ES2276777T3 - Procedimiento de produccion de hierro metalico. - Google Patents
Procedimiento de produccion de hierro metalico. Download PDFInfo
- Publication number
- ES2276777T3 ES2276777T3 ES01919403T ES01919403T ES2276777T3 ES 2276777 T3 ES2276777 T3 ES 2276777T3 ES 01919403 T ES01919403 T ES 01919403T ES 01919403 T ES01919403 T ES 01919403T ES 2276777 T3 ES2276777 T3 ES 2276777T3
- Authority
- ES
- Spain
- Prior art keywords
- iron
- raw material
- reduction
- core
- slag
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS, OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B9/00—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity
- F27B9/28—Furnaces through which the charge is moved mechanically, e.g. of tunnel type; Similar furnaces in which the charge moves by gravity for treating continuous lengths of work
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B13/00—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes
- C21B13/10—Making spongy iron or liquid steel, by direct processes in hearth-type furnaces
- C21B13/105—Rotary hearth-type furnaces
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/10—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
- Y02P10/134—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions by avoiding CO2, e.g. using hydrogen
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacture Of Iron (AREA)
- Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
Abstract
Un método para producir hierro metálico granular que comprende: calentar una materia prima formada que comprende un reductor carbonoso y una sustancia que contiene óxido de hierro en un horno de reducción por fusión para someter el óxido de hierro contenido en la materia prima formada a reducción en estado sólido; y carburizar el hierro reducido resultante de la reducción en estado sólido con el carbono contenido en el reductor carbonoso para provocar que el hierro reducido se funda, mientras se separan los componentes de la ganga contenidos en la materia prima formada y se provoca que el hierro metálico fundido resultante se una por coalescencia obteniéndose el hierro metálico granular, en el que un gas atmosférico presente en las proximidades de la materia prima formada en la etapa de carburación y fusión tiene un grado de reducción de no menos de 0, 5 y en el que la materia prima formada se mezcla con una fuente de óxido de calcio durante la preparación del mismo para ajustar la basicidad (CaO/SiO2) de un componente de formación de escoria contenido en la materia prima formada a un valor dentro de un intervalo entre 0, 6 y 1, 8 de manera que el azufre contenido en la materia prima formada se fija en la escoria resultante durante la producción, obteniendo de esta manera hierro metálico granular que tiene un bajo contenido de azufre.
Description
Método de producción de hierro metálico y
dispositivo de suministro de materia prima.
La presente invención se refiere a mejoras en la
técnica de reducción de óxido de hierro tal como mena de hierro
calentando usando un reductor carbonoso tal como coque para producir
hierro metálico. Más específicamente, la presente invención se
refiere a un método mejorado que es capaz de reducir eficazmente el
óxido de hierro a hierro metálico mediante un tratamiento
simplificado que separe también eficazmente los componentes que
forman la escoria incluidos como ganga en la mena de hierro y
similares del hierro metálico en forma de escoria, obteniendo de
esta manera hierro metálico granular de alta pureza con un alto
rendimiento.
La presente invención se refiere también a un
método para producir hierro metálico, que se mejora para asegurar
una producción continua estabilizada disminuyendo el daño a los
refractarios del núcleo que es un problema en la producción del
hierro metálico a partir de materia prima formada que comprende un
reductor carbonoso y una sustancia que contiene óxido de hierro
usando un horno de reducción por fusión de tipo de núcleo móvil.
El proceso en el vientre de un alto horno, del
cual es representativo el proceso Midrex, se conoce
convencionalmente como un método directo de fabricación de hierro
para obtener hierro reducido reduciendo directamente una fuente de
óxido de hierro tal como mena de hierro u óxido de hierro usando un
material de carbono o un gas reductor. De acuerdo con el método
directo de fabricación de hierro de este tipo, un gas reductor
preparado a partir de gas natural se sopla hacia el horno a través
de una abertura de tobera definida en una porción inferior del
vientre del alto horno, y el óxido de hierro se reduce a hierro
metálico mediante la potencia reductora del gas reductor.
Recientemente se ha dirigido la atención a otro proceso para
producir hierro reducido que usa un material de carbono tal como
carbón en lugar de gas natural como agente reductor, y uno de dichos
procesos, que se denomina proceso "SL/RN" ya se ha puesto en
práctica.
La Patente de Estados Unidos Nº 3.443.931
describe otro proceso en el que un material de carbono y óxido de
hierro en polvo se mezclan juntos y forman una masa o un gránulo,
que a su vez se somete a reducción por calentamiento en un núcleo
rotatorio para producir hierro reducido.
La Patente de Estados Unidos Nº 5.885.521
describe una técnica en la que una materia prima granular de hierro
reducido secado en un horno de secado se suministra al núcleo a
través de una tubería de suministro que se extiende a través de una
porción del techo de un horno de tipo de núcleo móvil hacia abajo a
una localización adyacente al núcleo, y el espesor de la capa de
materia prima granular de hierro reducido se ajusta fundamentalmente
con un nivelador de gránulos provisto en una cara lateral del
extremo director de la tubería de suministro y después se ajusta
adicionalmente con un alisador proporcionado aguas abajo del
nivelador de gránulos en la dirección de movimiento del núcleo.
También, un proceso de reducción por fusión tal
como el proceso DIOS se conoce como proceso para reducir
directamente óxido de hierro a hierro reducido. De acuerdo con este
proceso, el óxido de hierro se reduce previamente a una tasa de
reducción de aproximadamente el 30%, y posteriormente dicho óxido de
hierro se somete directamente a una reacción de reducción con
carbono en un baño de hierro hasta que el óxido de hierro se
convierte en hierro metálico.
La Patente Japonesa Pública Gazette Nº HEI
8-27507 describe otro proceso de reducción directa
de fabricación de hierro en el que una capa de polvo reductor
carbonoso que contiene un agente desulfurante y una capa de polvo
de óxido de hierro se apilan uno sobre otro sobre un núcleo móvil y
la pila formada de esta manera se calienta para obtener hierro de
tipo esponja.
La Patente Japonesa Pública Gazette Nº HEI
11-106812 describe una técnica en la que una materia
prima que comprende mena de hierro y un agente reductor sólido
suministrado al horno de tipo de núcleo rotatorio (horno reductor)
a través de una perforación de carga con forma de tubería que se
extiende a través de una porción de techo del horno se hace pasar
sobre una pared de separación al núcleo, y el núcleo que lleva la
materia prima se mueve para permitir que la materia prima se
reduzca durante una vuelta dentro del horno y después se expulsa.
Esta técnica se caracteriza particularmente porque la mena a alta
temperatura que se ha reducido se deja bajo la pared de separación
para precalentar la materia prima sobre la pared de separación
utilizando el calor radiante de la mena reducida, mientras que la
mena reducida cuya temperatura se disminuye se expulsa a través de
un puerto de expulsión.
Los inventores de la presente invención han
realizado estudios durante largo tiempo para desarrollar una técnica
que sea capaz de obtener eficazmente hierro metálico que tenga una
alta pureza de hierro a partir de mena de hierro que tiene un
contenido relativamente bajo de hierro así como a partir de óxido de
hierro que tiene un contenido más alto de hierro mediante un
tratamiento simplificado. El siguiente método desarrollado como
resultado del estudio, fue propuesto anteriormente en la Patente
Japonesa Pública Gazette Nº HEI 9-256017.
Este método se caracteriza porque la producción
de hierro metálico reduciendo un cuerpo formado que comprende un
reductor carbonoso y óxido de hierro por calentamiento, el óxido de
hierro se reduce en un estado sólido por calentamiento para formar
y desarrollar una costra de hierro metálico, la reducción por calor
se continúa hasta que el óxido de hierro ya no está presente en el
interior, y el calentamiento se continúa aún más para provocar que
la escoria producida en el interior fluya hacia fuera de la costra
de hierro metálico separando de esta manera el hierro metálico y la
escoria entre sí.
De acuerdo con un aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para producir hierro metálico
granular que comprende: calentar una materia prima formada que
comprende un reductor carbonoso y una sustancia que contiene óxido
de hierro en un horno de reducción por fusión para someter el óxido
del hierro contenido en la materia prima formada a reducción en
estado sólido; y carburizar el hierro reducido resultante de la
reducción en estado sólido con el carbono contenido en el reductor
carbonoso para provocar que el hierro reducido se funda, mientras
que se separan los componentes de la ganga contenidos en la materia
prima formada y se provoca que el hierro metálico fundido
resultante se fusione por coalescencia en el hierro metálico
granular, en el que el gas atmosférico presente en la proximidad de
la materia prima formada en la etapa de carburación y fusión tiene
un grado de reducción de no menos 0,5.
De acuerdo con otro aspecto de la presente
invención, se proporciona un método para producir hierro metálico,
que comprende la formación de una capa de depósito que contiene
escoria producida en un proceso de reducción por fusión sobre los
refractarios del núcleo, protegiendo de esta manera los refractarios
del núcleo mientras se produce el hierro metálico.
De acuerdo con otro aspecto más de la presente
invención, se proporciona un dispositivo para suministrar una
materia prima o una materia prima auxiliar a un núcleo de un horno
de reducción por fusión de tipo de núcleo móvil adaptado para
producir hierro metálico, comprendiendo el dispositivo un conducto
de suministro que conecta verticalmente con una porción de techo
del horno.
Estas y otras características y ventajas
adicionales de la presente invención resultarán evidentes a partir
de la lectura de la siguiente descripción detallada con referencia a
los dibujos adjuntos.
La Figura 1 es una vista esquemática que ilustra
un equipo de reducción por fusión usado en la presente
invención;
La Figura 2 es una vista equivalente a una vista
de sección tomada sobre la línea A-A en la Figura
1;
La Figura 3 es una vista de sección explicativa
del equipo en la Figura 1 según se desarrolla en la dirección
longitudinal;
La Figura 4 es un gráfico que muestra los
cambios respectivos en la temperatura de la atmósfera, temperatura
de la materia prima formada, tasa de reducción y cantidades de gas
de escape CO y gas de escape CO_{2} a través de la etapa de
reducción en estado sólido y una etapa de fusión en un sistema de
calentamiento en dos etapas empleado en la invención;
La Figura 5 es también un gráfico que muestra
los cambios respectivos en la tasa de metalización del óxido de
hierro contenido en la materia prima formada y la cantidad de FeO
residual a través de la etapa de reducción en estado sólido y la
etapa de fusión;
La Figura 6 es un gráfico que muestra la
relación entre la cantidad de carbono residual en el hierro reducido
en el momento en el que la tasa de metalización alcanza el 100% y
la cantidad de carbono residual en el hierro metálico obtenido
finalmente;
La Figura 7 es un gráfico que muestra la
relación entre la tasa de metalización y la tasa de reducción;
La Figura 8 es un gráfico que muestra los
cambios respectivos en la temperatura dentro de una materia prima
formada y la tasa de reducción del gas atmosférico con o sin usar un
polvo de carbón como agente de ajuste de atmósfera;
La Figura 9 es una vista de sección esquemática
que ilustra la estructura de una parte principal de un horno de
tipo de núcleo móvil de acuerdo con una realización preferida de la
invención;
La Figura 10 es una vista de sección tomada
sobre la línea A-A de la Figura 9;
La Figura 11 es una vista que ilustra una parte
principal de otro dispositivo de suministro preferido de
acuerdo con la presente invención;
La Figura 12 es una vista que ilustra una parte
principal de otro dispositivo de suministro preferido de
acuerdo con la presente invención;
La Figura 13 es una vista que ilustra una parte
principal de otro dispositivo de suministro preferido de
acuerdo con la presente invención;
La Figura 14 es una fotografía que muestra
hierro metálico y escoria en un estado inmediatamente después de la
carburación-fusión en una producción
experimental;
La Figura 15 es un gráfico que proporciona el
efecto de la disminución del contenido de azufre del hierro
metálico en un experimento en el que una fuente de CaO se añadió
intencionadamente a la materia prima formada para ajustar la
basicidad de la escoria;
La Figura 16 es un gráfico que muestra la
relación entre la basicidad de la escoria producida y el contenido
de azufre del hierro metálico resultante;
La Figura 17 es una vista explicativa que
ilustra un sistema de producción total de fabricación de
hierro-fabricación de acero usado en la presente
invención;
La Figura 18 es una vista conceptual que ilustra
el estado de la capa de escoria depositada formada cuando se adopta
la presente invención;
La Figura 19 es una vista conceptual cómo el
núcleo se repara de acuerdo con otro ejemplo de la invención;
La Figura 20 es una vista conceptual que ilustra
cómo el núcleo se repara de acuerdo con otro ejemplo más de la
invención;
La Figura 21 es una vista conceptual que ilustra
cómo el núcleo se repara de acuerdo con otro ejemplo más de la
invención;
La Figura 22 es una vista conceptual que ilustra
una situación de la reparación del núcleo cuando se forma una
sobrecapa de un agente de ajuste de atmósfera;
La Figura 23 es una vista conceptual que ilustra
otra situación de reparación del núcleo cuando se forma una
sobrecapa de un agente de ajuste de atmósfera;
La Figura 24 es una diagrama explicativo que
muestra la formulación de una materia prima, la proporción y
composición de los productos y similares en un proceso de producción
de hierro empleado en un ejemplo;
La Figura 25 es una fotografía que muestra
hierro metálico ejemplar obtenido en un ejemplo de la invención;
La Figura 26 es una diagrama explicativo que
muestra la formulación de una materia prima, la proporción y
composiciones de productos y similares en un proceso de producción
de hierro metálico empleado en otro ejemplo y
La Figura 27 es una fotografía que muestra el
estado del hierro metálico resultante cuando un gas atmosférico
presente en las proximidades de una materia prima formada tenía un
grado de reducción de menos de 0,5 en la etapa de
carburación-fusión-coalescencia.
Los inventores de la presente invención han
estudiado continuamente como mejorar su invención pública mencionada
anteriormente. El estudio dirigido a una de dicha mejoras se ha
realizado fundamentalmente controlando el estado de la etapa de
carburación-fusión en un intento para elevar la
pureza y el rendimiento del hierro metálico disminuyendo la
re-oxidación del hierro debida a un gas oxidante tal
como CO_{2} o H_{2}O particularmente en la etapa de
carburación-fusión seguido de la etapa de reducción
en estado sólido.
Como resultado, se ha descubierto que aunque la
potencia de reducción del gas atmosférico presente en las
proximidades de la materia prima formada se mantenga alta mediante
un gas reductor (principalmente monóxido de carbono) resultante de
la reacción entre una gran cantidad de los reductores carbonosos y
el óxido de hierro contenido en la materia prima formada cuando
transcurre la reducción en estado sólido, es probable que el hierro
reducido producido de esta manera se re-oxide en la
última etapa de la reducción en estado sólido y en la etapa
posterior de carburación-fusión debido a que la
cantidad de monóxido de carbono producido en estas etapa se reduce
mientras que la concentración de gas oxidante tal como dióxido de
carbono gaseoso o el contenido de agua producida como gas de escape
resultante de la combustión en el quemador para el calentamiento se
hace relativamente alta en estas etapas.
Por consiguiente, un objeto de la presente
invención es establecer una técnica que sea capaz de minimizar la
re-oxidación de hierro metálico en la última etapa
de la reducción en estado sólido y posteriormente, particularmente
en la etapa de carburación-fusión de la producción
de hierro metálico, produciendo de esta manera eficazmente hierro
metálico granular que tiene una alta tasa de metalización y una alta
pureza de hierro elevado rendimiento.
Otro objeto de la presente invención es
establecer una técnica que sea capaz de reducir la erosión o
el desgaste de los refractarios del núcleo debido al FeO fundido
producido en un proceso de producción de hierro metálico para
asegurar una vida prolongada de los refractarios del núcleo,
potenciando de esta manera la conservación del equipo y asegurando
una producción continua a largo plazo.
\newpage
El método de la presente invención se da en la
reivindicación 1. Se caracteriza porque la reducción por fusión de
una materia prima formada que comprende una fuente de óxido de
hierro tal como mena de hierro, óxido de hierro o un producto
parcialmente reducido del mismo (en lo sucesivo en este documento
denominado "mena de hierro o similar" según sea el caso) y un
reductor carbonoso tal como coque o carbón (denominado en lo
sucesivo en este documento "material de carbono" según sea el
caso) para producir hierro metálico granular, las condiciones de la
atmósfera en la última etapa de la producción particularmente en la
etapa de carburación-fusión se controlan
apropiadamente para evitar que el hierro reducido se
re-oxide, haciendo posible de esta manera la
producción de hierro metálico granular que tenga una alta pureza de
Fe mientras que se disminuye la producción de FeO debido a la
re-oxidación de hierro metálico para minimizar la
erosión o el desgaste de los refractarios del núcleo. En lo
sucesivo en este documento, las características específicas de la
presente invención se describirán con detalle con referencia a los
dibujos que ilustran ejemplos de la invención.
Las Figuras 1 a 3 son vistas esquemáticas que
ilustran un ejemplo de un horno de reducción por fusión de tipo de
núcleo móvil desarrollado por los inventores de la presente
invención, al que se aplica la presente invención. El horno
mostrado tiene una estructura de cúpula que tiene un núcleo
rotatorio. La Figura 1 es una vista esquemática que muestra la
construcción del horno, la Figura 2 es una vista equivalente a la
vista de sección tomada sobre la línea A-A de la
Figura 1; y la Figura 3 es una vista explicativa esquemática que
muestra el horno de la Figura 3 como se desarrolla en la dirección
de rotación del núcleo rotatorio para facilitar la comprensión. En
estos dibujos, el número de referencia 1 denomina el núcleo
rotatorio, que se configura para ser accionado para rotación a una
velocidad apropiada mediante un dispositivo accionador no mostrado y
el número de referencia 2 designa un cuerpo de horno que cubre el
núcleo rotatorio 1.
El horno de reducción por fusión de tipo de
núcleo rotatorio al que es aplicable la presente invención no se
limita a la forma y estructura mostradas en las Figuras 1 a 3. La
presente invención puede aplicarse eficazmente a un horno de
reducción por fusión de tipo de núcleo móvil de cualquier otra
estructura tal como una estructura de tipo rejilla recta siempre y
cuando el horno tenga un núcleo móvil como componente esencial.
El cuerpo del horno 2 está previsto con una
pluralidad de quemadores 3 sobre las superficies de las paredes
apropiadas del mismo, y el calor de combustión provocado por estos
quemadores 3 y el calor radiante del mismo se transfiere a una
materia prima formada sobre el núcleo rotatorio 1 para provocar la
reducción de la materia prima formada por calor. El cuerpo del
horno 2 mostrado, que es un ejemplo preferido, tiene un espacio
interno dividido en una primera zona Z_{1}, una segunda zona
Z_{2}, una tercera zona Z_{3} y una cuarta zona Z_{4} con
tres paredes de separación K_{1}, K_{2} y K_{3}. En el lado
más superior del cuerpo del horno 2 en la dirección de rotación del
núcleo rotatorio 1 se sitúan los medios de suministro 4 de
materia prima y materia prima auxiliar orientados hacia el núcleo
rotatorio 1, mientras que el descargador 6 se proporciona en
el lado más inferior en la dirección de giro. Debe observarse que
aunque el núcleo 1 es de tipo rotatorio, puede decirse que el
descargador 6 está provisto sobre el lado inmediatamente
aguas arriba del medio de suministro 4.
