DE60001119T2

DE60001119T2 - Verfahren zur Herstellung reduzierter Eisenpellets unter Verwendung einer kontrollierten Wasserkühlung

Info

Publication number: DE60001119T2
Application number: DE60001119T
Authority: DE
Inventors: Kojiro Fuji
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2003-10-16
Anticipated expiration: 2020-01-20
Also published as: US6241803B1; KR20000053513A; AU722014B1; CA2296234A1; JP3009661B1; JP2000212651A; EP1022348B1; ES2190389T3; KR100331207B1; ATE230807T1; DE60001119D1; EP1022348A1; CA2296234C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

1. Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets.

2. Beschreibung des Standes der Technik

Ein Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenbriketts in der japanischen, nicht geprüften Patentanmeldung Publi¬ kations-Nr. 6-316718 offenbart ein Verfahren zum Kühlen der heißen, reduzierten Eisenbriketts. In dem oben erwähnten, nicht geprüften Patent werden die reduzierten Eisenbriketts langsam auf einen Temperaturbereich von 350ºC bis 250ºC durch Aufsprühen von Wasser mit einer Kühlgeschwindigkeit bzw. -rate zwischen 150ºC/min und 250ºC/min abgekühlt und die Briketts werden dann unter Verwendung von Kühlwasser abgeschreckt. Ein weiteres Verfahren in dem nicht geprüften Patent ist ein langsames Kühlen der reduzierten Eisenbriketts auf einen Temperaturbereich von 350ºC bis 250ºC un¬ ter Verwendung von Gas mit einer Kühlrate bzw. -geschwindigkeit zwischen 150ºC/min und 250ºC/min. und die Briketts werden dann unter Verwendung von Kühlwasser abgeschreckt. Noch ein anderes Verfahren in diesem nicht geprüften Patent ist ein langsames Abkühlen der reduzierten Eisenbriketts auf 620ºC bis 550ºC unter Verwendung eines Inertgases, gefolgt durch ein Aufsprühen von Kühlwasser, um die Briketts auf einen Temperaturbereich von 350ºC bis 250 ºC mit einer Kühlgeschwindigkeit zwischen 150ºC/min und 250ºC/min abzukühlen, und die Briketts werden dann durch Kühlwasser abgeschreckt.
Die japanische, nicht geprüfte Patentanmeldung Publikations-Nr. 10-158710 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets durch ein Kühlen von heißen, reduzierten Eisenpellets, die von einem Drehrohrofen ausgetragen werden. Gemäß dem oben beschriebenen, nicht geprüften Patent werden die reduzierten Eisenpellets langsam auf 600ºC mit einer Kühlgeschwindigkeit von nicht mehr als 500ºC/min abgekühlt. Durch das oben beschriebenen Kühlverfahren werden reoxidierte Filme an den Oberflächen der reduzierten Eisenpellets ausgebildet. Da die reoxidierten Filme sehr dicht sind und verhindern, daß die reduzierten Eisenpellets durch Feuchtigkeit und Sauerstoff durchdrungen werden, können die reoxidierten Filme eine Reoxidation der reduzierten Eisenpellets verhindern, wenn sie für einen langen Zeitraum gelagert werden. Jedoch ist es schwierig, die reoxidierten Filme auf den Oberflächen von reduzierten Eisenpellets, die von Drehrohrofen ausgetragen werden, nur durch Luftkühlung auszubilden.
Wenn das reduzierte Eisen ver- bzw. bearbeitet wird, um Briketts auszubilden, wie jene, die in der nicht geprüften japanischen Patentanmeldung Publikations-Nr. 6-316718 geoffenbart sind, bestehen Probleme in den hohen, teuren Kosten eines Bereitstellens von Einrichtungen für eine Bearbeitung von Briketts und die hohen Arbeitskosten derselben. Daher ist es bevorzugt, das reduzierte Eisen zu kühlen und es in der Form von Pellets zurück zu gewinnen. Da reduzierte Eisenpellets von reduzierten Eisenbriketts in der Größe und, den Charakteristika differieren, kann jedoch das Verfahren, das in der japanischen, nicht geprüften Patentanmeldung Publikations-Nr. 6-316718 geoffenbart ist, nicht auf Pellets angewandt werden, wie es für Briketts beschrieben wurde.
Zusätzlich dazu sinkt, wenn heiße reduzierte Eisenpellets durch Kühlwasser abgeschreckt werden, die Druckfestigkeit derselben um etwa 10 bis 20 kg/cm² ab; jedoch ist ein Abfall im Metallisierungsgrad derselben nicht signifikant. Ein Verfahren zum Kühlen der reduzierten Eisenpellets, die in Behältern, wie einem Trichter aufgenommen sind, unter Verwendung von Stickstoff oder dgl., weist ein Problem auf, daß die Kühleinrichtungen teuer sind.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Dementsprechend ist es ein Gegenstand der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets zur Verfügung zu stellen, die verbesserte Druckfestigkeiten und einen hohen Grad an Metallisierung aufweisen, welches unter Verwendung von billigen Einrichtungen durchgeführt werden kann.
Zu diesem Zweck ist ein Verfahren der vorliegenden Erfindung zur Herstellung von reduziertem Eisen zur Verfügung gestellt, umfassend die Schritte eines Erhitzens von Eisenoxidpellets, enthaltend kohlenstoffhaltiges Material, um die reduzierten Eisenpellets zu erhalten, die eine Schüttdichte von nicht mehr als 4,0 g/cm³ aufweisen, eines Kühlens der reduzierten Eisenpellets mit Wasser mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit bzw. -rate zwischen 1.500 ºC/min und 500ºC/min. wenn die Oberflächen der reduzierten Eisenpellets von 650ºC auf 150ºC abgekühlt werden, und eines Rückgewinnens der reduzierten Eisenpellets nach einem Kühlen.
In dem Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets gemäß der vorliegenden Erfindung kann das reduzierte Eisen mit Wasser mit einer durchschnittlichen bzw. mittleren Kühlgeschwindigkeit zwischen 700ºC/min und 500ºC/min abgekühlt werden.
Das oben beschriebene Verfahren erfordert keine teuren Einrichtungen und kann die reduzierten Eisenpellets, die einen hohen Metallisierungsgrad, bessere Druckfestigkeit und eine Schüttdichte von nicht mehr als 4,0 g/cm³ besitzen, herstellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt Kühlbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen einer Kühlgeschwindigkeit und einer Druckfestigkeit in Beispiel 1;
Fig. 3 zeigt eine Beziehung zwischen Kühlgeschwindigkeit und Metallisierungsgrad in Beispiel 1;
Fig. 4 zeigt eine Änderung in der Qualität von reduzierten Eisenpellets in Beispiel 2; und
Fig. 5 zeigt eine Änderung in der Qualität der reduzierten Eisenpellets in Beispiel 2.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSBILDUNG

