DD254346A5

DD254346A5 - METHOD FOR THE PRODUCTION OF POWDER METALLURGIC IRON POWDERS FROM FINE IRON OXIDE POWDER

Info

Publication number: DD254346A5
Application number: DD29966587A
Authority: DD
Inventors: Guenter Schrey; Herbert Danninger; Gerhard Jangg
Original assignee: Voest-Alpine Ag,At
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1987-02-02
Publication date: 1988-02-24

Abstract

Die erfindungsgemaesse Loesung ist so gestaltet, dass zur Herstellung von fuer die Pulvermetallurgie geeigneten Eisenpulvern aus feinem Eisenoxidpulver mit einer mittleren Korngroesse von kleiner 100 m die Reduktion von feinen, lockeren, in sich poroesen Eisenoxidpulvern mit einer Schuettdichte kleiner 1,0 Mgm 3 mit gasfoermigen Reduktionsmitteln, vorzugsweise Wasserstoff, bei Temperaturen zwischen 1 200 und 1 392C, vorzugsweise zwischen 1 200 und 1 300C vorgenommen wird.The solution according to the invention is designed so that for the preparation of suitable for powder metallurgy iron powders of fine iron oxide powder having an average particle size of less than 100 m, the reduction of fine, loose, in-porous iron oxide with a Schuettdichte less than 1.0 Mgm 3 with gaseous reducing agents , preferably hydrogen, at temperatures between 1 200 and 1 392C, preferably between 1 200 and 1 300C is made.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von für die Pulvermetallurgie geeigneten Eisenpulvern aus Eisenoxiden durch Reduktion mit heißen Gasen, in besonderen von feinem (mittlere Korngröße kleiner ΙΟΟμ,ηη) Eisenoxidpulver, wobei die einreinen Teilchen in sich noch hohe innere Porosität aufweisen.The invention relates to a process for the preparation of suitable for the powder metallurgy iron powders of iron oxides by reduction with hot gases, in particular of fine (average particle size smaller ΙΟΟμ, ηη) iron oxide powder, wherein the pure particles still have high internal porosity.

Characteristic of the known state of the art

Ein Eisenoxidpulver der betreffenden Art fällt beispielsweise bei der Beizsäureregenerierung in großen Mengen an. Aus der AT-PS 318677 ist bereits bekanntgeworden, daß die Verpreßbarkeit von Eisenpulvern in hohem Maße von einer geeigneten Vorbehandlung abhängt. Gemäß diesem bekannten Verfahren wurde Eisenpulver einem Glühverfahren unterworfen, wobei bei Temperaturen zwischen 650 und 700⁰C reduzierend ausgeglüht wurde. Auf diese Weise wurde bei den bekannten Verfahren sichergestellt, daß das Pulver nicht zusammenbacken kann, so daß eine Nachzerkleinerung entfallen kann und billigere und leistungsfähigere Öfen, wie z. B. Drehrohröfen, eingesetzt werden können.For example, an iron oxide powder of the type in question accumulates in large quantities during the pickling acid regeneration. From AT-PS 318677 it has already become known that the compressibility of iron powders depends to a high degree on a suitable pretreatment. According to this known process, iron powder was subjected to an annealing process, having been annealed reducing at temperatures between 650 and 700 ⁰ C. In this way, it was ensured in the known methods that the powder can not cake together, so that a post-shredding can be omitted and cheaper and more efficient ovens, such. B. rotary kilns, can be used.