Durante el funcionamiento del horno de reducción
por fusión, las piezas de la materia prima formada que comprende
mena de hierro o similares y material de carbono se suministran
desde el medio de suministro 4 al núcleo rotatorio 1
haciendo que gire a una velocidad predeterminada de manera que se
forma una capa que tiene un espesor apropiado. La materia prima
formada cargada sobre el núcleo 1 se somete al calor de combustión
provocado por los quemadores 3 y calor radiante de los mismos
durante el paso a través de la zona Z_{1}, con el resultado de que
el óxido de hierro en la materia prima formada se reduce por
calentamiento mientras que se mantiene su estado sólido por el
material de carbono contenido en la materia prima formada y el
monóxido de carbono producido por combustión del material de
carbono. Posteriormente, la materia prima formada se reduce
adicionalmente por calor en la segunda zona Z_{2} para producir
hierro reducido que se ha reducido sustancialmente completamente. El
hierro reducido resultante se carburiza después y se funde por
calentamiento adicional en una atmósfera reductora en la tercera
zona Z_{3,} con el resultado de que el hierro reducido coalesce en
hierro metálico granular mientras que se separa de la escoria
producida como subproducto. El hierro metálico granular producido de
esta manera se enfría y solidifica por cualquier medio de
refrigeración C en la cuarta zona Z_{4}, y después se saca
secuencialmente mediante el descargador 6 localizado aguas
abajo del mismo. Al mismo tiempo, la escoria producida como
subproducto se expulsa también junto con el hierro metálico. Este
hierro metálico y escoria se suministran al medio de separación
deseado (un tamiz o un selector magnético) mediante una tolva H para
separarlos entre sí. Finalmente, puede obtenerse hierro metálico
que tiene una pureza de hierro de aproximadamente el 95% o mayor,
preferiblemente aproximadamente el 98% o mayor, con un contenido de
escoria extremadamente bajo.
Aunque la cuarta zona Z_{4} en el dibujo está
abierta a la atmósfera exterior, es deseable en la práctica que el
horno esté sustancialmente cerrado con una cubierta para minimizar
la disipación de calor y permitir que la atmósfera interior se
ajuste apropiadamente. Aunque el espacio interior del horno mostrado
está dividido en la primera zona Z_{1}, una segunda zona Z_{2},
una tercera zona Z_{3} y una cuarta zona Z_{4} con tres paredes
de separación K_{1}, K_{2} y K_{3}, la presente invención no
se limita a dicha estructura dividida, pudiendo realizarse, por
supuesto, las modificaciones apropiadas para adaptar el tamaño del
horno, la capacidad de producción diana, el sistema de
funcionamiento, o similares. Sin embargo, es deseable en la
presente invención proporcionar una pared de separación al menos
entre una región de reducción en estado sólido correspondiente a la
primera mitad de la etapa del proceso de reducción por calentamiento
y una región de
carburación-fusión-coalescencia
correspondiente a la segunda mitad de la etapa para permitir que la
temperatura y gas atmosférico en el horno puedan controlarse en
base a la zona.
Además es deseable en la presente invención
proporcionar una región de reducción por maduración sólida al menos
entre la región de reducción en estado sólido correspondiente a la
primera mitad de la reducción por calentamiento y una región de
carburación-fusión-coalescencia
correspondiente a dicha segunda mitad, y controlar la temperatura y
el gas atmosférico en el horno en base a la zona.
Como resulta evidente a partir de la Figura 3,
la primera zona Z_{1} es una región de reducción sólida y la
segunda zona Z_{2} es una región de reducción por madurez sólida,
y la tercera zona Z_{3} es una región de
carburación-fusión-coalescencia. En
esta región de reducción por madurez sólida, el grado de reducción
del gas atmosférico en un horno se eleva con medios tales como la
adicción de gas natural, gas COG, gas metano, etc., manteniendo el
interior del horno a una temperatura a la que una materia prima
formada mantiene un estado sólido. Como resultado, la dispersión en
la tasa de reducción de las materias primas formadas resultante de
una distribución del tamaño de grano de las materias primas
formadas, la heterogeneidad del estado en el horno, etc.,
disminuye, y la tasa de reducción de todas las materias primas
formadas se eleva. Y la carburación y la fusión de las materias
primas formadas en la región de
carburación-fusión-coalescencia que
continúa detrás son estables.
Cuando la temperatura de la atmósfera en la
etapa de reducción (reducción en estado sólido) del proceso de
reducción por fusión es demasiado alta, más específicamente cuando
la temperatura de la atmósfera se hace mayor que el punto de fusión
del componente de escoria incluyendo componentes de la ganga
contenidos en la materia prima, el óxido de hierro sin reducir y
similares en un cierto periodo del proceso de reducción, tal como
un componente de la escoria que tiene un menor punto de fusión, se
funde y reacciona con los refractarios que forman el núcleo móvil
provocando una erosión o desgaste de los refractarios. Por
consiguiente, la lisura del núcleo no puede mantenerse. Además,
cuando el óxido de hierro se calienta más de lo necesario para la
reducción en la etapa de reducción en estado sólido, FeO como un
óxido de hierro contenido en la materia prima se funde antes de
reducirse y de esta manera, lo que se denomina "reducción por
fusión" (un fenómeno en el que el óxido de hierro se reduce
en un fundido, que es diferente de la reducción en estado
sólido) en la que el FeO fundido reacciona con el carbono (C)
contenido en el material de carbono, transcurre rápidamente. Aunque
la reducción del fundido da también hierro metálico, la
reducción del fundido produce escoria que contiene FeO que
tiene una mayor fluidez, que a su vez provoca una fuerte erosión
o desgaste de los refractarios del núcleo. Por consiguiente, es
difícil asegurar la producción continua que es necesaria para el uso
práctico de un horno.
Aunque dicho fenómeno está influido por las
clases de mena de hierro y material de carbono que forman la materia
prima formada o la composición de la escoria que forma el
componente contenido en un aglutinante o similar, se ha descubierto
que cuando la temperatura de la atmósfera en la reducción en estado
sólido es mayor de aproximadamente 1400ºC, una escoria de bajo
punto de fusión como se ha descrito anteriormente se filtra
provocando una erosión o desgaste de los refractarios del
núcleo y que cuando la temperatura de la atmósfera es mayor de
1500ºC, la reducción indeseable del fundido transcurre
independientemente de la clase o tipo de mena de hierro o materia
prima similar, con el resultado de que los refractarios del núcleo
sufren una fuerte erosión o desgaste.
La Figura 4 muestra gráficamente situaciones de
reacción en el caso en el que una materia prima formada (en forma
de gránulo que tiene un diámetro de 16 a 19 mm) que comprende mena
de hierro como una fuente de óxido de hierro y carbón como reductor
carbonoso se cargó en un horno controlado para mantener la
temperatura atmosférica a aproximadamente 1300ºC (representado por
una línea recta entre \ding{192} en el gráfico), se sometió a una
reducción en estado sólido hasta que la tasa de reducción (la tasa
de oxígeno retirado del óxido de hierro contenido en la materia
prima formada) alcanza un 100%, y el hierro reducido resultante se
cargó en una zona de fusión controlada para mantener la temperatura
atmosférica a aproximadamente a 1425ºC (representado por una línea
recta \ding{193}) en un punto de tiempo representado por una línea
recta \ding{194}. La Figura 4 muestra también la temperatura
dentro de la materia prima formada medida continuamente mediante un
termopar insertado previamente en la materia prima formada, la
temperatura atmosférica en el horno y los cambios respectivos con el
tiempo en las concentraciones de dióxido de carbono y monóxido de
carbono producidos en el proceso de reducción.
Como resulta evidente a partir de la Figura 4,
el hierro metálico granular puede producirse eficazmente y de
manera estable si se adopta un sistema de calentamiento en dos
etapas para provocar que la reducción transcurra hasta que la tasa
de reducción (tasa de retirada de oxígeno) alcance el 80% (indicado
por el punto A en la Figura 4) o mayor, preferiblemente 95%
(indicado por el punto B en la Figura 4) o mayor, manteniéndose la
materia prima formada en el horno en un estado sólido sin aparición
de fusión parcial del componente de la escoria contenido en la
materia prima formada. Específicamente, el sistema de calentamiento
en dos etapas es tal que permite que la reducción en estado sólido
transcurra manteniendo la temperatura interior del horno dentro de
un intervalo de 1200 a 1500ºC, más preferiblemente de 1200 a 1400ºC,
y posteriormente la temperatura interior del horno se eleva de 1350
a 1500ºC para reducir una porción del óxido de hierro que permanece
sin reducir y provocar la
carburación-fusión-coalescencia del
hierro metálico resultante.
Junto con el cambio en el tiempo en la
temperatura atmosférica medida continuamente en la Figura 4, se
observó una caída de temperatura de aproximadamente 80 a 100ºC
desde la temperatura interior establecida que se había ajustado a
1300ºC antes de empezar el experimento cuando la materia prima
formada se cargó al horno y posteriormente la temperatura interior
subió gradualmente, y en la última etapa de reducción en estado
sólido, se reanuda la temperatura ajustada inicialmente. Como la
caída de temperatura en el comienzo del experimento fue provocada
debido a las características del horno, dicha caída de temperatura
en el estado inicial puede minimizarse si se modifica el medio de
calentamiento del horno.
Como el tiempo se representa en las abscisas en
la Figura 4, la reducción en estado sólido, fusión y coalescencia
de óxido de hierro pueden completarse normalmente en aproximadamente
10 a 13 min., aunque dicho periodo de tiempo varía ligeramente
dependiendo de las composiciones de la mena de hierro y materiales
de carbono que forman la materia prima formada y factores
similares.
Si la reducción en estado sólido de la materia
prima formada transcurre manteniendo la tasa de reducción por
debajo del 80%, seguido de fusión por calentamiento, la filtración
de la escoria de bajo punto de fusión desde la materia prima
formada ocurre parece provocar una erosión o un desgaste de
los refractarios del núcleo, como se ha descrito anteriormente. En
contraste, si la tasa de reducción se mantiene en el 80% o mayor,
preferiblemente el 95% o mayor en la última etapa de la reducción
en estado sólido y se realizó el proceso posterior, es decir la
carburación-fusión-coalescencia, la
reducción de una porción de FeO que queda sin reducir en la materia
prima formada transcurre dentro de la materia prima formada y, de
esta manera, la filtración de la escoria puede minimizarse
asegurando de esta manera una producción continua estabilizada sin
una fuerte erosión o desgaste de los refractarios del
núcleo.
Una temperatura interna apropiada del horno a la
que puede asegurarse una mayor tasa de reducción sin la filtración
de la escoria de bajo punto de fusión en la primera etapa, es decir,
la etapa de reducción en estado sólido de la Figura 4 está dentro
del intervalo de 1200 a 1500ºC, preferiblemente de 1200 a 1400ºC. Si
la temperatura interior del horno es menor de 1200ºC, la reducción
en estado sólido transcurre lentamente, y de esta manera, es
necesario que la materia prima formada resida en el horno durante un
tiempo mayor dando como resultado de esta manera una menor
productividad. Por otro lado, si la temperatura en el interior es
1400ºC o mayor, particularmente mayor de 1500ºC, la filtración de
la escoria de bajo punto de fusión ocurre en el proceso de
reducción independientemente de la clase o tipo de mena de hierro o
similar en la materia prima como se ha descrito anteriormente, para
provocar una fuerte erosión o desgaste de los refractarios
del núcleo haciendo de esta manera difícil la producción continua.
Aunque puede darse el caso en el que alguna composición o proporción
de mena de hierro usada como materia prima no permita que el
fenómeno de filtración ocurra en el intervalo de temperatura de
1400 a 1500ºC, la frecuencia y probabilidad de dicho caso son
relativamente bajas. Por consiguiente, una temperatura adecuada en
la etapa de reducción en estado sólido está en el intervalo de 1200
a 1500ºC, preferiblemente de 1200 a 1400ºC. En una operación
práctica, por supuesto, es posible que la temperatura interior del
horno se ajuste a 1200ºC o menor en el comienzo de la etapa de
reducción en estado sólido y después se eleve a un valor dentro del
intervalo entre 1200 y 1500ºC en la última mitad de la etapa de
reducción en estado sólido para provocar que transcurra la
reducción en estado sólido.
La materia prima formada que se ha termina con
la reducción en estado sólido deseada en la región de reducción en
estado sólido se transfiere a la región de fusión donde la
temperatura interior del horno se eleva a 1425ºC. En la región de
fusión la temperatura interior de la materia prima formada se eleva
durante un tiempo, se disminuye temporalmente al punto C y después
se eleva de nuevo para alcanzar 1425ºC, que es la temperatura
ajustada. La caída de temperatura en el punto C parece estar
provocada por la ausencia de calor debido al calor latente
implicado en la fusión del hierro reducido y, de esta manera, el
punto C puede considerarse como un punto de partida de la fusión.
El punto de partida de fusión se determina sustancialmente por la
cantidad de carbono residual en las partículas de hierro
reducido. Como punto de partida de la fusión, el punto de fusión de
dichas partículas de hierro reducido disminuye debido a la
carburación con dicho carbono residual y gas CO y, por
consiguiente, el hierro reducido se funde rápidamente. Para asegurar
dicha fusión rápida se requiere que una cantidad suficiente de
carbono para carburación permanezca en las partículas de
hierro reducido que se han acabado con la reducción en estado
sólido. La cantidad de carbono residual se determina mediante las
proporciones de mena de hierro o similar y material de carbono
mezclados en la formación de la materia prima formada. De acuerdo
con los experimentos realizados por los inventores de la presente
invención, se ha descubierto que el hierro reducido puede
carburizarse rápidamente para disminuir su punto de fusión y
provocar una fusión rápida en el intervalo de temperatura de 1300 a
1500ºC si el material de carbono está mezclado inicialmente en una
cantidad tal que la cantidad de carbono residual (es decir, la
cantidad de carbono en exceso) en el producto reducido en estado
sólido no suponga menos del 1,5% cuando la tasa de reducción final
en la etapa en estado sólido alcance sustancialmente el 100% o,
dicho de otra manera, cuando la tasa de metalización alcance el
100%. Debe observarse que si la cantidad de carbono residual en el
hierro reducido es menor del 1,5%, el punto de fusión del hierro
reducido no disminuye suficientemente debido a una cantidad de
carbono insuficiente para la carburación y de esta manera es
necesario que la temperatura se eleve a 1500ºC o mayor para la
fusión por calentamiento.
El hierro puro, que no está carburizado en
absoluto, tiene un punto de fusión de 1537ºC. Por consiguiente, el
hierro reducido puede fundirse cuando se calienta una temperatura
mayor que el punto de fusión. Sin embargo, es deseable que la
temperatura de operación de un horno sea tan baja como sea posible
para mitigar la carga térmica impuesta sobre los refractarios del
núcleo. Cuando el punto de fusión de la escoria producida como
subproducto también se tiene en consideración, la temperatura de
operación se ajusta deseablemente a aproximadamente 1500ºC o menor.
Más específicamente, es deseable que las condiciones de operación se
controlen de manera que la temperatura pueda elevarse en
aproximadamente 50 a 200ºC desde el punto de partida de la fusión
(punto C) en el estado de fusión mostrado en la Figura 4. Esto es
porque la temperatura en el estado de
carburación-fusión se ajusta deseablemente por
encima de la de la etapa de reducción en estado sólido en
aproximadamente 50 a 200ºC, más preferiblemente de aproximadamente
50 a 150ºC para que la reducción en estado sólido y la
carburación-fusión transcurra más suavemente y más
eficazmente.
En la presente invención, es deseable
adicionalmente que las condiciones de producción se controlen de
manera que el contenido de Carbono del hierro metálico obtenido
finalmente pueda suponer del 1,5 al 4,5%, más preferiblemente del
2,0 a 4,0%. Dicho contenido de Carbono se determina sustancialmente
por la cantidad de material de carbono mezclada en la preparación
de la materia prima formada y el control de la atmósfera en la etapa
de reducción en estado sólido. El límite inferior de dicho
contenido de Carbono, en particular, se determina por la cantidad
de carbono residual en el hierro reducido en la última etapa de la
reducción en estado sólido y el tiempo de residencia que transcurre
(es decir la cantidad de carburación). Sin embargo, el contenido de
Carbono del hierro metálico obtenido finalmente puede elevarse a un
valor mayor que el valor límite del intervalo mencionado
anteriormente si la tasa de reducción en la última etapa de
reducción en estado sólido alcanza sustancialmente el 100% mientras
que al mismo tiempo se asegura el carbono residual en una cantidad
del 1,5%, como se ha descrito anteriormente. Se ha descubierto
también que el contenido de Carbono del hierro metálico obtenido
finalmente puede elevarse a un valor máximo del 4,8% si la cantidad
de carbono residual en el hierro reducido es del 4,0% o mayor tras
completarse la etapa de reducción en estado sólido y se permite que
la carburación-fusión-coalescencia
transcurra en la etapa de fusión que la sucede. Independientemente,
asegurando una operación continua estabilizada y una mayor calidad
del producto del hierro metálico la cantidad de carbono residual
varía preferiblemente entre 1,5% y 4,5%.
Como gas atmosférico, se produce una gran
cantidad de CO por la reacción de óxido de hierro y el material de
carbono contenido en la materia prima formada y, de esta manera, la
atmósfera presente en las proximidades de la materia prima formada
se mantiene altamente reductora mediante su acción autoprotectora.
Sin embargo, dicha acción autoprotectora no puede esperarse en la
última etapa de la reducción en estado sólido y la etapa de
carburación-fusión que la sigue debido a que la
cantidad de gas CO producido se reduce mucho en estas etapas.
La Figura 5 muestra los resultados de la
determinación de la relación entre la tasa de metalización de un
producto reducido en estado sólido, la cantidad de FeO residual y la
cantidad de carbono residual. Como se muestra, la cantidad de FeO
residual disminuyó según transcurrió la reducción en estado sólido,
es decir, con un aumento de la tasa de metalización. La reducción
en estado sólido de la materia prima formada transcurrió en el
horno mantenido a 1200 a 1500ºC como se muestra en la Figura 4 hasta
la línea recta \ding{192} en la Figura 5, y posteriormente la
carburación-fusión-coalescencia del
hierro reducido resultante transcurrió en la región de fusión en la
que la atmósfera se hizo altamente reductora y la temperatura de la
misma se mantuvo tan alta como de 1350 a 1500ºC mediante control.