In Fig. 1, welche Kühlbedingungen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt, zeigt die durchgezogene, gekrümmte Linie eines Temperaturabfalls ein Beispiel einer Änderung in der Oberflächentemperatur von reduzierten Eisenpellets von 650 ºC auf 150ºC, wenn die Kühlgeschwindigkeit bzw. -rate 600 ºC/min beträgt. Ein Bereich der Kühlgeschwindigkeiten zwischen 500ºC/min und 1.500ºC/min gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine mittlere Kühlgeschwindigkeit von 650ºC auf 150ºC der reduzierten Eisenpellets.
Ein akzeptabler Bereich der mittleren bzw. durchschnittlichen Kühlgeschwindigkeit der vorliegenden Erfindung ist 500 ºC/min als ein unterer Grenzwert und 1.500ºC/min als ein oberer Grenzwert. In dem obigen Bereich liegt die bevorzugte Kühlgeschwindigkeit zwischen 500ºC/min und 700ºC/min. und die am meisten bevorzugte Kühlgeschwindigkeit ist etwa 600ºC/min. Wenn die Kühlgeschwindigkeit nicht mehr als 500 ºC/min beträgt, gibt es Probleme dahingehend, daß der Grad der Metallisierung der reduzierten Eisenpellets durch eine Reoxidation derselben abgesenkt wird, und ein längerer Förderer zum Wasserkühlen der Pellets erfordert enorme Anlagen. Im Gegensatz dazu gibt es, wenn die Kühlgeschwindigkeit nicht kleiner als 1.500ºC/min ist, Probleme dahingehend, daß Restspannungen in den abgeschreckten Eisenpellets verbleiben und Sprünge dazu tendieren, rasch bzw. leicht darin aufzutreten, wodurch die Druckfestigkeit verringert wird.
Die reduzierten Eisenpellets, die durch die vorliegende Erfindung hergestellt werden, haben eine Schüttdichte von nicht mehr als 4,0 g/cm³. Wenn die Schüttdichte 4,0 g/cm³ übersteigt, wird, da die Druckfestigkeit derselben inhärent hoch ist, eine signifikante Reduktion in der Druckfestigkeit, die durch ein Kühlen bewirkt ist, nicht beobachtet. Dementsprechend besteht kein wesentlicher Vorteil beim Anwenden der Kühlbedingungen der vorliegenden Erfindung auf die oben beschriebenen, reduzierten Eisenpellets.