Für die Weiterverarbeitung von Eisenpulvern in der Pulvermetallurgie ist neben einer guten Verpreßbarkeit, auf welche das Verfahren nach der AT-PS 318677 abgezielt, auch zu berücksichtigen, daß das Eisenpulvereine gute Fließfähigkeit, hohe Fülldichte, gute Festigkeit der ungesinterten Preßlinge und gute Sinterfähigkeit ergeben soll. Diese gleichzeitig zu berücksichtigenden Kriterien für ein Material, welches in der Folge pulvermetallurgisch weiterverarbeitet werden soll, haben zum Teil widersprüchliche Vorbehandlungsvoraussetzungen und im einzelnen ist zu diesen geforderten Voraussetzungen folgendes festzuhalten:For the further processing of iron powders in powder metallurgy, in addition to good compressibility aimed at by the process of AT-PS 318677, it is also to be considered that the iron powder should provide good flowability, high filling density, good strength of the green compacts and good sinterability. These criteria, which must be considered at the same time, for a material which is subsequently to be powder-metallurgically processed, in some cases have contradictory pretreatment requirements and, in particular, the following must be stated with regard to these required conditions:

1. Fließfähigkeiten:1. Flowabilities:

Bei der im großen Maße automatisierten Herstellung der Preßkörper muß während des Füllvorganges das Pulver in kurzer Zeit die gesamte Matrizenform gleichmäßig ausfüllen. Auch bei kompliziertest geformten Teilen, d.h. bei vielfach geteilten Stempeln, dürfen keine Ungleichmäßigkeiten in der Füllung und Brückenbildungen auftreten. Gute Fließfähigkeiten besitzen Pulver mit nicht zu geringer Korngröße und kugeliger Form.In the case of the largely automated production of the compacts, the powder must fill the entire matrix shape uniformly in a short time during the filling process. Even with the most complicated molded parts, i. in multiply divided stamps, no irregularities in the filling and bridge formations may occur. Good flowability have powder with not too small grain size and spherical shape.

2. Fülldichte:2. filling density:

Um die für eine bestimmte Pulvermenge erforderliche Füllhöhe und damit die Werkzeughöhe möglichst kurz zu halten, soll das Verhältnis von Preßdichte (siehe unten) zur Fülldichte möglichst niedrig, im allgemeinen nicht größer als 2:1 sein. Aufgrund des Bestrebens nach möglichst hohen Preßdichten bedeutet das, daß auch die Fülldichte möglichst hohe Werte annehmen soll. Ähnlich wie bei der Fließfähigkeit wird hohe Fülldichte bei kugelförmigen Pulvern mit nicht zu großem Feinanteil erreicht.In order to keep the level required for a certain amount of powder and thus the tool height as short as possible, the ratio of Preßdichte (see below) to the filling density should be as low as possible, generally not greater than 2: 1. Due to the endeavor to achieve the highest possible densities, this means that the filling density should also be as high as possible. Similar to the flowability high filling density is achieved with spherical powders with not too high fines.

3. Gute Verpreßbarkeit:3. Good compressibility:

Zur Erzielung möglichst hoher Dichten bei gegebenem Preßdruck bzw. zur möglichsten Reduktion des für eine bestimmte Preßdichte erforderlichen Preßdruck (was eine Verringerung des Werkzeugverschleißes mit sich bringt) ist kugeligeTo achieve the highest possible densities for a given pressing pressure or for the greatest possible reduction of the required for a specific Preßdichte pressing pressure (which brings a reduction in tool wear with it) is spherical

Teilchenform und eine möglichst ideale Gasverteilung der Teilchengröße wünschenswert. Da die Reibung zwischen den Pulverteilchen beim Pressen mit zunehmender Kornfeinheit zunimmt, ist zu feines Pulver ebenfalls nicht wünschenswert.Particle shape and the most ideal gas distribution of the particle size desirable. Since the friction between the powder particles increases with increasing grain fineness during pressing, too fine a powder is also undesirable.

4. Festigkeit der ungesinterten Preßlinge („Grünfestigkeit"):4. Strength of the green compacts ("green strength"):

Da eine sichere Handhabung der gepreßten Körper vor dem Sintern erforderlich ist, müssen diese ausreichende Festigkeit aufweisen, und vor allem bei einbaufertigen Genauteilen darf keineswegs ein Ausbrechen der Kanten auftreten. In diesem Fall ist unregelmäßige Kornform, die eine gute Verzahnung der einzelnen Pulverteilchen untereinander gewährleistet, erwünscht.Since a safe handling of the pressed body before sintering is required, they must have sufficient strength, and especially in ready-to-install parts of the genome must not occur breaking the edges. In this case, irregular grain shape, which ensures a good toothing of the individual powder particles with each other, desired.