La relación entre la tasa de metalización, la cantidad de FeO
residual y la cantidad de carbono residual en la última etapa varía
correspondientemente a las curvas que aparecen a la derecha de la
línea recta \ding{192} en la Figura 5.
Las curvas (1) y (2) en la Figura 5 representan
la relación entre la tasa de metalización y la cantidad de carbono
residual. Específicamente, la curva (1) aparecía en el caso de que
la cantidad de carbono residual supusiera el 1,5% en el momento de
alcanzar el 100% de metalización, mientras que la curva (2) aparecía
en el caso de que la cantidad de carbono residual supusiera el 3,0%
en el momento de alcanzar la metalización del 100%. En la práctica
de la presente invención, es deseable que la cantidad de material de
carbono a mezclar en la preparación de la materia prima formada se
ajuste de manera que la cantidad de carbono residual pueda dibujar
una curva mayor que la curva (1).
Debe observarse que la cantidad de carbono
residual en el momento en el que la tasa de metalización alcanza el
100% fluctúa ligeramente debido a las fluctuaciones del grado de
reducción del gas atmosférico en el horno incluso si se mezcla una
cantidad fija de material de carbono en la preparación de la materia
prima formada. Por lo tanto, se recomienda que la cantidad de
mezcla de material de carbono se ajuste de acuerdo con el grado de
reducción del gas atmosférico en el funcionamiento del horno cada
vez que se prepara la materia prima. En cualquier caso, la cantidad
de material de carbono a mezclar debe ajustarse de manera que la
cantidad final de carbono residual en el momento de que la tasa de
metalización alcance el 100% suponga el 1,5% o mayor.
La Figura 6 muestra los resultados de la
determinación de la relación entre la cantidad final de carbono
residual al 100% de metalización y el contenido de C del hierro
metálico resultante. Como se muestra en la Figura 6, cuando la
cantidad de carbono residual está dentro del intervalo entre el 1,5%
y el 5,0%, se aseguró un contenido de C del hierro metálico
resultante dentro del intervalo entre el 1,0% y el 4,5%, mientras
que cuando la cantidad de carbono residual estaba dentro del
intervalo entre el 2,0% y el 4,0%, se aseguró un contenido de C del
hierro metálico resultante dentro del intervalo entre el 1,0 y el
4,5%.
En la descripción anterior, dos indicaciones, es
decir la tasa de metalización y la tasa de reducción, se usan para
representar un estado reducido de FeO. Estas indicaciones tienen las
definiciones respectivas indicadas a continuación, y la relación
entre ellas puede representarse por ejemplo mediante el gráfico
mostrado en la Figura 7. Aunque la relación entre las dos varía
dependiendo de la clase o tipo de mena de hierro a usar como fuente
de óxido de hierro, la Figura 7 muestra la relación entre la tasa de
metalización y la tasa de reducción en el caso en el que se use
magnetita (Fe_{3}O_{4}) como fuente de óxido de hierro.
Tasa de
metalización = [hierro metálico resultante / (hierro metálico
resultante + hierro contenido en la mena de hierro)] x 100
(%)
Tasa de
reducción = (cantidad de oxígeno retirado en el proceso de reducción
/ cantidad de oxígeno en el óxido de hierro contenido en la
materia prima formada) x 100
(%)
En el horno de reducción por fusión usado en la
práctica de la presente invención, se emplea calentamiento mediante
un quemador para calentar la materia prima formada, como se ha
descrito anteriormente. Como se ha descrito también con referencia
a la Figura 4, como una gran cantidad de gas CO y una pequeña
cantidad de CO_{2} resultan de la reacción entre la fuente de
óxido de hierro y el material de carbono contenido en la materia
prima formada cargada al horno, la atmósfera presente en las
proximidades de la materia prima formada se mantiene
suficientemente reductora mediante el efecto protector del gas CO
emitido a partir de la materia prima formada en la reducción en
estado sólido.
Sin embargo, dicha acción autoprotectora se
debilita debido a una rápida disminución a la cantidad del gas CO
producido en el periodo desde la mitad hasta el final de la etapa de
reducción en estado sólido y, por lo tanto, es más probable que la
atmósfera pueda estar influenciada por el gas de escape (gas
oxidante que incluye CO_{2}, H_{2}O o similares) resultante de
la combustión en el quemador. Por consiguiente, el hierro metálico
que se ha reducido totalmente, se hace susceptible de
re-oxidación. En la etapa después de completarse la
reducción en estado sólido, transcurre la fusión y coalescencia de
partículas finas de hierro reducido debido a la disminución
del punto de fusión del hierro reducido provocada por la carburación
con el carbono residual contenido en la materia prima formada. En
esta etapa también, el efecto autoprotector es escaso y, de esta
manera, el hierro reducido es susceptible de
re-oxidación.
Por consiguiente, es importante controlar
apropiadamente la composición del gas atmosférico en la región de
carburación-fusión para minimizar dicha
re-oxidación mientras que se permite que la
carburación-fusión-coalescencia
transcurra eficazmente después de la reducción en estado sólido.
Después, se ha realizado un estudio para
determinar las condiciones atmosféricas que permiten que la
carburación-fusión transcurra eficazmente evitando
que el hierro reducido se re-oxide en la etapa de
carburación-fusión después de completarse la
reducción en estado sólido.
Los resultados del estudio se describen a
continuación con referencia a la Figura 8. En el experimento de
este estudio, se usó uno horno eléctrico con forma de caja, se usó
un material carbonoso en polvo o granular como agente de ajuste de
la atmósfera en la etapa de carburación-fusión y se
adoptó un método para mantener una atmósfera altamente reductora en
la etapa de carburación-fusión extendiendo el
material carbonoso por el núcleo para formar una capa que tiene un
espesor apropiado.
Más específicamente, diferentes tipos de carbón
granular que tenía diferentes tamaños de grano usados como agente
de ajuste de atmósfera se dispersó cada uno de ellos en una bandeja
de alúmina a un espesor de aproximadamente 3 mm y de 50 a 60 piezas
de materia prima formadas teniendo cada una un diámetro de
aproximadamente 19 mm se colocaron en fila en el mismo, estando
provista de una de estas piezas con un termopar. La bandeja que
lleva la materia prima formada se cargó en el horno eléctrico con
forma de caja para medir la temperatura de la materia prima formada
con calentamiento y determinar la composición del gas producido para
el análisis de la probabilidad de re-oxidación del
hierro metálico resultante. La temperatura del horno eléctrico se
ajustó para alcanzar aproximadamente 1450ºC como mucho, mientras
que la composición inicial del gas atmosférico en el horno era
CO_{2}: 20% y N_{2}: 80%.
La Figura 8 muestra los resultados de medida con
el tiempo de la temperatura de la materia prima formada detectada
por el termopar y la determinación y de la composición del gas
atmosférico mientras la temperatura en el horno se aumentaba
gradualmente. En la Figura 8, en las abscisas se representa la
temperatura, y en las ordenadas se representa el grado de reducción
simple entre [CO / (CO+CO_{2})] del gas atmosférico. En este
dibujo se representan los resultados de cuatro experimentos.
Específicamente, el trazo (3) representa los resultados obtenidos
en el caso en el de no usar ningún agente de ajuste de atmósfera; el
trazo (4) se representa los resultados obtenidos en el caso en el
que se usó carbón granular basto tenía un diámetro medio de
partícula de no menos de 3,0 mm como agente de ajuste de la
atmósfera; y los trazos (1) y (2), respectivamente, representan los
resultados obtenidos en los casos en los que se usaron polvos finos
de carbono A y B que tenían cada uno un diámetro de partícula
ajustado a 2,0 mm o menor. La Figura 8 muestra también la curva de
equilibrio FeO-Fe y la curva de equilibrio
Fe_{3}O_{4}-Fe como medidas de la probabilidad
de re-oxidación. En la Figura 8, las regiones
rodeadas por un círculo representan cada una el tiempo en el que se
inició la
carburación-fusión-coalescencia
después de que se completara sustancialmente la reducción en estado
sólido en cada experimento. El control del gas atmosférico en dicho
momento es lo más importante en la presente invención.
Como resulta evidente a partir de la Figura 8,
en el caso representado por el trazo (3) en el que no se usó ningún
agente de ajuste de atmósfera, la región (C) en la que la que empezó
la carburación-fusión-coalescencia
se localiza considerablemente por debajo de la curva de equilibrio
de FeO-Fe. Esto significa que el hierro reducido se
fundió totalmente, ocurriendo una reducción parcial del
fundido. Aunque se produce hierro metálico incluso en este
caso, la existencia de reducción del fundido no sólo provoca
que la escoria fundida se filtre desde la materia prima formada
sino que también produce FeO fundido que a su vez provoca una fuerte
erosión o desgaste de los refractarios del núcleo,
obstaculizando de esta manera una producción práctica, como se ha
descrito anteriormente.
En los casos representados por los trazos (1) y
(2) en los que se usaron los polvos de carbón que tienen partículas
más finas, en contraste, el grado de reducción del gas atmosférico
se mejoró notablemente, y la región (A) en la que empezaba la
carburación-fusión-coalescencia del
hierro reducido se localiza por encima de la curva de equilibrio
FeO-Fe y se mantiene en una zona en la que la
producción de FeO no puede ocurrir. En el caso representado por el
trazo (3) en el que se usó carbón granular grueso, la región (B) en
la que se inicia la
carburación-fusión-coalescencia se
localiza ligeramente por debajo de la curva de equilibrio
FeO-Fe. Esto significa que puede ocurrir una ligera
re-oxidación en esta región. Sin embargo, el
análisis de los componentes del hierro metálico resultante puso de
manifiesto que apenas había ocurrido
re-oxidación.
De esta manera, se ha confirmado que puede
permitirse que la
carburación-fusión-coalescencia del
hierro reducido resultante de la reducción en estado sólido
transcurra suavemente sin provocar su re-oxidación
produciendo así eficazmente hierro metálico que tiene una alta
pureza de hierro si el gas atmosférico se controla para que tenga
un grado de reducción de no menos de 0,5, preferiblemente no menos
de 0,6, más preferiblemente no menos de 0,7 aún más preferiblemente
mayor que la curva de equilibrio FeO-Fe, al menos en
el comienzo de la etapa de
carburación-fusión-coalescencia.
Debe observarse que aunque se teme una re-oxidación
sustancial a un grado de reducción simple de 0,5 a 0,7 cuando los
datos experimentales se analizan como tales, este experimento se
realizó para determinar el grado de reducción simple del gas
atmosférico y se supone que la re-oxidación no
ocurre en el gas atmosférico que tiene un grado de reducción de 0,5
a 0,7 medido realmente porque la atmósfera realmente presente en su
interior y en las proximidades de la materia prima formada debe
mantenerse altamente reductora en presencia del carbono residual en
la materia prima formada y el agente de ajuste de atmósfera y
adicionalmente porque los gases oxidantes tales como CO_{2} y
H_{2}O que vienen de la atmósfera presente por encima del núcleo
hacia la materia prima formada son reducidos inmediatamente por el
agente de ajuste de atmósfera del material carbonoso. Cuando el
grado de reducción es menor de 0,5, es probable que el hierro
metálico se re-oxide como se muestra en la Figura 27
que se explicará posteriormente, mientras que el mismo tiempo es
difícil que transcurra la carburación y por lo tanto es difícil que
transcurra la coalescencia del hierro metálico en granos, dando
como resultado por lo tanto granos de hierro con forma de concha que
contienen parcialmente escoria enredada en su interior. Como dicho
producto tiene una menor pureza de Fe y una calidad de forma menor,
el objeto de la presente no puede obtenerse.
Aunque el grado de reducción del gas atmosférico
disminuye rápidamente después de completarse la
carburación-fusión-coalescencia del
hierro reducido, el hierro metálico fundido y unido por coalescencia
se separa sustancialmente completamente de la escoria producida
como subproducto en este momento en una producción real y, por lo
tanto, difícilmente se ve afectado por dicha caída en el grado de
reducción del gas atmosférico. Cuando dicho hierro metálico fundido
se solidifica por refrigeración, puede obtenerse eficazmente hierro
metálico granular con un alta calidad de hierro.
Como resulta evidente a partir de la descripción
anterior, el polvo de carbón usado como agente de ajuste de
atmósfera preferiblemente tiene un diámetro de partícula tan fino
como 3 mm o menor, más preferiblemente tan fino como 2 mm o menor
ya que dicho polvo de carbón fino puede inhibir la
re-oxidación en la etapa de
carburación-fusión-coalescencia de
forma más fiable. Cuando también se tienen en cuenta el rendimiento
y la operabilidad del horno y similares en una producción práctica,
el intervalo más preferible de diámetro de partícula de dicho polvo
de carbón está entre 0,3 mm y 1,5 mm. El espesor de la capa de polvo
de carbón a dispersar sobre el núcleo, es preferiblemente de
aproximadamente 2 mm o mayor, más preferiblemente de 3 mm o mayor
porque la cantidad absoluta de carbón como agente de ajuste de
atmósfera se hace insuficiente si la capa de polvo de carbón es
demasiado fina. El límite superior del espesor de la capa es de
aproximadamente 7 mm o menor, más preferiblemente de
aproximadamente 6 mm o menor desde el punto de vista práctico porque
la acción de ajuste de atmósfera del agente de ajuste de atmósfera
que se satura de manera natural y por lo tanto un exceso en el
espesor de la capa provoca residuos. Puede usarse cualquier fuente
de producción de CO tal como corcho o carbón vegetal en lugar del
carbón como agente de ajuste de atmósfera. Dichas fuentes de
producción de CO pueden usarse solas o como mezcla.
El gas inflamable tal como gas natural, gas COG,
gas metano y similares pueden usarse como agente de ajuste de
atmósfera. En este caso, la tasa de reducción puede ajustarse
introduciendo las proximidades del gas a la materia prima formada
durante una última etapa de la reducción en estado sólido a la etapa
de
carburación-fusión-coalescencia.
El agente de ajuste de atmósfera puede
dispersarse sobre el núcleo antes de que la materia prima formada se
cargue en el horno. En este caso, el agente de ajuste de atmósfera
sirve también para proteger los refractarios del núcleo contra la
escoria fundida que puede filtrarse debido a las fluctuaciones de
las condiciones de operación en el proceso de reducción por fusión.
Desde luego, es eficaz también que el agente de ajuste de atmósfera
se cargue sobre el núcleo desde arriba justo antes del comienzo de
la carburación-fusión de la materia prima formada
ya que se espera que el agente de ajuste de atmósfera ejerza dicha
acción protectora en la etapa de
carburación-fusión-coalescencia que
ocurre tras completarse la reducción en estado sólido.
No hay una limitación particular de la manera de
cargar el agente de ajuste de atmósfera. Sin embargo, cuando se usa
un suministro con forma de tubería, puede ser difícil suministrar
continuamente las material primas auxiliares al núcleo con un
espesor uniforme.
Por consiguiente, en la presente invención se
recomienda mejorar un dispositivo de suministro para cargar
las material primas auxiliares, tales como el agente de ajuste de
atmósfera en el núcleo, para suministrar las materias primas
auxiliares usando un conducto conectado verticalmente con la porción
de techo del horno. Preferiblemente, dicho dispositivo de
suministro se configura para permitir que las materias primas
auxiliares caigan por gravedad hacia abajo hacia el núcleo a través
del conducto. El uso de dicho conducto hace posible formar sobre el
núcleo una capa fina del agente de ajuste de atmósfera que tiene un
espesor uniforme en la dirección de la anchura del núcleo superando
de esta manera el problema de que las materias primas auxiliares se
carguen de manera no uniforme en la dirección de la anchura del
núcleo. El agente de ajuste de atmósfera cargado de esta manera
uniformemente puede mostrar eficazmente su efecto de prevención de
la re-oxidación.
Sin embargo, la distancia entre el núcleo y la
salida del conducto es preferiblemente de 300 mm o menor, más
preferiblemente 200 mm o menor para evitar el efecto negativo sobre
el suministro de espesor uniforme de los materiales sobre el núcleo
(la alteración del pasaje de caída de los materiales) producido por
un flujo de gas atmosférico en el horno entre los mismos. Si la
salida del conducto se extiende demasiado cerca del núcleo, la
velocidad de flujo del gas atmosférico en esta porción se hace
demasiado rápida lo que puede dar como resultado la salpicadura de
materias primas auxiliares. Por consiguiente, se recomienda tomar
una distancia suficiente entre el núcleo y la salida del conducto
para disminuir la velocidad del flujo del gas atmosférico para
satisfacer al máximo la velocidad terminal de los materiales.
El suministro de agente de ajuste de atmósfera
como material prima auxiliar usando una realización preferida de un
dispositivo de suministro de acuerdo con la presente
invención se describe a continuación con referencia a las Figuras 9
a 14 que muestran esquemáticamente la realización. La Figura 9 es
una vista esquemática que muestra la porción de carga en un horno
de tipo de núcleo móvil.
El dispositivo de suministro 10 comprende
una tolva de suministro 11, y un conducto de descarga 12 a través
del cual el agente de ajuste de atmósfera se suministra desde la
tolva de suministro 11 a un suministrador 13 que sirve como medio
de regulación de suministro. No hay una limitación particular sobre
la construcción del dispositivo de suministro 10. Aunque el
suministrador 13 en la Figura 9 se ilustra como un suministrador
vibratorio configurado para regular el suministro del agente de
ajuste de atmósfera variando la amplitud de vibración, no hay una
limitación particular sobre dicho suministrador vibratorio, pudiendo
usarse, por ejemplo, un suministrador de tambor.
Un conducto de suministro 14 como medio para
suministrar el agente de ajuste de atmósfera desde el dispositivo
de suministro 10 al núcleo 1 conecta verticalmente entre
un puerto de suministro 14a del suministrador 13 y una abertura
definida de una porción de techo del horno. Cuando el agente de
ajuste de atmósfera que cae a través del conducto 14a entra en
contacto con la pared interna del conducto 14, el agente de ajuste
de atmósfera puede adherirse a dicha porción de contacto de la
pared interna y, de esta manera, puede obtenerse como resultado el
suministro no uniforme del agente de ajuste de atmósfera sobre el
núcleo. Por esta razón, es necesario que el conducto 14 conecte
verticalmente con la porción techo del horno para el que el agente
de ajuste de atmósfera se suministre uniformemente sobre el
núcleo.
