Low-Carbon-Ferrochrome (LC FeCr) Einführung, chemische Zusammensetzung, Hauptanwendungen und Verwendung

Einführung

Low Carbon Ferrochrome (LC FeCr) ist eine kritische Ferrolegerung, die präzise für die Herstellung hochwertiger Stähle entwickelt wurde. Im Unterschied zu konventionellem Ferrochrom mit hohem Kohlenstoffgehalt zeichnet sich LC FeCr durch einen äußerst geringen Kohlenstoffgehalt aus, der es unverzichtbar macht für die Produktion von Stählen mit strengen Kohlenstoffbegrenzungen, wie beispielsweise Edelstahl, Superlegierungen und anderen Spezialstählen.

Chemische Zusammensetzung

Das kennzeichnende Merkmal von Low Carbon Ferrochrome ist sein äußerst niedriger Kohlenstoffgehalt, der je nach spezifischem Typ zwischen 0,015 % und 0,50 % liegt. Der Hauptbestandteil ist Chrom, das gewöhnlich 60 % bis 70 % der Legierung ausmacht. Weitere wesentliche Elemente sind Silizium (dessen Anteil variieren kann) sowie Spuren von Phosphor und Schwefel, deren Gehalt technisch so niedrig wie möglich gehalten wird, um negative Auswirkungen auf die Eigenschaften des Endstahls zu vermeiden.

Hauptanwendungen und Einsatzbereiche

Die primäre Anwendung von LC-FeCr besteht darin, als Masterlegierung verwendet zu werden, um Chrom in flüssigen Stahl einzubringen, ohne gleichzeitig überschüssigen Kohlenstoff hinzuzufügen.

1. Edelstahlerzeugung: Dies ist seine bedeutendste Anwendung. Bestimmte Edelstahlqualitäten, insbesondere austenitische und ferritische Qualitäten, erfordern einen hohen Chromgehalt (16–26 %) bei sehr geringem Kohlenstoffgehalt, um die Bildung von Chromcarbiden zu verhindern. Diese Carbide können an die Korngrenzen wandern und eine „Sensitisierung“ verursachen, was zu interkristalliner Korrosion und einem Verlust der Korrosionsbeständigkeit führt – genau die Eigenschaft, die Edelstahl definiert.
2. Speziallegierungen und Hochtemperaturlegierungen: LC-FeCr ist unverzichtbar bei der Herstellung von säurebeständigen Stählen, Hochtemperaturlegierungen und anderen korrosionsbeständigen Legierungen, die in der Luftfahrt, chemischen Industrie und Energiewirtschaft eingesetzt werden.
3. Kohlenstoffarme Hochchromlegierungen: Sie werden zur Herstellung von Legierungsstählen verwendet, bei denen eine Kombination aus hohem Chromgehalt und niedrigem Kohlenstoffgehalt für spezifische mechanische Eigenschaften und Härtbarkeit erforderlich ist.

Hauptverfahren des Schmelzens

Die Herstellung von kohlenstoffarmem Ferrochrom ist komplexer und energieintensiver als die von hochkohlenstoffhaltigem Ferrochrom, vor allem aufgrund der Notwendigkeit, eine Aufnahme von Kohlenstoff zu vermeiden. Die beiden wichtigsten industriellen Verfahren sind:

1. Das Perrin-Verfahren: Dies ist ein traditionelles metallurgisches Verfahren. Es besteht darin, Chromiterz mit Natriumchromat (oder einer anderen Chromverbindung) und Silizium, das aus Ferrosilizium stammt, zu reagieren. Die Reaktion ist stark exotherm (wärmebildend) und findet in einem Reaktor statt. Silizium wirkt als Reduktionsmittel, und da kein Kohlenstoff verwendet wird, weist das resultierende Ferrochrom einen sehr niedrigen Kohlenstoffgehalt auf. Mit diesem Verfahren können ultraleichte Kohlenstoffsorten (<0,015 % C) hergestellt werden.
   2. Vakuum-Entkohlung (VODC): Dies ist ein moderneres und verbreiteteres Verfahren. Zunächst erfolgt die Schmelzung von Chromiterz in einem Lichtbogenofen mit verdecktem Lichtbogen, um eine kohlenstoffreiche Ferrochrome-Schmelze herzustellen. Diese geschmolzene FeCr-Legierung wird anschließend in einen Konverter unter Vakuum übertragen (Vakuum-Sauerstoff-Entkohlung – VOD). Sauerstoff wird in die Schmelze eingeblasen, um Kohlenstoff zu oxidieren und zu entfernen. Die Vakuumkammer erleichtert die Entfernung des entstehenden Kohlenstoffmonoxid-Gases, wodurch die Entkohlungreaktion vorangetrieben wird, ohne dass wertvolles Chrom in großem Maße verloren geht. Dieses Verfahren ermöglicht eine präzise Steuerung, um die gewünschten Kohlenstoffgehalte zu erreichen.

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