DE19622097A1 - Eisenmolybdänlegierung - Google Patents
EisenmolybdänlegierungInfo
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- C22C1/02—Making non-ferrous alloys by melting
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- B22F9/16—Making metallic powder or suspensions thereof using chemical processes
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Description
Die Erfindung betrifft eine Eisenmolybdänlegierung
mit 60-80 Gew.-% Molybdän als Legierungsmittel für
eisen- und molybdänhaltige Metallschmelzen.
Molybdän ist ein Legierungselement für hochfeste
molybdänhaltige Baustähle sowie molybdänhaltige rost-,
säure- und hitzebeständige Stähle und Nickelbasis
legierungen.
Bei der Stahlerzeugung wird die Hauptmenge des
erforderlichen Legierungsanteils Molybdän entweder in Form
von molybdänhaltigem Rücklaufschrott oder brikettiertem
Molybdäntrioxid (MoO₃) dem schmelzflüssigen Stahl zugegeben.
Die Zugabe des Molybdäns in oxidischer Form ist möglich,
weil in flüssigem Stahl das Eisen als Reduktionsmittel wirkt
und so das MoO₃ zu metallischem Molybdän umgewandelt wird.
Jedoch ist diese Art der Molybdänzugabe mit Bezug auf die
Handhabung schwierig. Es muß auf ein tiefes Eindringen des
MoO₃ in die Schmelze geachtet werden, da MoO₃ bei den
Temperaturen des flüssigen Stahls sehr leicht verdampft und
bei ungenügendem Eintauchen des MoO₃ daher hohe Verluste
auftreten können.
Im Rahmen einer die Erschmelzung der genannten Stähle
abschließenden sogenannten pfannenmetallurgischen
Nachbehandlung zur Reduzierung der schädlichen Gasgehalte
(Sauerstoff, Stickstoff), zur genauen Einstellung der
gewünschten Gießtemperatur und der Endanalyse des Stahls
wird die Feineinstellung des Molybdängehaltes daher mit
stückigem sogenanntem Ferromolybdän vorgenommen.
Ferromolybdän ist eine metallothermisch herstellte
Eisenmolybdänlegierung mit 60-80 Gew.-% Molybdän. Die
metallothermische Herstellung nach dem Thermit
abbrandverfahren ist aufwendig, da hier die Metalle Eisen
und Molybdän auf- und zusammengeschmolzen werden müssen. Es
ist die Verwendung teurer Reduktionsmittel wie Aluminium
oder Ferrosilicium notwendig. Das Verfahren läßt sich nur
bedingt automatisieren. Daraus folgt ein höherer Marktpreis
des Ferromolybdäns gegenüber dem Molybdäntrioxid (MoO₃).
Bei der Erschmelzung von mit Eisen und Molybdän legierten
Nickelsbasislegierungen ist neben molybdänhaltigem
Rücklaufschrott Ferromolybdän das alleinige
Legierungsmittel, da Molybdäntrioxid von flüssigem Nickel
nicht zu metallischen Molybdän reduziert wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Eisenmolybdänlegierung
mit 60-80 Gew.-% Molybdän zu schaffen, die eine
preisgünstige Alternative zum bisher verwendeten,
metallothermisch hergestellten Ferromolybdän schafft.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Eisenmolybdän
legierung mit 60-80 Gew.-% Molybdän in Form eines homogenen
Pulvers aus metallischem Eisen und metallischem Molybdän,
hergestellt durch Feststoffreduktion eines feinkörnigen
Gemisches aus oxidischen Molybdänkonzentraten und oxidischen
Eisenkonzentraten mit wasserstoffhaltigem Gas.
Dabei kann das Eisenmolybdän-Pulver auch zu Briketts mit
einer Stückdichte < 3,5 g/cm² verpreßt sein.
Die Kompaktierung zu Briketts erfolgt auf einer
Brikettierpresse bzw. einer Walzenbrikettiermaschine. Die
Brikettierung erfolgt vorzugsweise bei Temperaturen von
150-200°C unter Zugabe eines Bindemittels, wie Wasserglas,
um die Kornbindung zu verbessern. Diese Maßnahme erhöht
die Abriebfestigkeit der Briketts, so daß ein übermäßiges
Entstehen von Feinanteil während des Transportes und
Einlagerung in Bunkeranlagen der Schmelzbetriebe verhindert
wird.
Die erfindungsgemäße Eisenmolybdänlegierung ist in Form von
Pulver oder in Form von Briketts ein vorteilhaftes
Legierungsmittel für molybdänlegierte Baustähle und rost-,
säure- und hitzebeständige Chrom-Nickel-Stähle sowie für mit
Eisen und molybdänlegierte korrosions- und hitzebeständige
Nickelbasislegierungen.
Die Eisenmolybdänlegierung kann als Pulver mit einer
geeigneten Einblasvorrichtung in die Stahl- bzw.