Para que el agente de ajuste de atmósfera se
pulverice uniformemente en la dirección de la anchura del núcleo
(en la dirección perpendicular a la dirección de movimiento del
núcleo), la anchura del conducto 14 es preferiblemente igual a la
del núcleo. Como alternativa, puede usarse diversos conductos
teniendo cada uno cualquier anchura de manera que la anchura total
de los mismos sea igual a la anchura del núcleo. En este caso, cada
conducto puede ser de un tipo independiente que puede montarse de
manera retirable independientemente, o el conducto 14 se divide con
un órgano de división 15 provisto en su interior para permitir que
el agente de ajuste de atmósfera caiga a través de cada conducto
dividido. Aunque se muestran tres paneles de separación 15 en la
Figura 10, el número de paneles de separación 15 no está
particularmente limitado y puede determinarse dependiendo de la
anchura de cada conducto.
El agente de ajuste de atmósfera suministrado a
la tolva de suministro 11 se mezcla con otros aditivos según sea
necesario, y después se suministra al suministrador vibratorio 13 a
través del conducto de descarga 12. El suministrador vibratorio 13
suministra el agente de ajuste de atmósfera al horno hacia el puerto
de suministro 14a y el conducto de suministro 14 mientras se regula
la velocidad de suministro del mismo. En este caso los conductos
independientes 14 preferiblemente tienen puertos de suministro
respectivos 14a provistos cada uno de ellos con un suministrador
vibratorio 13 para regular el suministro del agente de ajuste de
atmósfera. Particularmente en un horno de tipo de núcleo rotatorio,
puede formarse una capa continua del agente de ajuste de atmósfera
que tiene un espesor uniforme en la dirección de la anchura del
núcleo controlando cada suministrador vibratorio 13 para variar el
suministro del agente de ajuste de atmósfera.
Además, si el conducto 14 está dividido en
múltiples divisiones en la dirección de anchura del núcleo, puede
evitarse que un flujo de gas en el horno que penetra hacia arriba
hacia el conducto 14 se expanda en la dirección de la anchura del
núcleo. Como el agente de ajuste de atmósfera que cae tiene una
fuerza de inercia de caída, el pasaje de caída del mismo no se
altera por dicho flujo de gas que se eleva en el conducto 14. Por
consiguiente, el agente de ajuste de atmósfera cae sustancialmente
a lo largo de una extensión del pasaje de su caída por gravedad sin
inclinarse hacia un lado en el conducto y, de esta manera, la capa
resultante del agente de ajuste de la atmósfera es continua y no se
inclina hacia un lado en la dirección de la anchura del núcleo.
El dispositivo de suministro construido
de esta manera puede formar una capa continua de agente de ajuste
de atmósfera que tiene un espesor uniforme sobre el núcleo sin que
sea necesario proporcionar un nivelador o alisador de gránulos.
Es deseable que un gas inerte tal como gas
nitrógeno se suministre desde una porción superior del conducto
para disminuir o elevar el flujo de gas atmosférico hacia el
conducto 14. Un flujo hacia debajo de dicho gas inerte suministrado
en el conducto puede disminuir un flujo en ascenso de gas
atmosférico desde el interior del horno mientras que reduce la
alteración del pasaje de caída del agente de ajuste de atmósfera,
asegurando de esta manera una formación más eficaz de la capa de
agente de ajuste de atmósfera que tiene un espesor uniforme.
Aunque no hay una limitación particular sobre la
localización en la que se suministra el gas inerte, se proporciona
al menos un puerto de suministro de gas 16 orientado hacia dentro
del conducto 14 como se muestra en la Figura 11, preferiblemente
desde el punto de vista de disminuir un flujo aumentado del gas
atmosférico hacia el conducto 14. En este caso, la porción final
conductora del puerto de suministro de gas 16 se orienta
deseablemente hacia el núcleo (verticalmente hacia abajo) para que
pueda introducirse el gas inerte.
No hay una limitación particular sobre la
cantidad de gas inerte a suministrar siempre y cuando el gas inerte
se suministre en una cantidad necesaria para disminuir un flujo
aumentado de gas atmosférico hacia el conducto 14. La cantidad de
gas inerte a suministrar puede ajustarse apropiadamente por ejemplo
proporcionando el puerto de suministro de gas 16 con una válvula de
control de flujo (no mostrada).
Además, es deseable proporcionar un medio de
refrigeración sobre la pared externa del conducto 14 para evitar
que la materia prima auxiliar, tal como el agente de ajuste de
atmósfera, que está cayendo dentro del conducto 14 se adhiera a la
pared interna del conducto 14. La localización del medio de
refrigeración no está limitada particularmente, por ejemplo el
conducto puede estar provisto total o parcialmente con un medio de
refrigeración. Sin embargo, es deseable proporcionar una camisa de
refrigeración 17 en una porción inferior del conducto como se
muestra en la Figura 12, porque dicha disposición hace posible
evitar más eficazmente que el agente de ajuste de atmósfera se
adhiera a una porción de pared interna del conducto situado
adyacente a la abertura del techo del horno.
La adherencia o deposición de las materias
primas auxiliares tales como un agente de ajuste de atmósfera puede
evitarse más eficazmente recubriendo la pared interna del conducto
con un agente anti-adhesión que puede evitar la
adherencia o deposición de dichas materias primas auxiliares. Por
ejemplo, puede formarse una capa de agente de
anti-adhesión 18 hecha de un fluoroplástico como se
muestra en la Figura 13. La localización y el espesor de la capa de
agente anti-adhesión no están particularmente
limitados. Aunque la pared interna del conducto puede formarse
total o parcialmente con dicha capa de agente
anti-adhesión, la capa de agente
anti-adhesión se forma deseablemente sobre una
porción inferior del conducto que se calentará a una mayor
temperatura.
El dispositivo de suministro que tiene
las características anteriores de acuerdo con la presente invención
puede usarse para cargar otras materias primas auxiliares tales como
un aditivo de ajuste del punto de fusión que se describirá más
adelante y un material óxido compuesto fundamentalmente por alúmina
para formar una capa protectora primaria así como el agente de
ajuste de atmósfera. La forma de dicha materia prima auxiliar no se
limita a polvo. La materia prima auxiliar puede estar en forma de
gránulos de pequeño tamaño o en forma de molienda que tiene un
tamaño de partícula más grande que la forma de polvo. También, el
dispositivo de suministro de acuerdo con la presente invención
puede usarse para cargar la materia prima (por ejemplo materia
prima en forma de polvo).
Un rasgo característico de la presente invención
consiste en que el grado de reducción del gas atmosférico se eleva
particularmente en la etapa de carburación-fusión
evitando de esta manera la re-oxidación del hierro
reducido y permitiendo que la carburación-fusión
transcurra eficazmente. Para que una serie de procesos desde
reducción en estado sólido hasta que se completa la
carburación-fusión-coalescencia
transcurra eficazmente, es deseable que la temperatura y el gas
atmosférico en cada etapa se controlen apropiadamente.
Específicamente, la temperatura en la etapa de
reducción en estado sólido se mantiene preferiblemente dentro del
intervalo entre 1200ºC y 1400ºC para no producir FeO fundido
mediante una reacción de reducción de fundido, mientras que
la temperatura en la etapa de
carburación-fusión-coalescencia se
mantiene deseablemente dentro del intervalo entre 1300ºC y 1500ºC.
Más preferiblemente, la temperatura en la etapa de reducción en
estado sólido se controla de manera que sea menor que la
temperatura en la etapa de
carburación-fusión-coalescencia en
50 a 200ºC.
El control sobre las condiciones del gas
atmosférico no se requiere tanto en la etapa de reducción en estado
sólido porque el gas atmosférico se mantiene altamente reductor
mediante una gran cantidad de gas CO producido por combustión del
material de carbono contenido en la materia prima formada en esta
etapa. En la etapa de
carburación-fusión-coalescencia y
posteriormente sin embargo el control apropiado del gas atmosférico
en el horno es crítico porque la cantidad de gas CO producido a
partir de la materia prima formada se reduce en gran medida y es
probable la re-oxidación por el gas oxidante
producido por combustión en el quemador.
Para ajustar apropiadamente la temperatura y la
composición del gas atmosférico de acuerdo con cada etapa que
transcurre del proceso de reducción por fusión, el horno de
reducción por fusión tiene deseablemente una estructura dividida en
dos o más divisiones con una pared de separación en la dirección de
movimiento del núcleo como se ha descrito anteriormente con
referencia a las Figuras 1 a 3. La división sobre el lado aguas
arriba y la división sobre el lado aguas abajo se usan como división
de reducción en estado sólido y división de
carburación-fusión-coalescencia
respectivamente, para permitir el control de la temperatura y la
composición del gas atmosférico en cada división independientemente
de la otra división. Aunque la Figura 3 ilustra un horno ejemplar
dividido en cuatro divisiones con tres paredes de separación para
permitir un control más preciso de la temperatura y de la
composición del gas atmosférico, es posible variar el número de
divisiones según se desee dependiendo de la escala o la estructura
del equipo de reducción por fusión usado.
El hierro metálico obtenido en el método
descrito anteriormente está sustancialmente libre de cualquier
componente de escoria que tenga una pureza muy alta de Fe.
Normalmente, dicho hierro metálico se suministra a un equipo de
fabricación de acero existente tal como un horno eléctrico o un
convertidor y se usa como fuente de hierro. Usando dicho hierro
metálico como materia prima del acero el contenido de azufre (S) en
su interior se reduce deseablemente tanto como sea posible. Se ha
realizado un estudio adicional para reducir el contenido de S de la
mena de hierro o el material de carbono en el proceso de producción
de hierro metálico en busca de hierro metálico que tenga un menor
contenido de S.
Como resultado, se ha descubierto que el
contenido de S del hierro metálico obtenido finalmente puede
reducirse al 0,10% o menor, más específicamente a aproximadamente
el 0,05% o menor mezclando intencionadamente una fuente de CaO
(incluyendo cal viva, cal apagada, carbonato cálcico o similares) en
la formación de materia prima formada que comprende mena de hierro
y material de carbono de manera que la basicidad (proporción
CaO/SiO_{2}) de todos los componentes de formación de escoria
incluyendo dichos componentes de formación de escoria como
componentes de la ganga contenidos en la mena de hierro supone un
valor en el intervalo de 0,6 a 1,8, más preferiblemente de 0,9 a
1,5.
Corcho o carbón, los usados más típicamente como
agente carbonoso reductor, normalmente tienen de aproximadamente el
0,2 al 1,0% de S y la mayor parte de dicho contenido de S se
incorporará al hierro metálico. En el caso en el que no se realice
dicho ajuste de basicidad por adición intencionada de la fuente de
CaO, la basicidad calculada a partir de los componentes de
formación de escoria contenidos en la materia prima formada es
general de 0,3 o menor aunque la basicidad varía dependiendo de la
clase o tipo de mena de hierro o un factor similar. Con dicha
escoria de baja basicidad, la inclusión de S (sulfuración) en hierro
metálico en la etapa de reducción en estado sólido o en la etapa
posterior de
carburación-fusión-coalescencia es
inevitable y aproximadamente el 85% del contenido total de S en la
materia prima formada se incorpora al hierro metálico. Esto da como
resultado finalmente la obtención de hierro metálico que tiene un
contenido de S del 0,1 al 0,2%, que es muy alto y que, por lo
tanto, tiene calidad degradada como producto acabado.
Sin embargo, se ha descubierto que si la
basicidad del componente que forma la escoria se ajusta a un valor
dentro de un intervalo de 0,6 a 1,8 añadiendo intencionadamente la
fuente de CaO en la formación de la materia prima formada como se
ha descrito anteriormente, ocurre la fijación de S en la escoria
producida como subproducto en la etapa de reducción en estado
sólido y la etapa de
carburación-fusión-coalescencia con
el resultado de que el contenido de S del hierro metálico
resultante puede reducirse en gran medida.
El mecanismo de disminución del contenido de S
parece ser tal que el S contenido en la materia prima formada
reacciona con el CaO para producir CaS (CaO+S = CaS), que se fija en
la escoria. En la situación de la técnica convencional en la que el
mecanismo de reducción por fusión de acuerdo con la presente
invención aún no se ha aclarado, se ha considerado que en el
proceso de reducción por fusión puede esperarse la desulfuración
por adición de CaO como en un proceso típico de desulfuración
térmica de metal. De acuerdo con el descubrimiento de los
inventores de la presente invención, sin embargo, el CaO contenido
en la escoria captura y fija el S en el proceso en el que se
permite que la fusión y coalescencia del hierro reducido y la
separación de la transcurran mediante carburación con el carbono
residual que permanece en el hierro reducido una vez completada la
reducción en estado sólido, reduciendo de esta manera
sustancialmente el contenido de S del hierro metálico
resultante.
Los solicitantes de la presente invención
consideran que dicho mecanismo de disminución del contenido de S
del hierro metálico es diferente de la desulfuración metálica en
caliente específica que utiliza escoria en contacto con CaO pero es
una reacción característica del caso en el que se realiza el método
de la presente invención. Por supuesto, si se asegura un contacto
suficiente entre el hierro fundido y la escoria fundida como
subproducto con calentamiento después de la
carburación-metalización del hierro reducido, puede
concebirse que la proporción del contenido de S en la escoria (% de
S) al contenido de S en el hierro metálico [% de S], es decir, la
proporción de distribución, se determina mediante la reacción
líquido (hierro fundido)-líquido (escoria fundida).
En la presente invención, sin embargo, un área de contacto
escoria-metal es muy pequeña como puede confirmarse
mediante la fotografía en la Figura 14 y, de esta manera no puede
esperarse mucho del efecto de disminución del contenido de S de
hierro metálico resultante de una reacción de equilibrio
escoria-metal que ocurre después de que se haya
completado la
carburación-fusión-coalescencia del
hierro reducido. Por lo tanto, el mecanismo de desulfuración basado
en la adición intencionada de CaO a la materia prima formada de
acuerdo con la presente invención se considera que consiste en la
reacción de captura de S característica del CaO que ocurre en el
proceso en el que transcurren la
carburación-fusión-coalescencia del
hierro reducido y la separación de la escoria y la acción que evita
la sulfuración contra el hierro metálico resultante de la reacción
de captura de S.
Aunque la cantidad de CaO añadir para ajustar la
basicidad debe determinarse dependiendo de la cantidad y
composición del componente de la ganga contenido en la mena de
hierro o similar, la clase y cantidad de material de carbono a
mezclar y factores similares, una cantidad convencional de CaO sobre
un contenido básico de CaO puro a añadir para ajustar la basicidad
del total de los componentes que forman la escoria a un valor dentro
del intervalo de 0,6 a 1,8 está dentro del intervalo de 2,0 a 7,0%,
más preferiblemente de 3,0 a 5,0% basado en la cantidad total de la
materia prima formada. En el caso en el que se usen cal viva
(Ca(OH)_{2}), carbonato cálcico (CaCO_{3}) o
similares, la cantidad de dicho material debe satisfacer la cantidad
anterior sobre un contenido básico de CaO puro. Se ha confirmado
que cuando la basicidad del componente que forma la escoria se
ajustó de aproximadamente 0,9 a 1,1 añadiendo CaCO_{3} en una
cantidad de por ejemplo el 4% a la materia prima formada, puede
asegurarse una tasa de desulfuración aparente tan alta como del 45
al 50%, y que cuando la basicidad del componente de formación de
escoria se ajustó a aproximadamente 1,2 a 1,5 añadiendo CaCO_{3}
en una cantidad de aproximadamente el 6% a la materia prima formada,
puede asegurarse una tasa de desulfuración aparente tal alta como
del 70 al 80%. La tasa de desulfuración aparente se determina
mediante la siguiente fórmula:
Tasa de
desulfuración aparente (%) = [contenido de S (%) en el hierro
metálico obtenido a partir de la materia prima formada
mezclada con CaO/contenido de S (%) en el hierro metálico
obtenido a partir de la materia prima formada no mezclada
con CaO] x
100.
El efecto de disminución del contenido de S
resultante de la adición de CaO se describe a continuación mediante
datos experimentales obtenidos usando un horno eléctrico con forma
de caja. La Figura 15 muestra un cambio en el contenido de S en un
experimento en el que se usó una materia prima preparada mezclando
mena de hierro, material de carbono, una pequeña cantidad de un
aglutinante (bentonita o similar) y una cantidad apropiada de CaO y
se realizó la reducción por fusión de acuerdo con el método de la
invención.
El gráfico de barras de la materia prima formada
seca en la Figura 15 indica que si el contenido de S de la materia
prima formada antes de experimentar la reducción por fusión se
supone del 100%, aproximadamente el 89% del contenido de S lo
aporta el material de carbono y aproximadamente el 11% lo aporta la
mena de hierro. Cuando esta materia prima formada se sometió a
reducción por fusión de acuerdo con el método de la invención,
aproximadamente el 85% del contenido de S permaneció en el hierro
reducido una vez completada la reducción en estado sólido descrita
anteriormente con referencia a la Figura 4 y aproximadamente el 12%
del contenido de S se retiró por evaporación del horno durante la
reducción en estado sólido. Cuando se usó una materia prima formada
no mezclada con ninguna fuente de CaO (la basicidad determinada a
partir de la composición del componente que forma escoria contenido
en la materia prima formada era 0,165), se descubrió que el 74,8%
del contenido de S se incorporó al hierro metálico obtenido
finalmente y el 10,2% del contenido de S fue capturado por la
escoria.
En contraste, cuando se usó una materia prima
formada mezclada con un 4,5% de fuente de CaO para ajustar la
basicidad del componente de formación de escoria del mismo a 1,15,
la cantidad de S incorporado en el hierro metálico disminuyó al
43,2% y la cantidad de S capturado por la escoria aumentó al 48,8%,
mientras que la cantidad de S retirado por evaporación en el horno
durante el proceso de producción disminuyó aproximadamente al 8%.
Cuando se usó una materia prima formada mezclada con un 5,0% de una
fuente de CaO para ajustar la basicidad del componente de formación
de escoria del mismo a 1,35, la cantidad de S incorporado en el
hierro metálico disminuyó al 19,7% y la cantidad de S capturado por
la escoria aumentó al 78,8%, mientras que la cantidad de S retirado
por evaporación en el horno durante el proceso de producción
disminuyó a aproximadamente el 1,5%.
Ahora que el experimento básico usando el horno
eléctrico con forma de caja confirmó que el ajuste de basicidad por
adición de una fuente de CaO es muy eficaz en la disminución del
contenido de S del hierro metálico, un experimento similar usando
un horno de demostración se realizó para investigar la influencia
cuantitativa de la basicidad sobre el efecto de disminución del
contenido de S del hierro metálico en el caso en el que basicidad
de la escoria se varíe de forma diferenciada variando la cantidad de
fuente de CaO a añadir. Los resultados se muestran en la Figura
16.