5. Sinterfähigkeit:5. Sintering ability:

Die Fähigkeit der Pulverteilchen im Preßling, bei der Wärmebehandlung (dem Sintern) feste Kontakte zu bilden, hängt hauptsächlich von ihrer chemischen Reinheit ab. Je geringer der Gehalt an nicht reduzierbaren Oxiden (AI₂O₃, SiO₂, etc.), desto besser ist die Sinterfähigkeit. Außerdem hängt die Sinterfähigkeit von der Kornfeinheit ab. Wegen der höheren Gesamtoberfläche und damit der höheren Oberflächenenergie, deren Verringerung eine Haupttriebkraft des Sintervorganges ist, sintern feinere Pulver schneller als gröbere.The ability of the powder particles in the compact to form solid contacts in the heat treatment (sintering) depends mainly on their chemical purity. The lower the content of non-reducible oxides (Al ₂ O ₃ , SiO ₂ , etc.), the better the sinterability. In addition, the sinterability depends on the grain fineness. Due to the higher total surface area and thus the higher surface energy, the reduction of which is a main driving force of the sintering process, finer powders sinter faster than coarser ones.

Auf Grund dieser zum Teil widersprechenden Anforderungen ist die Herstellung von für die Pulvermetallurgie geeigneten Eisenpulyern eine Technologie, die große Erfahrung voraussetzt und bisher von weltweit nur wenigen Herstellern einwandfrei beherrscht wird. Die heute für die Pulvermetallurgie verwendeten Eisenpulver werden entweder durch Wasser- oder Luftverdüsen von Schmelzen hergestellt (wobei sich im allgemeinen die wasserverdüsten Pulver wegen ihrer besseren Verpreßbarkeit durchgesetzt haben) oder durch Reduktion von Eisenoxiden. Die wasserverdüsten („automisierten") Eisenpulver ergeben im allgemeinen bessere Eigenschaften der daraus hergestellten pulvermetallurgischen Formteile, vor allem bessere Preßdichten, da die einzelnen Puiverpartikel weitgehend kugelige Kornform aufweisen und in sich wenig porös sind. Im Gegensatz dazu weisen die durch Reduktion hergestellten Eisenpulver immer innere Poren und eine eher unregelmäßige Kornform auf, was die erreichbaren Preßdichten herabsetzt. Diese Kornform wirkt sich jedoch günstig auf die Festigkeit der Preßlinge („Grünfestigkeit") aus. Der große Vorteil der durch Reduktion hergestellten Eisenpulver („Schwammeisenpulver") ist ihr gegenüber den automisierten Eisenpulvern deutlich niedrigerer Preis, der sie für viele Anwendungen, bei denen an die Verpreßbarkeit keine so hohen Anforderungen gestellt werden, interessant macht.Due to these partly contradictory requirements, the production of iron poulders suitable for powder metallurgy is a technology which requires a great deal of experience and has so far been mastered flawlessly by only a few manufacturers worldwide. The iron powders used today for powder metallurgy are produced either by water or air atomization of melts (generally the water-atomised powders have prevailed for their better compressibility) or by reduction of iron oxides. The water-atomized ("automated") iron powders generally give better properties of the powder-metallurgical molded parts produced therefrom, especially better press densities, since the individual powder particles have substantially spherical grain form and are not very porous in themselves Pores and a rather irregular grain shape, which reduces the achievable press densities.However, this grain shape has a favorable effect on the strength of the compacts ("green strength"). The great advantage of the iron powder produced by reduction ("sponge iron powder") is compared to the automized iron powders significantly lower price, which makes them interesting for many applications in which the pressability is not so high demands.