Nickelschmelze eingeblasen werden und ermöglicht so eine
sehr genaue Einstellung des gewünschten Molybdängehaltes bei
nahezu verlustfreiem Ausbringen an Molybdän.
Bei der Zugabe in Brikettform können die einzelnen
Brikettstücke die sich auf der Schmelze befindliche
Schlackendecke durch schlagen und zur Auflösung tief in die
Schmelze eindringen, so daß auch hier ein hohes Ausbringen
an Molybdän gewährleistet ist.
Bevorzugt wird das erfindungsgemäße homogene metallische
Eisenmolybdänpulver mit 60-80 Gew.-% Molybdän nach dem im
Anspruch 5 beschriebenen Verfahren durch Reduktion
(Feststoff-Reduktion) eines feinkörnigen
Molybdäntrioxid/Eisenoxid-Gemisches mit wasserstoffhaltigem
Gas hergestellt.
Molybdäntrioxid und z. B. Fe₂O₃ werden dabei in einem dem
gewünschten Molybdängehalt des Pulvers angepaßten
stöchiometrischen Verhältnis miteinander gemischt. Zur
Herstellung von 1 kg Eisenmolybdänpulver werden 1050 g MoO₃
und 430 g Fe₂O₃ als Ausgangsgemisch benötigt.
In der ersten Reduktionsstufe (Reduktionsphase) ist die
Einhaltung einer Temperatur von < 650°C wichtig, da
ansonsten das Molybdäntrioxid verdampfen würde.
Als Reduktionsgas wird vorzugsweise gecracktes Erdgas mit
einem Wasserstoffanteil von 75-80 Vol.-% Wasserstoff
verwendet, wobei je nach Crackverfahren die übrigen
Volumenanteile Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Methan sind.
Das Abgas aus der zweiten Reduktionsstufe kann als
Einsatzgas in der ersten Reduktionsphase verwendet werden.
Das dann in der ersten Reduktionsphase weitgehend
verbrauchte Abgas wird über einen Trockner geleitet, in dem
der bei der Reduktion entstandene Wasserdampf auskondensiert
wird. Der verbleibende Wasserstoff kann wieder in den Prozeß
zurückgeführt werden.
Da das Reduktionsgas gleichzeitig auch Heizgas sein kann,
wird es in einer Menge zugegeben, die über der für die
Feststoff-Reduktion stöchiometrisch erforderlichen Menge
liegt. Je nach gewünschter Temperatur liegt dabei die
insgesamt zugeführte Wasserstoffmenge 110-250% über der
theoretisch erforderlichen.
Bevorzugt wird das Feststoff-Reduktionsverfahren mit
wasserstoffhaltigem Gas in einem Wirbelschichtreaktor
durchgeführt. Das Behandlungsgas kann dabei über einen
Wärmetauscher vorgeheizt und über den gasdurchlässigen
Boden des Reaktors zugeführt werden. Durch das von unten in
den Reaktor eingeleitete Reduktionsgas wird eine
Wirbelschicht mit einem quasi flüssigkeitsähnlichen
Verhalten des Feststoff-Gas-Gemisches und somit ein sehr
guter Kontakt zwischen Gas und Feststoffen erreicht.
Die Gas-Feststoffreduktion kann dabei in nur einem
Wirbelschichtreaktor in zwei Stufen bei unterschiedlichen
Temperaturen ablaufen.
Die Feststoff-Reduktion kann aber auch vorteilhaft in zwei
Wirbelschichtreaktoren durchgeführt werden, wobei in der
ersten Reduktionsstufe in dem ersten Reaktor nur das im
Gemisch enthaltene MoO₃ zu MoO₂ umgewandelt und in der
zweiten Reduktionsstufe das in den zweiten Reaktor
eingebrachte, nunmehr aus MoO₂ und Eisenoxid bestehende
Gemisch zu metallischem Eisenmolybdänpulver reduziert wird.
In einer weiteren Variante kann die Reduktion in zwei
aufeinanderfolgenden Reduktionsstufen in einem
Drehrohrofen mit zwei getrennten Heizzonen erfolgen. Im
Drehrohrofen wird das kontinuierlich durch den Ofen
geförderte Gemisch von dem Reduktionsgas im Gegenstrom
beaufschlagt. Dadurch ist ein guter Kontakt zwischen dem Gas
und dem Feststoff-Gemisch in Verbindung mit einem guten
Wärmeübergang gegeben, so daß beste Voraussetzungen für das
Ablaufen der gewünschten Reduktionsreaktionen gegeben sind.
Das Temperaturprofil über die Ofenlänge kann durch die
Verstellung der Flammenlänge eines zusätzlich vom
Austragsende in den Ofenraum eingeführten Zentralbrenners
sowie durch sogenannte Manteldüsen, durch die zusätzliches
Gas eingeblasen wird, beeinflußt werden. Alternativ erfolgt
die Beheizung indirekt, zum Beispiel durch elektrische
Heizelemente oder eine Gasbeheizung, die jeweils auf die
Außenfläche des Drehrohres wirken.