La Figura 16 muestra gráficamente la relación
entre la basicidad final de la escoria y el contenido de S de
hierro metálico que se obtiene como resultado cuando se varía la
cantidad de fuente de CaO añadida, en la que cada punto representa
un valor encontrado. La Figura 16 muestra también los resultados del
experimento básico usando el horno eléctrico con forma de caja
anterior como área sombreada. Como el experimento básico empleó un
sistema de calentamiento eléctrico en el que un gas inerte se usó
como gas atmosférico, el potencial de oxidación de la atmósfera era
pequeño, lo que dio como resultado una ventaja a la desulfuración
aparente. En el caso en el que el horno de demostración que utiliza
un quemador de combustión para el calentamiento, por otro lado, el
grado de reducción del gas atmosférico era menor que en el
experimento básico debido a que el gas de escape producido por la
combustión y el contenido de S del hierro metálico era mayor que el
resultado del experimento básico. Sin embargo, la tendencia de los
resultados obtenidos en este caso era seguida básica y
sustancialmente por los resultados del experimento básico. Como se
muestra, el contenido de S del hierro metálico en la región (A) que
representa el caso en el que no se añadió en absoluto ninguna fuente
de CaO se asumió de aproximadamente 0,120, mientras que el
contenido de S del hierro metálico en la región (B) que representa
el caso en el que la basicidad se ajustó a aproximadamente 1,0,
disminuyó a 0,050-0,080% y la tasa de sulfuración
aparente se supuso de aproximadamente el 33-59%.
Cuando la basicidad se aumentó adicionalmente a 1,5, se confirmó
que el contenido de S en el hierro metálico se redujo al 0,050% como
se muestra en la región (C).
Debe observarse que si la fuente de CaO se añade
hasta que la basicidad supone un 1,8 o mayor, la temperatura de
operación tiene que elevarse excesivamente debido a un aumento en el
punto de fusión de la escoria resultante. Dicha situación no es
preferible porque los desperfectos al horno se aceleran con una
desventaja en la economía del combustible y adicionalmente la
propiedad de coalescencia del hierro reducido empeora, dando como
resultado un hierro metálico granular más fino que tiene un valor
comercial menor.
Como resulta evidente a partir de estos
experimentos, cuando una cantidad apropiada de una fuente de CaO se
añade intencionadamente a la materia prima formada para elevar la
basicidad del componente de formación de escoria a aproximadamente
0,6 o mayor, la capacidad de captura de S de la escoria resultante
se potencia considerablemente de esta manera para reducir en gran
medida la cantidad de S a incorporar en el hierro metálico, dando
como resultado de esta manera un hierro metálico que tiene un
contenido de S reducido. Además, como se describe con referencia a
la Figura 15, la cantidad de S extraído del horno en forma de
SO_{x} o similares se reduce en gran medida, y de esta manera, la
contaminación atmosférica debida a dicho gas de escape puede
disminuirse y las restricciones de desulfuración, que se imponen si
dicho gas de escape se desulfura, pueden reducirse.
En el caso en el que la adición de la fuente de
CaO se realiza para disminuir el contenido de S del hierro
metálico, el punto de fusión de la escoria producida como un
subproducto puede disminuirse por adición de una cierta cantidad de
la fuente de CaO y, de esta manera, es probable la filtración de la
escoria de bajo punto de fusión, que puede provocar una erosión
o desgaste de los refractarios del núcleo. En la práctica de la
presente invención, sin embargo, una filtración indeseable de dicha
escoria subproducto puede minimizarse ya que se adopta el sistema
de calentamiento en dos etapas en el que las condiciones de
temperatura de la etapa de reducción en estado sólido y la etapa de
carburación-fusión-coalescencia se
ajusta dentro de los intervalos preferibles de 1200 a 1400ºC y de
1350 a 1500ºC, respectivamente, para permitir la reducción en
estado sólido que transcurre suficientemente a la temperatura menor
que la del punto de fusión de la escoria subproducto y después para
permitir la reducción de un FeO restante parcialmente y la
carburación-fusión-coalescencia del
hierro reducido que transcurre como se ha descrito
anteriormente.
De esta manera, la presente invención hace
posible obtener hierro metálico granular que tiene una pureza muy
alta de Fe sin provocar la re-oxidación del hierro
reducido ajustando el grado de reducción del gas atmosférico a 0,5
o mayor, preferiblemente 0,6 o mayor, más preferiblemente 0,7 o
mayor particularmente en la etapa de
carburación-fusión en la producción de hierro
metálico en la que la materia prima formada que comprende mena de
hierro y material de carbono se somete a reducción en estado sólido
y después a
carburación-fusión-coalescencia.
Adicionalmente, la presente invención puede disminuir el contenido
de S de dicho hierro metálico añadiendo intencionadamente CaO a la
materia prima formada para ajustar la basicidad del componente de
formación de escoria. Después de la solidificación por
refrigeración y después de la separación de la escoria solidificada,
el hierro metálico granular obtenido de esta manera puede usarse
como materia prima para fundir en diversos hornos de fabricación de
hierro o de fabricación de acero.
En la presente invención, el hierro metálico
retirado del horno de reducción por fusión se ha enfriado a una
temperatura menor que el punto de fusión del mismo aunque aún tiene
un estado de temperatura elevada de 800 a 1200ºC. La refrigeración
adicional del hierro metálico a una temperatura normal antes de
suministrarlo a un horno de fabricación de acero gasta la energía
térmica. Por lo tanto, es muy práctico reducir la pérdida de calor
si se construye una línea de producción total de fabricación de
hierro-fabricación de acero que se diseña para
suministrar dicho hierro metálico a alta temperatura como tal o a su
vez en un fundido calentando adicionalmente a un horno de
fabricación de acero para utilizar eficazmente el calor potencial
del hierro metálico.
Por supuesto, se conocen las siguientes
técnicas: una técnica tal que para ahorrar unidades de energía
eléctrica de un horno eléctrico o similar y mejorar la
productividad suministrando hierro reducido a alta temperatura,
obtenido mediante un proceso de producción de hierro reducido
conocido, a un horno de fabricación de acero adyacente tal como un
horno eléctrico sin refrigerar el mismo; un proceso de fabricación
de hierro-fabricación acero (Publicación
Internacional Nº 99/11826) en el que el hierro fundido se prepara
produciendo hierro reducido a alta temperatura en un horno de
producción de hierro reducido usando un material de carbono basado
en carbón y suministrar inmediatamente dicho hierro reducido a un
horno de fusión; y técnicas similares. Estas técnicas conocidas se
distinguen del proceso de producción total propuesto por la presente
invención en que producen lo que se denomina "hierro reducido"
que contiene una cantidad considerable de escoria originada de los
contenidos de ceniza y componentes de la ganga, óxido de hierro
resultante de la re-oxidación en la última etapa de
reducción y finalmente una gran cantidad de S si el hierro reducido
se produce usando un agente de reducción basado en carbón. En
contraste, el proceso de producción total de acuerdo con la presente
invención produce y usa hierro metálico separado completamente de
los componentes de escoria por
carburación-fusión-coalescencia.
Como la instalación de desulfuración en el horno
de refinado en el proceso de producción total usando hierro
metálico que tiene un contenido disminuido de S se mitiga
particularmente, es posible construir un sistema de producción que
sea muy útil y practicable como sistema en producción total de
fabricación de hierro-fabricación de acero
realizando la reducción por fusión de una fuente de hierro y el
refinado del fundido.
La Figura 17 es una vista explicativa que
ilustra un ejemplo de dicho sistema de producción total. En la
Figura 17, el proceso A es un proceso de fabricación de acero en el
que el hierro metálico sin la escoria producido mediante un horno
de reducción por fusión se enfría a una temperatura normal y después
se suministra en una cantidad apropiada como materia prima de
fabricación de acero a un horno de fabricación de acero tal como un
horno eléctrico; el proceso B se adapta para suministrar hierro
metálico en un estado de alta temperatura (800 a 1200ºC) a un horno
de fabricación de acero tal como un horno eléctrico localizado
adyacente al horno de reducción por fusión para producir de esta
manera las unidades de energía eléctrica necesarias para suministrar
calor; y el proceso C está adaptado para suministrar todo el hierro
metálico de alta temperatura producido por el horno de reducción
por fusión a un horno de fusión adyacente dedicado a la fusión por
calor del hierro metálico y después suministrar el hierro fundido a
un horno de fabricación de acero. Como el hierro metálico obtenido
de acuerdo con la presente invención está libre de escoria, tiene
una alta pureza de hierro y opcionalmente tiene un bajo contenido
de S si el hierro metálico se ha producido con la basicidad ajustada
para disminuir el contenido de S, el sistema de producción total
construido para usar dicho hierro metálico como materia prima para
la fabricación de acero hace posible producir acero fundido de una
calidad estabilizada con una productividad mayor reduciendo las
unidades de energía eléctrica de un horno eléctrico o similar o
mitigando las restricciones de desulfuración requeridas.
En el proceso de producción de hierro metálico
anterior en el que una materia prima formada compuesta por óxido de
hierro como fuente de hierro y un reductor carbonoso que sirve para
reducir el óxido del hierro se calienta en un núcleo móvil para
provocar que el óxido de hierro se reduzca en un estado sólido,
seguido de
carburación-fusión-coalescencia del
hierro reducido resultante para formar hierro metálico granular, que
posteriormente se retira del horno después de refrigerar, las
fluctuaciones de las condiciones de operación pueden provocar que
la escoria fundida se filtre y dicha escoria fundida sea responsable
en gran medida de una erosión o desgaste de los refractarios
del núcleo. Particularmente cuando el FeO fundido no reducido se
incluye en dicha escoria fundida, dicha erosión o desgaste
se hace más fuerte debido a la penetración y corrosión acortando de
esta manera sustancialmente la vida de los refractarios del
núcleo.
En vista de lo anterior, la presente invención
proporciona una técnica que minimiza una erosión o desgaste
de los refractarios del núcleo mientras que permite que las
porciones dañadas de los refractarios del núcleo se reparen por sí
mismas durante el funcionamiento del horno y si dicha pérdida
ocurre, hace posible prolongar en gran medida la vida de los
refractarios del núcleo y potenciar la operabilidad continua del
horno.
La presente invención se caracteriza porque se
produce hierro metálico, mientras que se forma una capa de depósito
que contiene escoria producida en el proceso de reducción por fusión
sobre los refractarios del núcleo para proteger los mismos.
La Figura 18 es una vista de sección esquemática
que ilustra una realización preferida de la presente invención.
Como se muestra, una capa protectora primaria 28 que comprende un
material de óxido compuesto principalmente por alúmina (o una
mezcla de menas que tienen una composición análoga a la escoria
producida como subproducto en el proceso de reducción por fusión, o
una escoria reciclada) se forma previamente sobre los refractarios
del núcleo 27 de un horno de reducción por fusión de tipo de núcleo
móvil en el comienzo de la producción, y las piezas de la materia
prima formada G se suministran sucesivamente sobre el núcleo
rotatorio (véase la Figura 18 (A)).
Como se describe con referencia a las Figuras 1
a 3, la materia prima formada se expone al núcleo desde el quemador
y el calor radiante durante su paso a través de la zona de reducción
por fusión Z_{1}, con el resultado de que el óxido de hierro en
la materia prima formada se convierte en hierro reducido por
reducción en estado sólido y posteriormente el hierro reducido se
calienta adicionalmente para provocar la carburación que actúa para
disminuir el punto de fusión del hierro producido, dando como
resultado hierro fundido. El hierro fundido obtenido de esta manera
coalesce y se convierte en hierro metálico granular Fe que tiene un
tamaño de grano relativamente grande mientras que se separa de la
escoria subproducto Sg. La escoria Sg coalesce también y, de esta
manera, el hierro metálico y la escoria Sg se separan entre sí
(véase la Figura 18B).
El hierro metálico granular Fe y la escoria Sg
se enfrían en una localización inmediatamente aguas arriba del
medio de descarga anterior y después se mueven a la
localización de un medio de descarga, que a su vez raspa el
hierro metálico granular Fe y la escoria Sg en un estado
solidificado de la superficie del núcleo. Este proceso no se
muestra.
La escoria fundida producida como subproductos
durante el proceso de reducción por fusión se unifica con la capa
protectora primaria 28 para formar una capa de depósito de escoria
T. Como el proceso de fusión-solidificación produce
hierro metálico granular fino Fe_{s} (en lo sucesivo en este
documento denominado "hierro particulado" según sea el caso)
que aún no se ha unido por coalescencia y crecido suficientemente y
escoria de alto punto de fusión Sg_{s} en cantidades
considerables, tales que el hierro particulado Fe_{s} y la escoria
Sg_{s} pasan a través del espacio entre el descargador 6 y la
superficie de la capa de depósito de escoria T y permanecen sobre
la superficie de la capa de depósito de escoria T o quedan
parcialmente apresados entre ellos y atrapados de manera forzosa en
la capa de depósito T (véase la Figura 18 (C)).
Si la producción continua se realiza en este
estado, el hierro particulado Fe_{s} y similares que permanecen
sobre o atrapados en la superficie de la capa de depósito de escoria
T se depositan gradualmente y se agrandan y de esta manera se hace
imposible expulsarlos.
De acuerdo con la presente invención, dicho
inconveniente debido a la deposición de hierro particulado Fe_{s}
y similares se evita raspando el hierro particulado Fe_{s} y
similares junto con una parte o toda la capa de depósito T en el
momento en el que la cantidad de hierro particulado Fe_{s} y
similares depositados sobre y atrapados en la capa de depósito T
alcanza un cierto nivel. De esta manera, la superficie de la capa de
depósito T sobre el núcleo se alisa como se muestra en la Figura 18
(D), dando como resultado una capa protectora lisa que comprende la
capa protectora primaria 28 formada en el comienzo de la producción
y la capa de depósito fina T que cubre la misma.
Cuando la producción se continua adicionalmente
en este estado y la capa de depósito de escoria T crece hasta un
cierto nivel de nuevo debido a la deposición y adherencia, la capa
de depósito T (o la capa de depósito T y parte de la capa
protectora 28) se retira intermitentemente o continuamente junto con
el hierro particulado Fe_{s} y similares. Realizando
repetidamente dicha operación con los intervalos apropiados la capa
protectora primaria formada en primer lugar 28 se renueva
gradualmente por el lado superior de la misma con la capa de
depósito de escoria T y finalmente la capa protectora primaria 29 se
sustituye en su mayor parte con la capa de depósito de escoria T,
dando como resultado un estado mostrado en la Figura 18 (E). De esta
manera, la superficie del núcleo se estabiliza en este estado. En
este caso, parte de la capa protectora primaria 28 permanece sobre
las superficies de los refractarios del núcleo 27 durante una
cantidad de tiempo considerable desde el inicio de la producción o
una pequeña porción de la capa protectora primaria 28 puede
permanecer sobre las superficies de los refractarios del núcleo 27
todo el tiempo en un cierto estado bajo el cual la capa de depósito
de escoria T se raspa.
Cuando la producción se continúa adicionalmente
en este estado, únicamente el lado de la superficie de la capa de
depósito T se renueva continuamente con la escoria producida como
subproducto en el proceso de reducción por fusión y, como
resultado, la superficie del núcleo se mantiene constantemente lisa
sin causar desperfectos a los refractarios del núcleo 27.
El espesor de la capa de depósito de escoria T
puede controlarse simplemente desplazando verticalmente el medio de
retirada de la capa de depósito (que puede servir también como
descargador 6 o puede proporcionarse por separado del mismo)
para ajustar el espaciado entre el medio de retirada y la superficie
del núcleo. Más específicamente, en el periodo inicial de la
producción, se realiza el control de manera que capa de depósito T
se hace gradualmente más gruesa desplazando gradualmente la posición
de la cuchilla del medio de retirada hacia arriba para ensanchar el
espaciado entre la cuchilla y la superficie de la capa de depósito
T, y en el momento en el que la cantidad de hierro particulado
Fe_{s} y similares que se adhiere y deposita sobre y en la capa
de depósito T ha aumentado hasta un cierto nivel, se ajusta un
espesor de la capa de depósito T a retirar o dejar según se desee
desplazando la cuchilla del medio de retirada hacia abajo a una
posición correspondiente a una profundidad de la capa de depósito T
a retirar. Repitiendo intermitente o continuamente dicho
desplazamiento hacia arriba y hacia abajo de la cuchilla con los
intervalos apropiados es posible mantener constantemente la
superficie de la capa de depósito lisa mientras que se evita la
deposición excesiva de hierro particulado Fe_{s} sobre y en la
capa de depósito T.
La Figura 19 ilustra esquemáticamente dichas
operaciones. Específicamente, la Figura 19 (A) ilustra la operación
que permite que la capa de depósito T se espese por desplazamiento
gradual de la posición de la cuchilla del descargador 6
hacia arriba, mientras que la Figura 19 (B) ilustra la operación de
la parte de retirada de la capa de depósito T junto con el hierro
particulado Fe_{s} desplazando la posición de la cuchilla del
descargador 6 hacia abajo a una posición correspondiente a
una profundidad de la capa de depósito T a retirar al mismo tiempo
que la cantidad depositada de hierro particulado Fe_{s} y
similares que permanecen sobre y atrapados en la capa de depósito T
ha aumentado a un cierto nivel.
Aunque la descripción anterior se refiere al
caso en el que la capa de depósito T se deja espesar gradualmente
desplazando gradualmente la posición de la cuchilla del
descargador 6 hacia arriba y, en el momento en el que la
cantidad de adherencia o depósito de hierro particulado Fe_{s} ha
aumentado a un cierto nivel, una porción superficial de la capa de
depósito T se retira a una profundidad deseada desplazando la
posición de la cuchilla del descargador 6 hacia abajo a una
posición correspondiente a una profundidad de la capa de depósito T
a retirar en un intervalo, es posible otro procedimiento de manera
que: el nivel de la capa de depósito al que funciona el horno se
predetermina en el comienzo de la producción; la cuchilla de raspado
del descargador 6 se ajusta a una posición correspondiente
al nivel predeterminado de la etapa de depósito para permitir que
la capa protectora primaria 28 se deposite a este nivel; y al mismo
tiempo cuando la penetración y corrosión de la capa protectora
primaria 28 y deposición de hierro particulado han transcurrido en
un cierto grado, la cuchilla de raspado se hace descender a un
intervalo para retirar una porción superficial de la capa de
depósito T.
Como se ha descrito anteriormente, el medio de
retirada de la capa de depósito de escoria puede servir también
como medio de descarga de hierro metálico Fe o puede
proporcionarse por separado. No hay una limitación particular sobre
el mecanismo específico y la construcción del medio de retirada, y
puede emplearse cualquier tipo de medio de retirada, por ejemplo de
tipo tornillo o de tipo raspador siempre y cuando el medio de
retirada tenga una función de retirar eficazmente parte o toda la
capa de depósito T mientras que alisa la capa protectora.
Adicionalmente, no hay una limitación particular sobre el medio
específico para desplazar verticalmente la posición de la cuchilla
del medio de retirada, y puede seleccionarse cualquier medio de
desplazamiento vertical conocido para usar según se desee.