Die größten Mengen an Schwammeisenpulver werden heute nach dem Höganäs-Verfahren hergestellt. Dabei wird hochreines Magnetiterz zu einer vorbestimmten Teilchengröße gemahlen, welche die endgültige Teilchengröße des Eisenpulvers bestimmt, getrocknet und in zylindrische Formen aus Feuerfestmaterial gefüllt, wobei ein Zylinder aus Eisenerz außen und innen von einem Gemisch von Koks und Kalk umgeben ist. Die so gefüllten Gefäße wandern durch einen Tunnelofen, wobei die Reduktionsdauer etwa 72 Stunden beträgt, danach wird der zusammengesinterte Eisenschwammkuchen, der in der Form von dickwandigen Rohren vorliegt, aus den Gefäßen entnommen, gesäubert und aufgemahlen. Nach dem Klassieren werden die einzelnen Pulverfraktionen getrennt in Bunker gefüllt und aus diesen ein synthetisches Pulver mit der idealen Kornverteilung zusammengemischt, das zum Abbau der durch das Mahlen eingebrachten Kaltverfestigung noch geglüht wird und danach fertig zum Versand vorliegt. Abgesehen von der großen Mahlenergie, die erforderlich ist, um die stark zusammengesinterten Eisenschwammrohrezuzermahlen, ist ein Nachteil des hier beschriebenen Verfahrens, daß die Korngröße der sich ergebenden Eisenpartikel und damit einer der wichtigsten Parameter des Eisenpulvers durch die Ausgangskorngröße des Eisenoxids bestimmt ist. Das heißt beim Einsatz feinpulvriger Eisenoxide würden sich ebenso feine und damit für die Technik unbrauchbare Eisenpulver ergeben.The largest amounts of sponge iron powder are produced today according to the Höganäs process. In this process, high-purity magnetite ore is ground to a predetermined particle size, which determines the final particle size of the iron powder, dried and filled into cylindrical forms of refractory material, wherein an iron ore cylinder is surrounded externally and internally by a mixture of coke and lime. The vessels filled in this way travel through a tunnel kiln, the reduction period being about 72 hours, after which the sintered sponge cake, which is in the form of thick-walled tubes, is removed from the vessels, cleaned and ground. After classifying the individual powder fractions are filled separately in bunker and mixed together from these a synthetic powder with the ideal particle size distribution, which is still annealed to reduce the introduced by grinding work hardening and then ready for shipment. Apart from the large refining energy required to grind the strongly sintered sponge iron pipes, a disadvantage of the process described here is that the grain size of the resulting iron particles and thus one of the most important parameters of the iron powder is determined by the starting grain size of the iron oxide. This means that the use of finely powdered iron oxides would also result in fine iron powders that would be unusable for the technology.

Ein zweites Verfahren zur Herstellung von Schwammeisenpulver wird von der Firma Pyron (Niagara Falls, New York) angewandt. Hierbei wird Walzzunder nach Mahlung auf vorgesehene Korngröße durch Erhitzen in Luft durchgehend zu FE₂O₃ oxidiert und dann in einem Bandofen unter Wasserstoff reduziert. Die Reduktionstemperaturen bewegen sich hierin jedem Fall unterhalb von 100O⁰C. Der erhaltene Schwammeisenkuchen wird danach wie bei Höganäs-Verfahren aufgemahlen (wobei durch das Mahlen auch eine gewisse Nachverdichtung der schwammigen Eisenpulverteilchen erzielt wird), klassiert und aus den einzelnen Fraktionen ein Pulver mit der gewünschten Kornverteilung zusammengemischt. Auch dieses Verfahren steht und fällt mit der Erhältlichkeit eines bestimmten Ausgangsmaterials, in diesem Fall hochreinem Walzzunder.A second method of making sponge iron powder is used by Pyron (Niagara Falls, New York). Here mill scale is oxidized by milling in the intended grain size by heating in air continuously to FE ₂ O ₃ and then reduced in a belt furnace under hydrogen. The reduction temperatures are herein any case below 100O ⁰ C. The sponge iron cake is thereafter as in Höganäs method milled (wherein by the grinding a certain amount of post-compression of the spongy iron powder particles is achieved), classified and from the individual fractions a powder with the desired grain distribution mixed together. This method also stands or falls with the availability of a specific starting material, in this case high-purity mill scale.