Beispiel 1

Agglomerate, die kohlenstoffhaltiges Material enthalten, die in Tabelle 1 gezeigt sind, wurden durch ein Mischen von Staub, der aus Konvertern und von Hochöfen generiert bzw. erzeugt wurde, mit Bindemitteln in einer Menge von 1 bis 3 Prozent des Staubs hergestellt. Tests für eine Auswertung der Wirkungen von Wasserkühlgeschwindigkeiten bzw. -raten auf die Qualitäten von Pellets, wenn die Agglomerate von einer Oberflächentemperatur von 1.300ºC unter Verwendung eines kleinen Ofens in einem Laboratorium abgekühlt wurden, wurden durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Fig. 2 und 3 gezeigt.
Wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, sinkt, wenn die Kühlgeschwindigkeit 1.500ºC/min übersteigt, die Druckfestigkeit rapide ab. Die Gründe dafür werden darin angenommen, daß innere Spannungen in den Pellets verbleiben, wenn die reduzierten Eisenpellets abgeschreckt werden, mikroskopische Sprünge darin ausgebildet werden und die Pellets daher schnell brechen, nachdem sie nur einen kleinen Schlag erhalten haben. Das Meßverfahren für die oben beschriebene Druckfestigkeit ist in Übereinstimmung mit dem japanischen Industriestandard (JIS) M 8718.
Wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, sinkt, wenn die Kühlgeschwindigkeit nicht mehr als 500ºC/min beträgt, der Metallisierungsgrad der Pellets. Als Gründe dafür wird angenommen, daß eine Kontaktzeit der Agglomerate mit Kühlwasser gleichzeitig mit der abgesenkten bzw. verlangsamten Kühlgeschwindigkeit länger wird, wodurch die Tendenz ansteigt, daß die Agglomerate reoxidiert werden. Tabelle 1

Beispiel 2

In einer zu der in Beispiel 1 beschriebenen Weise analogen Weise wurde Agglomerate unter Verwendung des Staubs, wie in Tabelle 1 gezeigt, hergestellt, und Tests zur Auswertung von Effekten von Wasserkühlgeschwindigkeiten für die Agglomerate in bezug auf Qualitäten davon wurden unter Verwendung eines Demonstrationsofens durchgeführt. Die Ergebnisse sind in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt.
Fig. 4 zeigt Änderungen in Qualitäten der reduzierten Eisenpellets, wenn ein Abschrecken durch Eintauchen in Wasser in ein Wasserkühlbad (Wassertauchen, eine Kühlgeschwindigkeit von nicht weniger als 1.500ºC/min) für die reduzierten Eisenpellets, die aus einem Reduktionsofen ausgetragen wurden, durchgeführt wurde. Verglichen mit den Ergebnissen, die durch ein Kühlen mit Stickstoffgas erhalten wurden, sanken der Metallisierungsgrad und die Druckfestigkeit um 2 bis 5% bzw. um 10 bis 20 kg/cm² ab. In Hinblick auf diese Ergebnisse ist es nicht wünschenswert, die heißen, reduzierten Eisenpellets unmittelbar nach dem Austrag aus dem Reduktionsofen abzuschrecken, da eine Degradation bzw. Verschlechterung der Metallisierung und der Druckfestigkeit erhöht werden.
Fig. 5 zeigt Änderungen in Qualitäten der reduzierten Eisenpellets, wenn die reduzierten Eisenpellets, die aus einem Reduktionsofen bei einer Temperatur von 650ºC ausgetragen wurden, langsam durch Kühlwasser mit einer Geschwindigkeit von 600ºC/min abgekühlt wurden. Verglichen mit den Ergebnissen, die durch ein Kühlen mit Stickstoffgas erzielt wurden, waren der Metallisierungsgrad und die Druckfestigkeit der Eisenpellets analog bzw. ähnlich zu jenen, die mit Stickstoffgas abgekühlt wurden.
Aus den Ergebnissen in Beispiel 1 (ein kleiner Ofen in einem Laboratorium) und Beispiel 2 (ein Demonstrationsofen) kann gesehen werden, daß, wenn die reduzierten Eisenpellets mit Wasser gekühlt werden, die Qualitäten derselben durch ein Abschrecken mit einer Geschwindigkeit von nicht weniger als 1.500ºC/min verschlechtert werden. Im Gegensatz dazu tritt, wenn ein langsames Kühlen mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 500ºC/min ausgeführt wird, eine Reoxidation der reduzierten Eisenpellets auf und der Metallisierungsgrad derselben sinkt. Dementsprechend können, wenn ein Wasserkühlen mit einer Geschwindigkeit zwischen 500ºC/min und 1.500ºC/min durchgeführt wird, die reduzierten Eisenpellets, welche die erwünschten Qualitäten besitzen, durch ein Kühlen rückgewonnen bzw. erhalten werden.