De acuerdo con la presente invención, las
superficies de los refractarios del núcleo se protegen
constantemente mediante la capa protectora primaria 28 formada en
el comienzo de la producción y la capa de depósito T formada por la
deposición de escoria producida como subproducto durante los
procesos posteriores en la producción, y el hierro particulado que
se adhiere a o se deposita sobre la superficie del núcleo se expulsa
de la superficie del núcleo en la retirada de una porción de
superficie de la capa de depósito T periódicamente continuamente.
De esta manera, no ocurre un problema o inconveniente debido a una
deposición excesiva de hierro particulado.
Aunque la superficie de la capa de depósito de
escoria T esté algo dañada, dicha porción dañada se repara por sí
misma mediante la deposición de la escoria producida como
subproducto durante el funcionamiento del horno y, de esta manera,
la superficie del núcleo puede mantenerse liso semipermanentemente a
menos que ocurra un accidente inesperado. La Figura 20 es una vista
de sección esquemática que ilustra un proceso de
auto-reparación en el caso en el que la superficie
de la capa de depósito de escoria tenga una muesca. Cuando una
muesca Q se forma en la superficie de la capa de depósito T (véase
la Figura 20 (A)), la escoria del subproducto Sg junto con el
hierro particulado Fe_{s} y similares producidos en el proceso de
reducción por fusión del siguiente ciclo de producción se deposita
en la muesca Q (véase la Figura 20 (B)) y una porción superficial
de la capa de depósito T que contiene la escoria Sg y el hierro
particulado Fe_{s} depositado de esta manera se retira sobre el
lado aguas abajo alisándose de esta manera la superficie del núcleo
(véase la Figura 20 (C)). Como alternativa, una mezcla de mena o (o
escoria reciclada) cuya composición se ajusta para que sea
sustancialmente igual que la composición de la escoria subproducto
puede ponerse en la muesca Q para conseguir una reparación similar,
como se muestra en las Figuras 21 (A) a 21 (C).
Para que la superficie del núcleo se mantenga
constantemente lisa mediante la función de
auto-reparación de dicha escoria subproducto, es
deseable ejercer control para mantener el espesor de la capa de
depósito de escoria T dentro de un intervalo apropiado,
preferiblemente dentro del intervalo de varios milímetros a docenas
de milímetros.
Como material que forma la capa protectora
primaria 28, es más preferible un material óxido compuesto
principalmente por alúmina que tiene una mejor resistencia a la
erosión o al desgaste provocado por la escoria fundida
típica. Sin embargo, como el método de la presente invención
utiliza deposición de la escoria producida como subproducto durante
la producción, es posible usar una sustancia mineral que tenga una
composición análoga a dicho escoria subproducto o escoria
reciclada. Como la capa de depósito T se forma gradualmente sobre la
superficies de los refractarios del núcleo a partir de la etapa
inicial de la producción, puede obtenerse un efecto protector
suficiente de los refractarios del núcleo formando la capa
protectora primaria 28 en una cantidad mínima requerida para
proteger a los refractarios del núcleo en primer lugar y permitir
que la escoria subproducto se deposite sobre los mismos con el
tiempo. Aunque es probable reemplazar la capa protectora primaria 28
formada al comienzo de la producción con la capa de depósito T de
la escoria subproducto sustancialmente totalmente en una producción
continua a largo plazo en particular, aún se presenta un efecto
protector suficiente de los refractarios del núcleo.
No hay limitación particular sobre el tamaño del
material que forma la capa protectora primara. Sin embargo, el
material preferiblemente tiene un tamaño menor, deseablemente en
forma de polvo debido a que los constituyentes sólidos de gran
tamaño del material definen zonas despejadas que es probable que
permitan que cualquier materia fundida fluya hacia abajo y entre en
contacto con los refractarios del núcleo. Por consiguiente, el
tamaño preferible de material es de 4 mm o menor, más
preferiblemente de 2 mm o menor.
El material que forma la capa protectora
primaria se carga preferiblemente sobre el núcleo usando el
dispositivo de suministro para suministrar las materias
primas auxiliares de acuerdo con la presente invención porque el
uso del dispositivo de suministro hace posible formar un capa
protectora primaria que tiene un espesor uniforme en la dirección
de la anchura del núcleo y es continua en la dirección del
movimiento del núcleo.
En el caso en el que caso de que el punto de
fusión de una porción superficial de la capa de depósito de escoria
T se sustituya gradualmente con escoria fundida o semifundida
producida como subproducto en el proceso de reducción por fusión
como se ha descrito anteriormente sea demasiado bajo, el hierro
metálico granular resultante que tiene una alta gravedad específica
se hunde en la capa de depósito T y de esta manera se hace difícil
su expulsión. Por esta razón, la dureza de la capa de depósito T se
mantiene deseablemente en un grado tal que no permita que dicho
hierro metálico granular se hunda en la capa de depósito T. Para
ello, la composición del componente que forma escoria a incorporar
en la materia prima formada puede ajustarse en la preparación de la
materia prima formada de manera que se producirá como subproducto la
escoria que tiene un punto de fusión deseado. Sin embargo, cuando
el punto de fusión de la escoria subproducto es demasiado alto, el
hierro metálico resultante de la reducción en estado sólido se hace
difícil de separar de la escoria subproducto en la etapa de
separación de fundido. Esto es responsable en gran medida de
una disminución en la pureza del hierro metálico como producto.
En búsqueda de una solución a este problema, se
ha realizado un estudio para impedir que el hierro metálico se
hunda en la capa de depósito tanto como sea posible elevando el
punto de fusión de la capa de depósito de escoria T a renovar,
mantenido el punto de fusión de la escoria subproducto relativamente
bajo. Como resultado, se ha descubierto que la adición de un
aditivo de ajuste del punto de fusión que sirve para elevar el punto
de fusión del depósito a la porción superficial de la capa de
depósito de la escoria T es eficaz. Específicamente, cuando dicho
aditivo de ajuste del punto de fusión se añade a la porción
superficial de la capa de depósito T intermitentemente o
continuamente en una localización deseada, el punto de fusión de la
capa de depósito T se eleva incluso si la escoria subproducto tiene
un bajo punto de fusión y, de esta manera, la capa de depósito T se
hace más dura, evitando de esta manera que el hierro metálico
granular se hunda en la capa de depósito tanto como sea
posible.
Aunque la clase de aditivo de ajuste del punto
de fusión a usar difiera dependiendo de la composición de escoria
subproducto, los ejemplos de aditivos de ajuste del punto de fusión
preferidos incluyen un material óxido que comprende alúmina y
material óxido que comprende magnesia. Dichos aditivos preferidos
pueden usarse solos o en combinación de dos o más de los
mismos.
Dicho aditivo de ajuste del punto de fusión
puede usarse en una cantidad apropiada dependiendo de la composición
de la escoria subproducto en cualquier localización sin limitación.
Normalmente, el aditivo de ajuste del punto de fusión se carga
periódica o continuamente sobre la capa de depósito de escoria T en
una localización adyacente al punto de carga de materia prima
formada o en una localización adecuada en la zona de reducción por
fusión. Aunque la manera de cargar el aditivo no se limita a ello,
es deseable el uso del dispositivo de suministro para
suministrar las materias primas auxiliares de acuerdo con la
presente invención.
\newpage
También es eficaz para obtener el mismo el
resultado anterior un método de refrigeración tal que se refrigera
la capa de depósito de escoria T desde el lado inferior del núcleo
mediante una camisa de refrigeración o pulverizando gas de
refrigeración para provocar que la capa de depósito T solidifique a
una dureza tal que evite que el hierro metálico se hunda en la capa
de depósito T. Dicha refrigeración desde el lado inferior del
núcleo se emplea para facilitar la solidificación de la capa de
depósito T porque los obstáculos para reducir el calentamiento del
óxido de hierro provocado por la refrigeración pueden disminuirse
mediante dicho método de refrigeración. Como el óxido de hierro se
calienta y se reduce mediante el calor generado por la combustión
provocada por un quemador montado sobre una superficie de la pared
del horno de reducción por fusión y el calor radiante por encima
del núcleo como se ha descrito anteriormente, no se teme que la
eficacia de reducción-fusión se vea afectada
sustancialmente incluso si la capa de depósito de escoria T sobre la
superficie del núcleo se enfría de manera forzada desde el lado
inferior del núcleo en el proceso de reducción.
Como se ha descrito anteriormente, la retirada
de un exceso de la capa de depósito de escoria T se consigue
mediante el medio de descarga que sirve también como
descargador de hierro metálico granular obtenido como
producto o mediante el medio de retirada dedicado a la retirada de
dicho exceso de capa de depósito de escoria. En la minimización de
la carga impuesta sobre dicho medio de descarga o medio de
retirada y haciendo que la superficie resultante de la retirada tan
lisa como sea posible, es deseable, que la temperatura se controle
para que la capa de depósito de escoria asuma un estado coexistente
sólido-líquido como un sorbete en el momento de la
retirada mediante raspado. El medio para realizar dicho control de
temperatura es, por ejemplo, la refrigeración del lado inferior del
núcleo mediante una camisa de refrigeración o pulverizando un gas de
refrigeración.
Como el depósito de escoria que se raspa de la
capa de depósito de escoria contiene una cantidad considerable de
hierro particulado así como de componente de escoria y dicho hierro
particulado tiene una alta pureza de hierro, dicho hierro
particulado se recoge preferiblemente junto con el hierro metálico
producto separando el hierro particulado del depósito de escoria
raspado usando cualquier medio deseado tal como un separador
magnético.
En otro modo más de la presente invención es
eficaz que el agente de ajuste de atmósfera se pulverice finamente
sobre la capa protectora 28 o la capa de depósito de escoria T antes
de que se cargue la materia prima formada. Facilitando la reducción
en estado sólido calentando mientras se evita que el hierro reducido
se re-oxide por los gases oxidantes (incluyendo
CO_{2} y H_{2}O) resultantes de la combustión para
calentamiento, elevando el potencial de reducción de la atmósfera
en el horno, particularmente de la atmósfera presente en las
proximidades de la materia prima formada es eficaz. Pulverizando el
agente de ajuste de atmósfera sobre la superficie del núcleo como
en el caso anterior el potencial de reducción de la atmósfera en el
horno se mantiene alto facilitando eficazmente de esta manera una
reducción-fusión evitándose la
re-oxidación del hierro reducido. Además, el agente
de ajuste de atmósfera actúa también para inhibir la adherencia de
hierro metálico a la capa de depósito de escoria T y de esta manera
facilitar la liberación de hierro metálico granular desde la
superficie del núcleo haciendo más suave de esta manera la expulsión
del mismo.
Las Figuras 22 (A) a 22 (E) son vistas de
sección esquemática que ilustran como transcurre la
reducción-fusión y como se consigue la
auto-reparación del núcleo en el caso en el que el
agente de ajuste de atmósfera se pulverice sobre el núcleo. Este
caso no es sustancialmente diferente del caso mostrado en las
Figuras 18 (A) a 18 (B) excepto que la capa de agente de ajuste de
atmósfera C_{L} se forma sobre la capa de depósito de escoria T y
la materia prima formada G se pone sobre la misma.
Las Figuras 23 (A) y 23 (B) son vistas de
sección esquemática que ilustran cómo el núcleo se repara en el
caso en el que el agente de ajuste de atmósfera C_{L} se pulverice
sobre el núcleo. Este proceso transcurre de la siguiente manera. El
agente de ajuste de atmósfera C_{L} se pulveriza en primer lugar
sobre la capa de depósito de escoria T y después la materia prima
formada G se carga sobre la capa del agente de ajuste de atmósfera
seguido de la reducción por fusión de la materia prima formada
(véase la Figura 23 (A)). Cuando la cantidad depositada de hierro
particulado Fe_{s} y similares en y sobre la capa de depósito de
escoria T y la capa de agente de ajuste de atmósfera C_{L}
aumenta en un cierto grado, la cuchilla se hace descender como se
muestra en la Figura 23 (B) para retirar la porción de superficie de
la capa de depósito de escoria T que acumula hierro particulado
Fe_{s} junto con el agente de ajuste de atmósfera C_{L}
allanando de esta manera la capa de depósito de escoria T
horizontalmente. Posteriormente, el agente de ajuste de atmósfera
C_{L} se carga de nuevo a un espesor predeterminado desde el
dispositivo de suministro de materia prima auxiliar 9 antes
de que el núcleo alcance la posición de suministro de materia prima
mediante su rotación, y después la materia prima formada G se carga
de nuevo. De esta manera puede obtenerse una producción continua.
Durante la carga o suministro del agente de ajuste de atmósfera se
recomienda el uso del dispositivo de suministro
anterior.
Aunque no hay limitación particular sobre el
espesor de la capa de agente de ajuste de atmósfera C_{L} a
pulverizar, un espesor muy pequeño será suficiente para elevar
eficazmente el potencial de reducción de la atmósfera presente en
las proximidades de la materia prima formada o para facilitar la
liberación del hierro metálico granular de la superficie del
núcleo. Normalmente, la capa de agente de ajuste de atmósfera
C_{L} que tiene un espesor de aproximadamente 1 a 10 mm o menor
sirve para este propósito. Como método prácticamente simple y
eficaz, se recomienda que la cantidad apropiada del aditivo de
ajuste del punto de fusión anterior se mezcle con el agente de
ajuste de atmósfera C_{L} para obtener el efecto de elevar el
punto de fusión de la capa de depósito de escoria T en combinación
con los efectos anteriores del agente de ajuste de atmósfera
C_{L}.
En lo sucesivo en este documento, la presente
invención se describirá específicamente en su constitución y
ventajas a modo de ejemplos. No es necesario decir que la presente
invención no se limita a los siguientes ejemplos y que puede
realizarse cambiando o modificando estos ejemplos siempre y cuando
dichos cambios y modificaciones satisfagan el contexto de esta
memoria descriptiva. Por supuesto, dichos cambios o modificaciones
están dentro del alcance técnico de la presente invención.
Una materia prima formada que tiene un diámetro
de aproximadamente 19 mm se preparó mezclando homogéneamente mena
de hierro hematita, como fuente de hierro, carbón y una pequeña
cantidad de un aglutinante (bentonita) y esta materia prima formada
se usó para producir hierro metálico. Específicamente, la materia
prima formada se cargó en un horno de fusión de por reducción de
tipo de núcleo rotatorio como se muestra en las Figura 1 a 3 y la
temperatura de la atmósfera en el horno se ajustó a aproximadamente
1350ºC para permitir que la reducción en estado sólido
transcurriera hasta que se alcanzó una tasa de metalización de
aproximadamente el 90%. Después de esta reducción en estado sólido,
la materia prima formada se transfirió a una zona de
carburación-fusión-coalescencia en
la que la temperatura atmosférica se ajustó a 1440ºC para provocar
la carburación-fusión-coalescencia
del hierro y la separación de la escoria subproducto, dando de esta
manera un hierro metálico sin escoria.
En este caso una capa de carbón granular que
tenía un diámetro de partícula de 2 mm o menor que servía como
agente de ajuste de atmósfera se formó previamente a un espesor de
aproximadamente 5 mm sobre el núcleo antes de que el material
formado se cargara de manera que el grado de reducción del gas
atmosférico en la etapa de carburación-fusión
coalescencia suponía un valor dentro del intervalo entre 0,60 y
0,75. La Figura 24 muestra la formulación de la materia prima, la
composición de hierro reducido una vez completada la reducción en
estado sólido, la composición del hierro metálico obtenido
finalmente, la composición de la escoria reducida y similares en
este proceso de producción.
El hierro metálico separado sustancialmente
completamente de la escoria por fusión-coalescencia
se transfirió a una zona de refrigeración y se refrigeró a 100ºC
para solidificar allí, seguido de expulsión del hierro metálico
solidificado de esta manera mediante un medio de descarga. El
hierro metálico obtenido de esta manera, la escoria subproducto y
el material de carbono en exceso se analizaron respecto a su
proporción de producción y composiciones respectivas.
Adicionalmente, de acuerdo con el análisis de la composición del
hierro reducido muestreada del horno de reducción por fusión justo
antes de la etapa de carburación-fusión, la tasa de
metalización era de aproximadamente el 90% y la cantidad de carbono
residual era del 4,58%. El periodo de tiempo desde la carga de la
materia prima formada en el horno a la retirada del hierro metálico
desde el horno era de aproximadamente 9 minutos, que es muy corto,
y el hierro metálico resultante contenía C en una cantidad del
2,88%, Si en una cantidad del 0,25% y S en una cantidad del 0,17%.
De esta manera, fue posible separar el hierro metálico de la
escoria subproducto. La apariencia del hierro metálico obtenido
finalmente se muestra en la Figura 25 (fotografía).
Una materia prima formada que tenía un diámetro
de aproximadamente 19 mm se preparó mezclando homogéneamente mena
de hierro magnetita como fuente de hierro, carbón, una pequeña
cantidad de un aglutinante (bentonita) y CaCO_{3} en una cantidad
del 5% para ajustar la basicidad de la escoria y granular la
mezcla.
La materia prima formada se cargó sobre el
núcleo sobre el que se había pulverizado una capa de carbón granular
(diámetro de partícula medio: aproximadamente 3 mm) como agente de
ajuste de atmósfera, y la temperatura de la atmósfera en el horno
se mantuvo a aproximadamente 1350ºC como en el Ejemplo 1 para
permitir que transcurriera la reducción en el estado sólido hasta
alcanzar una tasa de metalización de aproximadamente el 100%.
Después de esta reducción en estado sólido, la materia prima
formada se transfirió a la zona de fusión en la que la temperatura
atmosférica se ajustó a 1425ºC para provocar la
carburación-fusión-coalescencia del
hierro y la separación de la escoria subproducto, dando de esta
manera un hierro metálico sin escoria. La Figura 26 muestra la
formulación de la materia prima, la composición de hierro reducido
una vez completada la reducción en estado sólido, la composición
del hierro metálico obtenido finalmente, la composición de la
escoria resultante y similares en este proceso de producción.
El hierro metálico sustancialmente completamente
separado de la escoria por fusión y coalescencia se transfirió a la
zona de refrigeración y se refrigeró a 100ºC para solidificación en
la misma, seguido de expulsión del hierro metálico solidificado de
esta manera mediante un medio de descarga. El hierro metálico
obtenido de esta manera, la escoria subproducto y el exceso de
material de carbono se analizaron para su proporción de producción
y composiciones respectivas. Adicionalmente, de acuerdo con el
análisis de la composición de hierro reducido muestreada del horno
de reducción por fusión justo antes de la etapa de
carburación-fusión, la tasa de metalización era de
aproximadamente el 92,3% y la cantidad de carbono residual era del
3,97%. El periodo de tiempo desde la carga de la materia prima
formada al horno a la retirada de hierro metálico desde el horno
fue de aproximadamente 8 minutos, que es muy corto y el hierro
metálico resultante contenía C en una cantidad del 2,10% Si en una
cantidad del 0,09% y S en una cantidad del 0,065%. Como la fuente de
CaO se añadió a la materia prima formada para disminuir el
contenido de S del hierro metálico resultante en este experimento,
la disminución potenciada del contenido de S efectuada se obtuvo
como resultado comparado con el Ejemplo 1.