Das Verfahren der Fina Metall Ltd., Montreal, Kanada, bei dem die Reduktion bei höheren Temperaturen, vorzugsweise im Bereich 1 093 bis 1 204⁰C, durchgeführt wird, verwendet als Ausgangsmaterial feinteiliges Eisenoxid, das durch Zerkleinerung eines geeigneten Erzes erhalten wurde.The method of the Fina metal Ltd., Montreal, Canada, wherein the reduction at higher temperatures, preferably in the range 1, carried out 093-1204 ⁰ C, used as starting material a finely divided iron oxide, which was obtained by crushing a suitable ore.

Alle die genannten Verfahren verwenden Eisenoxidpulver, die in sich dicht sind, d. h. bei denen die einzelnen Eisenoxidteilchen lediglich vereinzelt Poren enthalten. Die Schüttdichten dieser Pulver liegen, je nach Feinheit, um ca. 2 Mg · m"³. Bei der Reduktion dieser Oxide bildet sich zwar innere Porosität aus, da Sauerstoff entfernt wird, die Dichteunterschiede zwischen Oxid und Metall sind jedoch nicht so groß, daß ein Zerfall der einzelnen Teilchen eintritt, d.h. aus einer Schüttung von in sich dichten Eisenoxidteilchen einer bestimmten Korngröße entsteht durch Reduktion eine — mehr oder weniger zusammengesinterte — Schüttung von in sich wenig porösen Eisenteilchen etwa gleicher Korngröße wie beim Oxid. Die Reduktion von in sich dichten Eisenoxidteilchen stellt daher rein grundsätzlich kein gravierendes Problem dar.All of these methods use iron oxide powders which are dense in themselves, ie in which the individual iron oxide particles contain only a few pores. The bulk densities of these powders are, depending on the fineness, about 2 Mg · m ^3. Although internal porosity is formed during the reduction of these oxides since oxygen is removed, the density differences between oxide and metal are not so great that A disintegration of the individual particles occurs, ie from a bed of intrinsically dense iron oxide particles of a certain particle size, a more or less sintered bed of iron particles of approximately the same particle size as in the case of the oxide is formed by reduction of the reduction of intrinsically dense iron oxide particles therefore, in principle, does not pose a serious problem.

Object of the invention

Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von für die Pulvermetallurgie geeignetem Eisenpulver aus feinem Eisenoxidpulver durch Reduktion mit heißen Gasen zur Anwendung zu bringen, das die Produktion von pulvermetallurgischen Formteilen hoher Qualität gestattet.It is the object of the invention to apply a process for producing powder metallurgy fine iron oxide powder iron by reduction with hot gases, which allows the production of high quality powder metallurgy moldings.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von für die Pulvermetallurgie geeigneten Eisenpulvern aus Eisenoxiden zu schaffen, das die Verarbeitung von feinen bis hochfeinen Eisenoxidpulvern, wie sie z. B. bei der Beizsäureregenerierung in Stahl-und Walzwerken in großen Mengen anfallen und bisher zum Teil in die Ferritindustrie gingen,The invention has for its object to provide a process for the preparation of suitable for the powder metallurgy iron powders of iron oxides, which is the processing of fine to very fine iron oxide powders as z. B. incurred in the Beizsäureregenerierung in steel and rolling mills in large quantities and previously went in part to the ferrite industry,

gestattet, bei denen die Pulverteilchen in sich nicht dicht sind, sondern aus zahlreichen nadeligen Teilchen von z.T. kleiner als 1°nn Durchmesser bestehen, die schwach zusammengesintert sind, wobei deren Schüttdichte deutlich unter 1,0Mg · m~³, zum Teil sogar unter 0,5Mg · m~³ liegt.in which the powder particles are not dense in themselves, but rather consist of numerous needle-like particles, some of which are smaller than 1 ° of diameter, which are weakly sintered together, the bulk density of which is markedly below 1.0 Mg · m ^-3 , in some cases even below 0 , 5Mg · m ~ ³ .