Beispiel 3

Agglomerate, die kohlenstoffhaltiges Material enthalten, bestehend aus 78,3 Gew.-% Eisenerz, 20,0 Gew.-% Kohle und 1,7 Gew.-% Bindemittel, wie dies in Tabelle 2 gezeigt ist, wurden hergestellt und Agglomerate aus dem reduzierten Eisen wurden in einem Reduktionsofen hergestellt. Wenn die reduzierten Eisenpellets, die von dem Ofen ausgetragen wurden, mit Wasser von 650ºC mit einer Geschwindigkeit vor 600ºC/min abgekühlt wurden, waren der Metallisierungsgrad und die Druckfestigkeit analog bzw. ähnlich zu jenen, die mit Stickstoffgaskühlung erhalten wurden. Die erhaltenen Daten sind in Tabelle 3 gezeigt. Wie bisher beschrieben, wurden, wenn die Kühlgeschwindigkeit an den Oberflächen der reduzierten Eisenpellets gesteuert bzw. geregelt ist, die Qualitäten der reduzierten Eisenpellets, die aus den Agglomeraten, enthaltend kohlenstoffhaltiges Material, bestehend aus Eisenerz, pulverförmiger Kohle und dgl. hergestellt wurden, nicht durch eine Wasserkühlung in einer Weise analog zu jenen verschlechtert, die aus Eisenhüttenstaub hergestellt wurden. Tabelle 2 Tabelle 3
In den oben beschriebenen Beispielen wird das gleichmäßige Kühlen der Oberflächentempetatur der reduzierten Eisenpellets beschrieben; jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Beispielsweise kann ein Kühlen durch, wiederholte Temperaturabsenkungen mit einer Wasserkühlung und mit wiederholten Temperaturanstiegen in einer stufenweisen oder sägezahnartigen Weise durchgeführt werden, wobei die stufenweise oder sägezahnartige Kühlweise mit einer mittleren Kühlgeschwindigkeit zwischen 500ºC/min und 1.500ºC/min für die reduzierten Eisenpellets durchgeführt wird.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets umfassend die Schritte:

Erhitzen von Eisenoxidpellets enthaltend kohlenstoffhaltiges Material in einem Reduktionsofen, um die reduzierten Eisenpellets zu erhalten, die eine Roh- bzw. Schüttdichte bzw. -gewicht von nicht mehr als 4,0 g/cm³ aufweisen;

Austragen der reduzierten Eisenpellets aus dem Reduktionsofen; und

Kühlen der reduzierten Eisenpellets unter Verwendung von Wasser bei einer mit¬ tleren Kühlgeschwindigkeit bzw. -rate zwischen 1.500ºC/min und 500ºC/min. wenn die Oberflächen der reduzierten Eisenpellets von 650ºC auf 150ºC abgekühlt wer¬ den.

2. Verfahren zur Herstellung von reduzierten Eisenpellets nach Anspruch 1, worin die reduzierten Eisenpellets mit Wasser bei einer mittleren Kühlgeschwindigkeit zwischen 700ºC/min und 500ºC/min abgekühlt werden.