	0,5	21,0
(3) bei 700⁰C während 3,5 Stunden	51,84	6,9	5,62	0,0	19,5
(1) bei 1200⁰C während 0,66 Stunden	49,66	5,4	5,60	1,0	18,0
(2) bei 1200°C während 1,66 Stunden	49,36	5,1	5,58	1,0	16,5
(3) bei 1200⁰C während 3,16 Stunden	48,21	4,5	5,24	2,0	17,0
(4) bei 1200⁰C während 4,66 Stunden	47,36	4,2	5,15	1.0	—
(1) bei 1350⁰C während 1,08 Stunden	45,40	3,7 ' 5,29	1,0	16,5
(2) bei 1350⁰C während 2,5 Stunden	44,94	3,8 4,97	1,5	18,5
(3) bei 1350⁰C während 4,5 Stunden	43,37	3,4 ^! 4,84	0,5	18,5
(4) bei 1350⁰C während 5,25 Stunden	42,74	3,3	0,5

Aus einer Prüfung der Tabelle II ergibt sich, daß bei 700⁰C in 3¹Z₂ Stunden keine merkbare Kohlenstoff- 55 Oxydation erfolgt. Bei 1200⁰C wird der Kohlenstoff in den ersten 0,66 Betriebsstunden auf 5,4% und dann weiter nach 4,66 Stunden auf 4,2% reduziert. Bei 1350⁰C wird der Kohlenstoff in den ersten 1,08 Stunden auf 3,7 % und dann in 5,25 Stunden auf 3,3 % reduziert. 60

Das teilweise oxydierte Material, das bei 1350⁰C in 5,25 Stunden hergestellt wurde und 42,74% Cr, 3,3% C und 3,97 % Si enthält, wird in der Röstanlage im Wirbelbett erwärmt, wobei Wasserstoff als Traggas bei einer Temperatur von 1300° C während 5 Stunden zugeleitet 65 wird. Die Röstanlage wird dann geschlossen und gekühlt und das reduzierte Erzeugnis entfernt. Das reduzierte Erzeugnis zeigte folgende chemische Analyse: Cr = 49,04 % ; C = 3,79% und Si = 4,55%. Es ist ersichtlich, daß die Oxyde im wesentlichen reduziert worden sind. 70

Die Erfindung kann also bei der Behandlung von Ferrochrom mit weniger als 7 % Kohlenstoff verwendet werden. Der Kohlenstoffgehalt von Ferrochrom mit 1 bis 4% oder mehr Kohlenstoff kann wesentlich verringert werden, wenn die Lehren der Erfindung befolgt werden. Der in den Ansprüchen verwendete Ausdruck »hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom« ist also im weitesten Sinne aufzufassen und umfaßt alle Ferrochrommetalle, ohne Rücksicht auf den Kohlenstoffgehalt, der auf den gewünschten Kohlenstoffgehalt gemäß der Erfindung reduziert werden soll.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Senken des Kohlenstoffgehaltes von hochkohlenstoffhaltigem Ferrochrom, dadurch gekennzeichnet, daß feinzerkleinertes, hochkohlenstoffhaltiges Ferrochrom in einem Wirbelbett unter Ver-

wendung von oxydierendem Gas als Traggas auf einer Temperatur von 900 bis 1400° C so lange gehalten wird, bis ein wesentlicher Teil des Kohlenstoffes und des Metalls des Ferrochroms oxydiert und der Kohlenstoff des Ferrochroms als Kohlenstoffoxyd entfernt ist, und daß dann das teilweise oxydierte Ferrochrom bei einer erhöhten Temperatur in einer Atmosphäre aus reduzierendem Gas so lange behandelt wird, bis ein wesentlicher Teil des Metalloxydgehaltes des Ferrochroms zu Metall reduziert ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das teilweise oxydierte Ferrochrom bei einer Temperatur zwischen 1000 und 1400⁰C in dieser Atmosphäre aus reduzierendem Gas behandelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduktion in einem Wirbelbett unter Verwendung von reduzierendem Gas als Traggas vorgenommen wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Wirbelbett auf einer Temperatur von 1000 bis 1400° C so lange gehalten wird, bis ein wesentlicher Teil des Metalloxydgehaltes des Ferrochroms zu Metall reduziert ist.

5. Verfahren nach, Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das reduzierende Gas aus Wasserstoff besteht.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das oxydierende Gas aus Luft besteht.