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß feine, lockere, in sich poröse Eisenoxidpulver mit einer Schüttdichte kleiner 1,0Mg · m~³ mit gasförmigen Reduktionsmitteln bei Temperaturen reduziert werden, die zwischen 1 200 und 1 392°C, vorzugsweise zwischen 1 200 und 1 300⁰C liegen.According to the invention the object is achieved in that fine, loose, self-porous iron oxide powder having a bulk density of less than 1.0Mg · m ~ ³ are reduced with gaseous reducing agents at temperatures between 1 200 and 1 392 ° C, preferably between 1 200 and 1 300 ⁰ C lie.

Überraschenderweise gelingt es nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch aus derart feinen Pulvern für die Pulvermetallurgie brauchbare Eisenpulver herzustellen. Wie metallographische Untersuchungen zeigen, beginnen sich bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die einzelnen feinen Partikel während des Reduktionsprozesses zunächst zu lösen Agglomerate^ im Verlaufe der Reduktion aber zu festen und in sich nur mehr wenig porösen Aggregaten zusammenzulagern, die danach bei der Aufmahlung des Reduktionskuchens weitgehend erhalten bleiben und die einzelnen Eisenpulverteilchen bilden.Surprisingly, it is also possible to produce useful iron powders from such fine powders for powder metallurgy by the process according to the invention. As metallographic investigations show, when using the process according to the invention, the individual fine particles initially dissolve during the reduction process agglomerates ^ accumulate during the reduction but to solid and in only slightly porous aggregates, which then largely obtained in the grinding of the reduction cake stay and form the individual iron powder particles.

Der überraschende Effekt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die Tatsache, daß sich die hochfeinen Eisenoxidnadeln weder zu entsprechend feinen Eisennadeln umwandeln — und damit einen Filz bilden — noch, wie bei der extrem hohen Sinteraktivität dieser superfeinen Pulver zu erwarten wäre, einen massiven Eisenklotz mit nur geringer innerer Porosität bilden (wie es z. B. auch wesentlich gröbere Eisenpulver in loser Schüttung bei hohen Temperaturen tun), sondern sich tatsächlich zu Aggregaten zusammenballen, die jene Größe haben, die für pulvermetallurgisch verwendbares Fe-Pulver günstig ist, und die untereinander nur durch schwache Teilchenbrücken verbunden sind. Offenbar ist gerade in jenem Abstand von den Verdichtungszentren, der der halben gewünschten Teilchengröße entspricht, die durch die Wanderung der Teilchen zu den Verdichtungszentren verursachte Zugkraft so groß, daß die meisten Teilchenbrücken abreißen.The surprising effect in the process according to the invention is the fact that the high-grade iron oxide needles neither convert to correspondingly fine iron needles - and thus form a felt - nor, as would be expected with the extremely high sintering activity of these superfine powders, a massive iron block with only a small amount form internal porosity (as, for example, do much coarser iron powder in bulk at high temperatures), but actually aggregate into aggregates having the size that is favorable for powder metallurgy Fe powder, and the only mutually by weak particle bridges are connected. Apparently, just at that distance from the densification centers, which corresponds to half the desired particle size, the tensile force caused by the migration of the particles to the densification centers is so great that most of the particle bridges break off.