Claims (11)
1. Eisenmolybdänlegierung mit 60-80 Gew.-% Molybdän als
Legierungsmittel für eisen- und molybdänhaltige
Metallschmelzen dadurch gekennzeichnet, daß die
Eisenmolybdänlegierung ein durch Feststoff-Reduktion
eines feinkörnigen Gemisches aus oxidischen
Molybdänkonzentraten und oxidischen Eisenkonzentraten
mit wasserstoffhaltigem Gas hergestelltes homogenes
Pulver aus metallischem Eisen und metallischem Molybdän
ist.
2. Eisenmolybdänlegierung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß das homogene Pulver aus
metallischem Eisen und metallischem Molybdän zu
Briketts mit einer Stückdichte < 3,5 g/cm² verpreßt
ist.
3. Verwendung einer Eisenmolybdänlegierung nach einem der
Ansprüche 1 oder 2 als Legierungsmittel für
molybdänlegierte Baustähle und rost-, säure- und
hitzebeständige Chrom-Nickel-Stähle.
4. Verwendung einer Eisenmolybdänlegierung nach einem der
Ansprüche 1 oder 2 als Legierungsmittel für mit Eisen
und Molybdän legierte, korrosions- und hitzebeständige
Nickelbasislegierungen.
5. Verfahren zur Herstellung eines homogenen metallischen
Eisenmolybdänpulvers mit 60-80 Gew.-% Molybdän gemäß
Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Merkmale:
- 5.1 je auf Korngrößen unter 2000 µm, vorzugsweise 100-1500 µm zerkleinertes Molybdäntrioxid (MoO₃) und Eisenoxid, wie Fe₂O₃ werden in einem dem gewünschten Molybdängehalt des Pulvers angepaßten Verhältnis miteinander gemischt (Gemisch),
- 5.2 das Gemisch wird in einem Reaktor in zwei aufeinanderfolgenden Stufen einer Feststoff- Reduktion mit wasserstoffhaltigem Gas unterworfen,
- 5.3 in der ersten Stufe wird bei Temperaturen von < 650°C, vorzugsweise 550-600°C, nur das im Gemisch enthaltene Molybdäntrioxid (MoO₃) zu Molybdändioxid (MoO₂) umgewandelt,
- 5.4 in der zweiten Stufe wird bei Temperaturen von < 650°C, vorzugsweise 800-900°C, Molybdändioxid zu metallischem Molybdän und Eisenoxid zu metallischem Eisen reduziert.
6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Feststoff-
Reduktion in einem Wirbelschicht-Reaktor erfolgt.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, bei dem:
- 7.1 das Gemisch in zwei getrennten Reaktoren je einer Stufe der Feststoff-Reduktion mit wasserstoffhaltigem Gas unterworfen wird, wobei
- 7.2 in der ersten Stufe bei Temperaturen < 650°C in dem ersten Reaktor nur das im Gemisch enthaltene MoO₃ zu MoO₂ umgewandelt und
- 7.3 in der zweiten Stufe bei Temperaturen < 650°C das in den zweiten Reaktor eingebrachte, nunmehr aus MoO₂ und Eisenoxid bestehende Gemisch zu metallischem Eisenmolybdän- Pulver reduziert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Feststoff-
Reduktion in zwei aufeinanderfolgenden Stufen in einem
Drehrohrofen mit mindestens zwei getrennten Heizzonen
erfolgt, wobei das Gas das kontinuierlich durch den
Ofen geförderte Gemisch im Gegenstrom beaufschlagt.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem:
- 9.1 in der ersten Stufe bei Temperaturen < 650°C in der der Chargierseite des Ofen zugekehrten Heizzone nur das im Gemisch enthaltene MoO₃ zu MoO₂ umgewandelt und
- 9.2 in der zweiten Stufe bei Temperaturen < 650°C in der der Austragsseite des Ofens zugekehrten Heizzone MoO₂ und Eisenoxid zu metallischem Eisenmolybdän-Pulver reduziert wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß als wasserstoffhaltiges Gas
gecracktes Erdgas verwendet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 10, bei dem das
Abgas aus der zweiten Reduktionsstufe als
Reduktionsgas in der ersten Reduktionsstufe eingesetzt
wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1996122097 DE19622097A1 (de) | 1996-06-01 | 1996-06-01 | Eisenmolybdänlegierung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE1996122097 DE19622097A1 (de) | 1996-06-01 | 1996-06-01 | Eisenmolybdänlegierung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE19622097A1 true DE19622097A1 (de) | 1997-12-04 |
Family
ID=7795921
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1996122097 Ceased DE19622097A1 (de) | 1996-06-01 | 1996-06-01 | Eisenmolybdänlegierung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19622097A1 (de) |
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