Aunque se temía que se filtrara la escoria
fundida en la última mitad de la etapa de reducción en estado sólido
porque el punto de fusión de la escoria subproducto había
disminuido por la adición de la fuente de CaO, no ocurrió ninguna
erosión o desgaste problemático de los refractarios del
núcleo debido a la filtración de escoria fundida ya que se adoptó
el sistema de calentamiento en dos etapas en el que la temperatura
en la etapa de reducción en estado sólido se estableció entre 1200
y 1400ºC para proporcionar hierro reducido que tenía una tasa de
metalización superior en la etapa de reducción en estado sólido y
después la temperatura se elevó a un valor entre 1350 a 1500ºC, y
como la capa de carbón en polvo servía como agente de ajuste de
temperatura se pulverizó sobre la superficie del núcleo.
De acuerdo con las observaciones microscópicas
detalladas del hierro producido mostrado en la última etapa de
reducción en estado sólido, se confirmó que una alta concentración
de Fe-(Mn)-S estaba presente sobre la superficie
del hierro metálico muestreado del Ejemplo 1 en el que no se añadió
ninguna fuente de CaO y este Fe-(Mn)-S se incorporó
después al hierro fundido en la etapa de
carburación-fusión mientras que en el Ejemplo 2, en
el que se añadió la fuente de CaO, la mayor parte del S reaccionó
con y se fijó mediante la fuente de CaO en la última de reducción
en estado sólido inhibiendo de esta manera la incorporación de S en
el hierro fundido en la etapa de
carburación-fusión.
Se realizó un experimento adicional como en el
experimento anterior excepto que se usó polvo de carbón más fino
que tenía un tamaño de partícula de 2,0 mm o menos como agente de
ajuste de atmósfera. El hierro metálico obtenido en este
experimento se confirmó que contenía S en una cantidad disminuida al
0,032%.
Usando una materia prima formada que tenía un
tamaño de partícula de 19 a 20 mm y mezclada con caliza en una
cantidad del 5%, la reducción en estado sólido y la
carburación-fusión-coalescencia se
realizaron de la misma manera que en el Ejemplo 2 para producir
hierro metálico granular. Este hierro metálico se enfrió a 800ºC y
se retiró del horno. A su vez, el hierro metálico mantenido a la
misma temperatura se cargó en un horno eléctrico junto con recortes
de hierro como fuente de hierro y se fundió en su interior. La
proporción de hierro metálico en la cantidad total de fuentes de
hierro usada fue de aproximadamente el 40%, siendo el resto
recortes de hierro.
Como resultado, se confirmó que el consumo de
energía eléctrica del horno eléctrico se redujo en aproximadamente
68 kWh/t (15%) comparado con el caso en el que el horno eléctrico
consumía 448 kWh/t en la fusión de la materia prima compuesta por
recortes de hierro únicamente y que la productividad era de
aproximadamente el 14% mejorada mediante un tiempo de fusión
acortado. Se confirmó adicionalmente que el hierro metálico contenía
S en una cantidad disminuida al 0,018%, que era sustancialmente
igual al contenido de S del acero fundido pretendido y, de esta
manera, las restricciones de desulfuración impuestas sobre el horno
eléctrico podrían mitigarse en gran medida y podría asegurarse una
producción estabilizada y eficaz. Además, como el hierro metálico
estaba sustancialmente libre de escoria, el uso de hierro metálico
permitía la producción de acero fundido de una mayor calidad con
menos inclusiones de impureza.
Ejemplo Comparativo
1
Se realizó un experimento para producir hierro
metálico granular de la misma manera que en el Ejemplo 1 excepto
que el ajuste de la atmósfera se realizó de manera que el grado de
reducción del gas atmosférico en la zona de
carburación-fusión que permitía la carburación y
fusión del hierro reducido particulado sustancialmente acabado con
reducción en estado sólido suponía un valor dentro del intervalo de
0,35 a 0,45. El hierro metálico resultante de este experimento era
de un valor comercial inferior porque tenía forma de concha con un
escoria parcialmente enredada en su interior como se muestra en la
Figura 27 y tenía una pureza de Fe tan baja como aproximadamente el
90% o menor y un bajo contenido de C (aproximadamente el 0,7% o
menor).
Como resulta evidente a partir de estos
resultados, cuando el grado de reducción de la atmósfera en la etapa
de carburación-fusión-coalescencia
es menor de 0,5, no puede obtenerse hierro metálico granular que
tenga una alta pureza de Fe porque: el carbono no residual era
consumido por el gas atmosférico; el hierro reducido fino y activo
es susceptible de re-oxidación; la fusión del hierro
reducido es difícil a 1500ºC o menor debido a una carburación
insuficiente; y la separación de la escoria subproducto no
transcurre eficazmente.
Se suministró un agente de ajuste de atmósfera
(polvo que contenía un material carbonoso) sobre un núcleo 1 de un
horno de tipo de núcleo móvil usando un dispositivo de
suministro 10 como se muestra en la Figura 9 para formar una
capa de agente de ajuste de atmósfera. Posteriormente, una materia
prima en polvo de hierro reducido preparada mezclando al menos un
reductor carbonoso y una sustancia que contiene óxido de hierro se
suministró sobre la materia prima auxiliar (capa de agente de ajuste
de atmósfera) para no entrar en contacto directo con el núcleo 1.
La materia prima en polvo se sometió después a reducción en estado
sólido a una temperatura elevada y el hierro metálico resultante de
la reducción en estado sólido se fundió mediante calentamiento
posterior para provocar la separación de al menos aquellos
componentes de la escoria contenida en la materia prima y la
coalescencia del hierro metálico fundido en hierro granular.
Con el método de producción de hierro reducido
de acuerdo con el Ejemplo 4 de la presente invención, una capa fina
y continua de un agente de ajuste de atmósfera puede formarse a un
espesor uniforme sobre el núcleo 1 mediante el dispositivo de
suministro de material prima 10 y, de esta manera, puede
obtenerse hierro granular homogeneizado de calidad mejorada con un
mayor rendimiento con menos coste. Además, dicha capa fina y
continua de agente de ajuste de atmósfera formada a un espesor
uniforme sobre el núcleo 1 permite alcanzar una mayor tasa de
metalización mientras se protege el núcleo 1, además, como es
posible suministrar el agente de ajuste de atmósfera en una
cantidad mínima requerida, puede evitarse el derrochar el polvo que
contenía material carbonoso, mientras que al mismo tiempo puede
evitarse que el hierro reducido se haga heterogéneo debido a las
diferencias en el núcleo 1.
En el caso en el que el horno de tipo de núcleo
móvil 11 sea de tipo rotatorio, hay una diferencia de la velocidad
de movimiento entre el lado de la circunferencia interna y el lado
de circunferencia externa del núcleo que puede provocar que el gas
atmosférico en el horno fluya de distinto modo a diferentes
velocidades. Sin embargo, el proceso de acuerdo con este ejemplo
muestra un excelente efecto para evitar las variaciones en el estado
reducido del hierro en la materia prima formada debido a dichas
diferencias.
En el Ejemplo 4, la capa de agente de ajuste de
atmósfera se formó sobre el núcleo 1 suministrando el agente de
ajuste de atmósfera al mismo usando materia prima en polvo del
dispositivo de suministro de hierro reducido 10 de acuerdo
con la realización 1 y después una capa de materia prima formada se
formó sobre el núcleo 1 suministrando la materia prima en polvo. El
dispositivo de suministro de materia prima 10 puede
sustituirse con un dispositivo de suministro de materia
prima que tiene un conducto de suministro no dividido con un panel
de división o cualquier otro de los dispositivos de
suministro de materia prima de acuerdo con cualquiera de las
realizaciones de la presente invención. Incluso si se suministra un
polvo mixto que comprende materia prima en polvo de hierro reducido
preparada mezclando al menos un polvo que contiene óxido de hierro y
un polvo que contiene material carbonoso, y un polvo que contiene
material carbonoso, puede esperarse que resulte un cierto
efecto.
Por supuesto, la materia prima a suministrar
puede estar, al menos en forma de pequeño aglomerado o en forma de
gránulo de pequeño tamaño así como en forma de polvo.
En el método de producción de hierro reducido de
acuerdo con este ejemplo, se usó el dispositivo de suministro
10 mostrado en la Figura 9. En primer lugar, el polvo que contiene
material carbonoso se pulverizó sobre el núcleo 1 del horno de tipo
de núcleo móvil 11 para formar una capa de polvo que contenía
material carbonoso sobre el núcleo 1.
Posteriormente, una materia prima en polvo de
hierro reducido preparada mezclando al menos un reductor carbonoso
y una sustancia que contenía óxido de hierro se suministró para
formar una capa de la misma sobre el núcleo 1 para que no entre en
contacto directo con el núcleo 1. La materia prima en polvo de
hierro reducido se sometió después a reducción en estado sólido a
una temperatura elevada, y el hierro metálico resultante de la
producción en estado sólido se fundió mediante el calentamiento
posterior para provocar la separación de al menos aquellos
componentes de la escoria contenidos en la materia prima en polvo,
seguido de la expulsión del hierro fundido que se había separado de
los componentes de la escoria a través del puerto de expulsión del
hierro fundido.
El puerto de expulsión de hierro fundido
proporcionado sobre el núcleo 1 del horno de tipo de núcleo móvil
comprende, por ejemplo, un hueco para recoger y almacenar hierro
fundido, un orificio para expulsar hierro fundido localizado en la
porción inferior del hueco, y un distribuidor cilíndrico localizado
bajo el orificio de expulsión de hierro fundido.
El alcance de la presente invención incluye
también el caso en el que un polvo que contiene material carbonoso
se suministra sobre el núcleo 1 mediante el dispositivo de
suministro de materia prima 10 para formar una capa del polvo
que contiene material carbonoso sobre el núcleo 2, y gránulos de
tamaño medio o grande formados a partir de una materia prima de
hierro introducida que comprende un polvo mixto obtenido mezclando
un polvo que contiene óxido de hierro y un polvo que contiene
material carbonoso se suministran sobre la capa de polvo que
contiene material carbonoso mediante otro dispositivo de
suministro.
Como puede entenderse claramente a partir de lo
anterior, el Ejemplo 5 es similar al Ejemplo 4 excepto que el
Ejemplo 4 se refiere a la producción de hierro granular mientras que
el Ejemplo 5 se refiere a la producción de hierro fundido y, de
esta manera, el Ejemplo 5 puede proporcionar ventajas similares a
las del Ejemplo 4. Como en el Ejemplo 4, el dispositivo de
suministro de materia prima 10 puede sustituirse con un
dispositivo de suministro de materia prima que tiene un
conducto de suministro no dividido con un panel de división o uno
cualquiera de los dispositivos de suministro de materia prima
de acuerdo con las realizaciones mostradas en las Figuras 10 a 12.
Incluso si se suministra una mezcla de polvo que comprende una
materia prima en polvo de hierro reducido preparada mezclando al
menos un polvo que contiene óxido de hierro y un polvo que contiene
material carbonoso, y un polvo que contiene material carbonoso,
puede esperarse que resulte un cierto efecto. Similarmente, incluso
si sólo se suministra la materia prima en polvo de hierro reducido
preparada mezclado al menos un polvo que contiene óxido de hierro y
un polvo que contiene material carbonosa, puede esperarse que
resulte un cierto efecto.
Por supuesto, la materia prima a suministrar
debe estar en forma de gránulos de pequeño tamaño.
Un agente de ajuste de atmósfera (polvo que
contiene un material carbonoso) se suministró sobre un núcleo 1 de
un horno de tipo de núcleo móvil usando un dispositivo de
suministro 10 como se muestra en la Figura 9 para formar una
capa de agente de ajuste de atmósfera. Posteriormente, una materia
prima formada (gránulo) preparada mezclando al menos un reductor
carbonoso y una sustancia que contiene óxido de hierro se suministró
sobre la materia prima auxiliar (capa de agente de ajuste de
atmósfera) usando otro dispositivo de suministro como se
muestra en la Figura 9 (no mostrado) para que no entre en contacto
directo con el núcleo 1. La materia prima formada se sometió
después a reducción en estado sólido a una temperatura elevada y el
hierro metálico resultante de la reducción en estado sólido se
fundió mediante calentamiento posterior para provocar la separación
de al menos aquellos componentes de la escoria contenidos en la
materia prima y coalescencia del hierro metálico fundido en hierro
granular.
Con el método de producción de hierro reducido
de acuerdo con el Ejemplo 6 de la presente invención, puede
formarse una capa fina y continua de agente de ajuste de atmósfera a
un espesor uniforme sobre el núcleo 2 mediante el dispositivo de
suministro de materia prima 10 y, de esta manera, el hierro
granular homogeneizado de calidad mejorada puede obtenerse con un
mayor rendimiento con menos coste. Además, dicha capa fina y
continua de agente de ajuste de atmósfera formada a un espesor
uniforme sobre el núcleo 1 permite alcanzar una mayor tasa de
metalización mientras que se protege el núcleo 1. Además, como es
posible suministrar el agente de suministro de atmósfera en una
cantidad mínima requerida, puede evitarse el derrochar el polvo que
contiene materia carbonosa, mientras que al mismo tiempo puede
evitarse que el hierro reducido se haga heterogéneo debido a las
diferencias sobre el núcleo 1.
En el caso en el que el horno de tipo de núcleo
móvil 11 sea de tipo rotatorio, hay una diferencia en la velocidad
de movimiento entre el lado de la circunferencia interna y el lado
de circunferencia externa del núcleo que puede provocar que el gas
atmosférico en el horno fluya de distinto modo a diferentes
velocidades. Sin embargo, el proceso de acuerdo con este ejemplo
obtiene un excelente efecto al evitar variaciones en el estado
reducido del hierro en la materia prima formada debido a dichas
diferencias.
En el Ejemplo 6, la capa de agente de ajuste de
atmósfera se formó sobre el núcleo 1 suministrando el agente de
ajuste de atmósfera al mismo usando el dispositivo de
suministro de materia prima 10 de acuerdo con la realización 1
y después una capa de materia prima formada se formó sobre el núcleo
1 suministrando la materia prima formada. El dispositivo de
suministro de materia prima 10 puede sustituirse con un
dispositivo de suministro de materia prima que tenga un
conducto de suministro no dividido con un panel de división o
cualquier otro dispositivo de suministro de materia prima de
acuerdo con cualquiera de las realizaciones de la presente
invención.
En el ejemplo de producción de hierro reducido
de acuerdo con este ejemplo, se usó el dispositivo de
suministro 10 mostrado en la Figura 9. En primer lugar, un
polvo que contenía materia carbonosa se pulverizó sobre el núcleo 1
del horno de tipo de núcleo móvil 11 para formar una capa de polvo
que contenía material carbonoso sobre el núcleo 1.
Posteriormente, se suministró una materia prima
formada (gránulo) preparada a partir de la materia prima en polvo
de hierro reducido preparada mezclando al menos un reductor
carbonoso y una sustancia que contenía óxido de hierro para formar
una capa del mismo sobre el núcleo 2 para que no entre en contacto
directo con el núcleo 2. La materia prima formada de hierro
reducido se sometió después a reducción en estado sólido a una
temperatura elevada y el hierro metálico resultante de la reducción
en estado sólido se fundió mediante calentamiento posterior para
provocar la separación de al menos aquellos componentes de la
escoria contenidos en la materia prima en polvo, seguido de la
expulsión del hierro fundido que se había separado de los
componentes de la escoria a través del puerto de expulsión de
hierro fundido.
El puerto de expulsión del hierro fundido
provisto sobre el núcleo 1 del horno de tipo de núcleo móvil,
comprende, por ejemplo, un hueco para recoger y almacenar hierro
fundido, un orificio de expulsión de hierro fundido localizado en
una porción inferior del hueco y un distribuidor cilíndrico
localizado por debajo del orificio de expulsión de hierro
fundido.
Como puede entenderse claramente a partir de lo
anterior, el Ejemplo 7 es similar al Ejemplo 6 excepto que el
Ejemplo 6 se refiere a la producción de hierro granular mientras que
el Ejemplo 7 se refiere a la producción de hierro fundido y, de
esta manera, el Ejemplo 7 puede proporcionar ventajas similares a
las del Ejemplo 6. Como en el Ejemplo 6, el dispositivo de
suministro de materia prima 10 puede sustituirse con un
dispositivo de suministro de materia prima que tenga un
conducto de suministro no dividido con un panel de división o uno
cualquiera de los dispositivos de suministro de materia prima
de acuerdo con las realizaciones mostradas en las Figuras 10 a
12.
De acuerdo con la presente invención, polvo de
alto horno, polvo de horno eléctrico, decapado de molienda, lodo,
polvo de molienda de acero y similares pueden usarse como reductor
carbonoso y sustancia que contiene óxido de hierro.
De acuerdo con la presente invención así
constituida, la re-oxidación del hierro reducido
puede minimizarse de esta manera para aumentar la pureza del Fe del
hierro metálico resultante mientras que la escoria subproducto
puede separarse sustancialmente completamente del hierro metálico
controlando apropiadamente el gas atmosférico particularmente en la
etapa de
carburación-fusión-coalescencia
posterior a la etapa de reducción en estado sólido. Además, la
presente invención hace posible minimizar la filtración de escoria
fundida y la erosión o desgaste de los refractarios del
núcleo debido al FeO fundido producido, produciendo de esta manera
eficazmente hierro metálico granular que tiene una alta pureza de
hierro mediante producción continua.
En la realización práctica de la presente
invención, si una cantidad apropiada de una fuente de CaO se añade
intencionadamente a la materia prima formada en preparación para
elevar la basicidad de la escoria resultante, el azufre originario
de la materia carbonosa puede ser capturado eficazmente por la
escoria, disminuyendo de esta manera el contenido de azufre del
hierro metálico resultante y mitigando las restricciones de
desulfuración a imponer posteriormente. Además, la cantidad de
hierro extraído del horno en forma de SO_{x} puede reducirse
tanto como sea posible, y de esta manera, pueden disminuirse las
restricciones de desulfuración, que se imponen si dicho gas de
escape se desulfura.
Si se construye un sistema de producción total
de fabricación de hierro-fabricación de acero que
tiene un horno de fabricación de acero localizado adyacente al
equipo de reducción por fusión para usar hierro metálico a alta
temperatura como tal o como fundido mediante calentamiento adicional
como fuente de hierro, dicho sistema de producción puede utilizar
eficazmente el calor retenido por dicho hierro metálico y de esta
manera es muy adecuado para la producción práctica.