Bevorzugt werden als Ausgangsmaterial Eisenoxidpulver mit einer Schüttdichte kleiner 0,5Mg · m_₃ eingesetzt.Iron oxide powders with a bulk density of less than 0.5 mol · m_ ₃ are preferably used as the starting material.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die feinen Oxide mit gasförmigen Reduktionsmitteln in loser Schüttung im Schiffchen oder geringfügig vorverdichtet (< 1 kbar) reduziert. Der entscheidende Schritt ist dabei die Durchführung der Reduktion bei extrem hohen Temperaturen, auf jeden Fall oberhalb 1 200⁰C. Lediglich bei diesen Temperaturen tritt der überraschende Effekt der „Selbstagglomeration" ein. Da der Grad derTeilchenagglomeration im Reduktionskuchen hauptsächlich von der Temperatur der Reduktionsbehandlung abhängt, ist es beim erfindungsgemäßen Verfahren möglich, durch Variation der Reduktionstemperatur die innere Porosität in weiten Grenzen zu verändern, was z. B. bei der Herstellung von Schwammeisenpulver mit definierter innerer Porosität für sinterschweilungsfreie FE-CU-Werkstoffe von Vorteil ist.In the process according to the invention, the fine oxides are reduced in bulk with gaseous reducing agents in the boat or slightly precompressed (<1 kbar). The crucial step is to carry out the reduction at extremely high temperatures, at any rate above 1200 ⁰ C. Only at these temperatures the surprising effect of the tread "self agglomerating" a. Since the degree derTeilchenagglomeration in reducing cake depends mainly on the temperature of the reduction treatment In the process according to the invention, it is possible to vary the internal porosity within wide limits by varying the reduction temperature, which is advantageous, for example, in the production of sponge iron powder having a defined internal porosity for sintering-free FE-CU materials.

In einfacher Weise kann als Reduktionsmittel Wasserstoff verwendet werden, wobei vorzugsweise die Reduktion in loser Schüttung vorgenommen wird.In a simple manner, hydrogen can be used as the reducing agent, wherein preferably the reduction is carried out in bulk.

In vorteilhafterweise wird die Schüttung desEisenoxids vorder Reduktion mit Drücken von kleiner 1 kbar vorverdichtet.Advantageously, the bed of iron oxide is precompressed prior to reduction at pressures of less than 1 kbar.

In vorteilhafter Weise wird das erfindungsgemäße Verfahren zweistufig geführt, wobei in einer Stufe bei Temperaturen zwischen 1 200 und 1 300⁰C, in der anderen bei Temperaturen unterhalb 1 200⁰C gearbeitet wird. Eine derartige Verfahrensweise erlaubt es, das bereits teilweise umgesetzte Reduktionsgas bei höherer Temperatur nochmals weiter umzusetzen und hierdurch eine bessere Ausnutzung des Reduktionsgases zu liefern. Hierzu wird vorzugsweise das teilweise oxidierte Gas aus der Stufe mit niedrigerer Temperatur in die andere Stufe, bei welcher mit höherer Temperatur gearbeitet wird, übergeführt.Advantageously, the process of the invention is carried out in two stages, being carried out in one stage at temperatures between 1 200 and 1 300 ⁰ C, in the other at temperatures below 1 200 ⁰ C. Such a procedure makes it possible to further convert the already partially reacted reducing gas at a higher temperature and thereby to provide better utilization of the reducing gas. For this purpose, it is preferable to convert the partially oxidized gas from the lower temperature stage to the other higher temperature stage.

in besonders vorteilhafter Weise wird das Eisenoxid im Gegenstrom zur Reduktionsgasführung geführt und zuerst in die Stufe mit höherer Temperatur und anschließend in die Stufe mit niedrigerer Temperatur übergeführt. Auf diese Weise wird eine rasche Erwärmung auf vergleichsweise höhere Temperaturen erzielt, worauf in der Folge bei entsprechend niedrigererTemperatur und reinerem Reduktionsgas die erfindungsgemäße Behandlung zu Ende geführt wird. Eine derartige Verfahrensführung hat besonders vorteilhafte Eigenschaften der Eisenpulver bei der nachfolgenden pulvermetallurgischen Verarbeitung ergeben.in a particularly advantageous manner, the iron oxide is passed in countercurrent to the reducing gas guide and first transferred to the higher temperature stage and then to the lower temperature stage. In this way, a rapid heating to relatively higher temperatures is achieved, followed by the treatment according to the invention being completed at a correspondingly lower temperature and purer reducing gas. Such a procedure has resulted in particularly advantageous properties of the iron powder in the subsequent powder metallurgical processing.

embodiment

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment.

100g Eisenoxidpulver, Korngröße 50μΐη, Schüttdichte 0,38 Mg-m~³, 30,29% reduzierbarer Sauerstoff wird in einem Eisenschiffchen 30 mm hoch geschüttet. Das Schiffchen wurde in einem Durchstoßofen mit Widerstandsheizung 4 Stunden bei 1300⁰C reduziert. Der Wasserstoffdurchsatz betrug 21 pro min. Nach Abkühlung des Reduktionsproduktes unter Wasserstoff in einer wassergekühlten Ofenstrecke wurde der Reduktionskuchen aus dem Schiffchen entnommen und in einer Messermühle 5min gemahlen. Es wurde ein Eisenpulver mit folgenden Eigenschaften erhalten:100 g of iron oxide powder, particle size 50μΐη, bulk density 0.38 Mg-m ~ ³ , 30.29% reducible oxygen is poured in an iron boat 30 mm high. The boat was reduced in a push-through oven with resistance heating for 4 hours at 1300 ⁰ C. The hydrogen throughput was 21 per min. After cooling the reduction product under hydrogen in a water-cooled kiln section, the reduction cake was removed from the boat and ground in a knife mill for 5 min. An iron powder was obtained with the following properties:

Fülldichte: 3,17Mg m"³, Fließdauer: 4,8sec/50g (5mm Normtrichter), Preßdichte: 6,64Mg rrT³ bei 6kbar.Filling density: 3.17Mg m " ³ , flow time: 4.8sec / 50g (5mm standard funnel), compacting density: 6.64MgrrT ³ at 6kbar.

Bei einem Vergleichsversuch wurde identisches Eisenoxidpulver unter gleichen Bedingungen bei 1 000⁰C reduziert, wobei ein Eisenpulver erhalten wurde, welches eine Fülldichte von 0,93 Mg · m~³ aufwies, jedoch nicht fließfähig war. Die Preßdichte betrug 6,43Mg · m~³.In a comparative test identical iron oxide powder was reduced under the same conditions at 1 000 ⁰ C, with an iron powder was obtained which had a bulk density of 0.93 Mg · m ~ ^3, but was not flowing. The press density was 6.43 μg · m ^-3 .

Claims

1. A process for the preparation of suitable for powder metallurgy iron powders of iron oxides, characterized in that fine loose, self-porous iron oxide powder having a bulk density less than 1.0Mg · rrT ³ are reduced with gaseous reducing agents at temperatures between 1 200 and 1392 ° C, preferably between 1200 and 1300 ° C.

2. The method according to claim 1, characterized in that iron oxide powder having a bulk density less than 0.5 Mg nrT ^{3 is} used.

3. The method according to claim 1, characterized in that hydrogen is used as the reducing agent.

4. The method according to claim 1, characterized in that the reduction is carried out in bulk.

5. The method according to claim 1, characterized in that the shaking of the iron oxide is precompressed before reduction with pressures of less than 1 kbar.

6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the process is carried out in two stages, being carried out in a stage at temperatures between 1 200 and 1 300 ° C, in the second stage at temperatures below 1 200 ⁰ C.

7. The method according to claim 6, characterized in that the partially oxidized gas is transferred from the lower temperature stage in the other stage.

8. The method of claim 6 or 7, characterized in that the iron oxide is passed in countercurrent to the reducing gas guide and is first transferred to the higher temperature stage and then to the lower temperature stage.