Además, de acuerdo con la presente invención, se
permite que los componentes de escoria resultantes de la materia
prima formada se depositen sobre los refractarios del núcleo de un
horno de reducción por fusión de tipo de núcleo móvil y después la
capa de depósito de escoria resultante se retira periódicamente o
continuamente durante la producción, evitando de esta manera que el
hierro metálico particulado se adhiera a o se deposite sobre una
capa de depósito de escoria en una producción continua mientras que
se mantiene constantemente la superficie del núcleo llana mediante
la acción de auto-reparación de las superficies
dañadas de la capa de depósito. De esta manera, puede asegurarse
una producción continua sin dañar sustancialmente los refractarios
de un núcleo provistos inicialmente, mientras que el mantenimiento
del ciclo puede prolongarse en gran medida potenciando notablemente
de esta manera la eficacia de producción continua. Como la
reparación del núcleo se consigue mediante la acción de
auto-reparación que utiliza eficazmente la escoria
producida durante la producción como tal, no hay necesidad de
suministrar ningún material de reparación desde el exterior excepto
el material para formar la capa protectora primaria en el comienzo
de la producción y de esta manera, este método es muy eficaz
respecto a costes. Si se usa escoria reciclada como material para
formar la capa protectora primaria, el método se hace aún más
eficaz respecto a costes.
El dispositivo de suministro de la
invención puede formar una capa continua de materia prima auxiliar
que tiene un espesor sustancialmente uniforme sobre el núcleo a un
espesor deseado. Como el conducto puede estar dividido en la
dirección de la anchura del núcleo, la cantidad de materia prima
auxiliar a suministrar puede variarse controlando la abertura de
dicha división del conducto, haciendo posible de esta manera formar
una capa fina y continua de materia prima auxiliar que tiene un
espesor sustancialmente uniforme en la dirección de la anchura del
núcleo incluso aunque sea un núcleo rotatorio. Por lo tanto, no es
necesario proporcionar un medio de ajuste del espesor de la capa
tal como un nivelador o un allanador en el horno, dando como
resultado una producción menos costosa. Adicionalmente, si el
dispositivo de suministro de la presente invención se usa para
suministrar una materia prima auxiliar sobre el núcleo, se evita que
dicha materia prima auxiliar se adhiera a la superficie de la pared
interna del conducto evitando de esta manera eficazmente problemas
tales como la obturación del conducto y la caída de materia prima
auxiliar depositada en un bloque.
Aunque ciertas realizaciones actualmente
preferidas de la presente invención se han descrito con detalle,
como resulta evidente para los especialistas en la técnica, ciertos
cambios o modificaciones pueden realizarse en la realización sin
alejarse del espíritu y alcance de la presente invención como se
define mediante las siguientes reivindicaciones.
Claims (6)
1. Un método para producir hierro
metálico granular que comprende: calentar una materia prima formada
que comprende un reductor carbonoso y una sustancia que contiene
óxido de hierro en un horno de reducción por fusión para someter el
óxido de hierro contenido en la materia prima formada a reducción en
estado sólido; y carburizar el hierro reducido resultante de la
reducción en estado sólido con el carbono contenido en el reductor
carbonoso para provocar que el hierro reducido se funda, mientras se
separan los componentes de la ganga contenidos en la materia prima
formada y se provoca que el hierro metálico fundido resultante se
una por coalescencia obteniéndose el hierro metálico granular, en
el que un gas atmosférico presente en las proximidades de la
materia prima formada en la etapa de carburación y fusión tiene un
grado de reducción de no menos de 0,5 y en el que la materia prima
formada se mezcla con una fuente de óxido de calcio durante la
preparación del mismo para ajustar la basicidad (CaO/SiO_{2}) de
un componente de formación de escoria contenido en la materia prima
formada a un valor dentro de un intervalo entre 0,6 y 1,8 de manera
que el azufre contenido en la materia prima formada se fija en la
escoria resultante durante la producción, obteniendo de esta manera
hierro metálico granular que tiene un bajo contenido de azufre,
y
en el que el agente de ajuste de atmósfera de un
material carbonoso se carga sobre un núcleo del horno de reducción
por fusión al menos antes de que la materia prima formada se funda,
y
en el que el agente de ajuste de atmósfera tiene
un diámetro de partícula medio de 3 mm o menor y se carga sobre el
núcleo a una espesor de 7 mm o menor, y en el que el horno de
reducción por fusión es un horno de reducción por fusión de tipo de
núcleo móvil dividido en al menos de dos divisiones en una dirección
de movimiento del núcleo, una división en un lado aguas arriba en
la dirección del movimiento que se adapta para la reducción en
estado sólido, otra división en un lado aguas abajo en la dirección
del movimiento que se adapta para la carburación y fusión; y cada
una de las divisiones está controlada en una base de división de
manera que se ajustan una temperatura y una composición del gas
atmosférico en su interior, y
en el que la temperatura de la división de
carburación y fusión es de 50 a 200ºC mayor que la de la división
de reducción en estado sólido.
2. El método de acuerdo con la
reivindicación 1, en el que el óxido de hierro en una última etapa
de la reducción en estado sólido tiene una tasa de reducción no
menor del 80% y un contenido de carbono residual de no menos del
3,5%.
3. El método de acuerdo con la
reivindicación 1, que comprende cargar el agente de ajuste de
atmósfera a través de un conducto de suministro que conecta
verticalmente con una porción del techo del horno.
4. Un método de producción de acero
fundido, que comprende cargar hierro metálico granular producido
mediante un método como el citado en una cualquiera de las
reivindicaciones 1 a 3 en un horno de fabricación de acero.
5. El método de acuerdo con la
reivindicación 4, en el que la temperatura del hierro metálico a
cargar en el horno de fabricación de acero se mantiene a 800ºC o
mayor.
6. El método de acuerdo con la
reivindicación 4, en el que el hierro metálico granular se funde
antes de cargar el mismo en el horno de fabricación de acero.
Applications Claiming Priority (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000094764A JP4540172B2 (ja) | 2000-03-30 | 2000-03-30 | 粒状金属鉄の製法 |
| JP2000-94764 | 2000-03-30 | ||
| JP2000098825A JP4214658B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | 金属鉄の製法 |
| JP2000-98825 | 2000-03-31 | ||
| JP2000116383A JP4307686B2 (ja) | 2000-04-18 | 2000-04-18 | 原料供給装置および還元鉄製造方法 |
| JP2000-116383 | 2000-04-18 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2276777T3 true ES2276777T3 (es) | 2007-07-01 |
Family
ID=27342889
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| ES01919403T Expired - Lifetime ES2276777T3 (es) | 2000-03-30 | 2001-03-28 | Procedimiento de produccion de hierro metalico. |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6630010B2 (es) |
| EP (3) | EP1187941B1 (es) |
| KR (1) | KR100457898B1 (es) |
| CN (1) | CN1229505C (es) |
| AR (1) | AR027740A1 (es) |
| AT (2) | ATE350494T1 (es) |
| AU (2) | AU783929B2 (es) |
| BR (1) | BR0105934B8 (es) |
| CA (1) | CA2374700C (es) |
| DE (2) | DE60125669T2 (es) |
| ES (1) | ES2276777T3 (es) |
| MX (1) | MXPA01012291A (es) |
| PE (1) | PE20020070A1 (es) |
| PL (1) | PL201389B1 (es) |
| RU (1) | RU2228365C2 (es) |
| TW (1) | TW562862B (es) |
| WO (1) | WO2001073137A2 (es) |
Families Citing this family (50)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6736952B2 (en) * | 2001-02-12 | 2004-05-18 | Speedfam-Ipec Corporation | Method and apparatus for electrochemical planarization of a workpiece |
| JP4691827B2 (ja) * | 2001-05-15 | 2011-06-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 粒状金属鉄 |
| JP4669189B2 (ja) * | 2001-06-18 | 2011-04-13 | 株式会社神戸製鋼所 | 粒状金属鉄の製法 |
| JP4266284B2 (ja) * | 2001-07-12 | 2009-05-20 | 株式会社神戸製鋼所 | 金属鉄の製法 |
| JP2003034813A (ja) * | 2001-07-24 | 2003-02-07 | Kobe Steel Ltd | 粒状金属鉄とスラグの分離促進方法 |
| JP4267843B2 (ja) * | 2001-08-31 | 2009-05-27 | 株式会社神戸製鋼所 | 金属鉄の製法 |
| JP4256645B2 (ja) * | 2001-11-12 | 2009-04-22 | 株式会社神戸製鋼所 | 金属鉄の製法 |
| MY133537A (en) * | 2002-01-24 | 2007-11-30 | Kobe Steel Ltd | Method for making molten iron |
| JP4153281B2 (ja) * | 2002-10-08 | 2008-09-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 酸化チタン含有スラグの製造方法 |
| JP3679084B2 (ja) | 2002-10-09 | 2005-08-03 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶融金属製造用原料の製造方法および溶融金属の製造方法 |
| ATE403015T1 (de) * | 2002-10-18 | 2008-08-15 | Kobe Steel Ltd | Ferronickel und verfahren zur herstellung von rohmaterial für die ferronickelverhüttung |
| JP4116874B2 (ja) * | 2002-12-05 | 2008-07-09 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶鉄の製法 |
| TWI282818B (en) * | 2003-01-16 | 2007-06-21 | Kobe Steel Ltd | A rotary hearth furnace and iron production method thereby |
| JP4490640B2 (ja) * | 2003-02-26 | 2010-06-30 | 株式会社神戸製鋼所 | 還元金属の製造方法 |
| JP4167101B2 (ja) * | 2003-03-20 | 2008-10-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 粒状金属鉄の製法 |
| US20050042150A1 (en) * | 2003-08-19 | 2005-02-24 | Linnard Griffin | Apparatus and method for the production of hydrogen |
| US20060188436A1 (en) * | 2005-02-18 | 2006-08-24 | Linnard Griffin | Apparatus and method for the production of hydrogen |
| US20050109162A1 (en) * | 2003-11-24 | 2005-05-26 | Linnard Griffin | Apparatus and method for the reduction of metals |
| US7413592B2 (en) * | 2004-03-31 | 2008-08-19 | Nu-Iron Technology, Llc | Linear hearth furnace system and methods regarding same |
| US8470068B2 (en) * | 2004-12-07 | 2013-06-25 | Nu-Iron Technology, Llc | Method and system for producing metallic iron nuggets |
| US7695544B2 (en) * | 2004-12-07 | 2010-04-13 | Nu-Iron Technology, Llc | Method and system for producing metallic iron nuggets |
| MY150489A (en) * | 2005-08-30 | 2014-01-30 | Du Pont | Ore reduction process and titanium oxide and iron metallization product |
| JP4214157B2 (ja) | 2006-04-25 | 2009-01-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶鉄製造方法および溶鉄製造装置 |
| EP2500441A1 (en) * | 2006-07-26 | 2012-09-19 | Nu-Iron Technology, LLC | Metallic iron nuggets |
| US8021460B2 (en) * | 2006-07-26 | 2011-09-20 | Nu-Iron Technology, Llc | System and method for producing metallic iron nodules |
| JP4976822B2 (ja) * | 2006-11-14 | 2012-07-18 | 株式会社神戸製鋼所 | 粒状金属鉄の製造方法およびその装置 |
| RU2449023C2 (ru) * | 2007-06-27 | 2012-04-27 | Кабусики Кайся Кобе Сейко Се | Способ производства гранулированного металлического железа |
| AU2008312639B2 (en) | 2007-10-15 | 2012-11-08 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Ore reduction process using carbon based materials having a low sulfur content and titanium oxide and iron metallization product therefrom |
| WO2009085907A2 (en) * | 2007-12-19 | 2009-07-09 | Nu-Iron Technology, Llc | System and method for producing metallic iron |
| CA2750290A1 (en) | 2009-01-22 | 2010-07-29 | Nu-Iron Technology, Llc | Production of iron from metallurgical waste |
| WO2010084822A1 (ja) * | 2009-01-23 | 2010-07-29 | 株式会社神戸製鋼所 | 粒状鉄の製造方法 |
| JP2010261101A (ja) * | 2009-04-07 | 2010-11-18 | Mitsutaka Hino | 金属鉄の製法 |
| JP5559871B2 (ja) * | 2009-05-05 | 2014-07-23 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | チタン鉱石選鉱用の耐火ライニング |
| WO2011001282A2 (en) | 2009-06-29 | 2011-01-06 | Bairong Li | Metal reduction processes, metallurgical processes and products and apparatus |
| JP2011252226A (ja) * | 2010-05-06 | 2011-12-15 | Kobe Steel Ltd | 金属鉄の製造方法 |
| JP2012007225A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Kobe Steel Ltd | 粒状金属鉄を用いた溶鋼製造方法 |
| JP5483589B2 (ja) * | 2010-09-01 | 2014-05-07 | 株式会社神戸製鋼所 | 還元鉄原料供給システム |
| TWI424134B (zh) * | 2010-09-24 | 2014-01-21 | China Steel Corp | Method of controlling the oxygen content of combustion furnace over / under - oxygen combustion state and combustion exhaust gas |
| US8287621B2 (en) | 2010-12-22 | 2012-10-16 | Nu-Iron Technology, Llc | Use of bimodal carbon distribution in compacts for producing metallic iron nodules |
| JP5677884B2 (ja) * | 2011-04-11 | 2015-02-25 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | 連続加熱処理炉の炉温設定方法及び炉温制御方法 |
| UA109508C2 (uk) * | 2011-11-18 | 2015-08-25 | Спосіб виготовлення суміші відновленого заліза і шлаку | |
| RU2497953C2 (ru) * | 2011-12-07 | 2013-11-10 | Владимир Евгеньевич Черных | Способ получения гранулированного металлического железа |
| JP2014167164A (ja) * | 2013-02-01 | 2014-09-11 | Kobe Steel Ltd | 還元鉄の製造方法 |
| JP2014167150A (ja) * | 2013-02-28 | 2014-09-11 | Kobe Steel Ltd | 還元鉄塊成物の製造方法 |
| CN107083464A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-08-22 | 林芬兰 | 一种高炉冶炼进料设备 |
| CN106987670A (zh) * | 2017-05-17 | 2017-07-28 | 林芬兰 | 一种高炉冶炼进料设备 |
| US11858811B2 (en) * | 2019-06-30 | 2024-01-02 | Novaphos Inc. | Phosphorus production methods and systems and methods for producing a reduction product |
| CN110577332A (zh) * | 2019-09-26 | 2019-12-17 | 欧涛 | 一种煤矿废水处理系统及工艺 |
| JP7094259B2 (ja) * | 2019-11-21 | 2022-07-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 溶鋼の製造方法 |
| CN114107779A (zh) * | 2020-08-26 | 2022-03-01 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种超薄热轧宽带钢的制造方法 |
Family Cites Families (30)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US1885381A (en) | 1930-06-30 | 1932-11-01 | Kenneth M Simpson | Process for the production of iron |
| NO118749B (es) * | 1961-02-24 | 1970-02-09 | Elektrokemisk As | |
| US3443931A (en) | 1965-09-10 | 1969-05-13 | Midland Ross Corp | Process for making metallized pellets from iron oxide containing material |
| US3452972A (en) | 1966-06-23 | 1969-07-01 | Donald Beggs | Furnace hearth |
| SE380832B (sv) | 1974-03-15 | 1975-11-17 | Asea Ab | Sett och anordning for framstellning av kolhaltig metallsmelta ur metalloxidhaltigt material |
| BE1008397A6 (fr) | 1994-07-13 | 1996-05-07 | Centre Rech Metallurgique | Procede pour fabriquer une eponge de fer a basse teneur en soufre. |
| US5730775A (en) * | 1994-12-16 | 1998-03-24 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Method for rapid reduction of iron oxide in a rotary hearth furnace |
| US5885521A (en) | 1994-12-16 | 1999-03-23 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Apparatus for rapid reduction of iron oxide in a rotary hearth furnace |
| DE19543074C2 (de) * | 1995-11-13 | 1999-07-15 | Mannesmann Ag | Direktreduktionsverfahren und Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens |
| JP3845893B2 (ja) | 1996-03-15 | 2006-11-15 | 株式会社神戸製鋼所 | 金属鉄の製法 |
| CA2694865A1 (en) | 1996-03-15 | 1997-09-18 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for making metallic iron |
| JP3296974B2 (ja) | 1996-08-15 | 2002-07-02 | 株式会社神戸製鋼所 | 直接還元法及び回転床炉 |
| JPH10195513A (ja) | 1996-12-27 | 1998-07-28 | Kobe Steel Ltd | 金属鉄の製法 |
| AU7215298A (en) * | 1997-04-11 | 1998-11-11 | Paul Wurth S.A. | Device for charging a rotary furnace |
| US5972066A (en) * | 1997-04-22 | 1999-10-26 | Iron Dynamics, Inc. | Mixed bed iron reduction process |
| WO1998059079A1 (en) * | 1997-06-20 | 1998-12-30 | Iron Dynamics, Inc. | Low sulfur iron reduction process using a rotary hearth furnace |
| US6149709A (en) | 1997-09-01 | 2000-11-21 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method of making iron and steel |
| JP3845978B2 (ja) | 1997-09-30 | 2006-11-15 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 回転炉床炉の操業方法および回転炉床炉 |
| ID22491A (id) | 1997-09-30 | 1999-10-21 | Kawasaki Steel Co | Tungku perapian putar untuk oksida peleburan dan metode pengoperasian daripadanya |
| JP4159634B2 (ja) | 1997-10-23 | 2008-10-01 | 株式会社神戸製鋼所 | 金属鉄の製法および装置 |
| TW495552B (en) | 1997-12-18 | 2002-07-21 | Kobe Steel Ltd | Method of producing reduced iron pellets |
| JP3081581B2 (ja) * | 1998-03-23 | 2000-08-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 高金属化率還元鉄塊成物の製造方法 |
| EP0952230A1 (en) | 1998-03-24 | 1999-10-27 | KABUSHIKI KAISHA KOBE SEIKO SHO also known as Kobe Steel Ltd. | Method of producing reduced iron agglomerates |
| JP3817969B2 (ja) | 1998-05-27 | 2006-09-06 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 還元金属の製造方法 |
| JP4069493B2 (ja) | 1998-05-27 | 2008-04-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 還元鉄の製造方法 |
| TW502066B (en) | 1998-08-27 | 2002-09-11 | Kobe Steel Ltd | Method for operating moving hearth reducing furnace |
| EP1144696B1 (en) * | 1998-10-30 | 2006-07-12 | Midrex Technologies, Inc. | Method of producing molten iron in duplex furnaces |
| US6413295B2 (en) | 1998-11-12 | 2002-07-02 | Midrex International B.V. Rotterdam, Zurich Branch | Iron production method of operation in a rotary hearth furnace and improved furnace apparatus |
| JP3009661B1 (ja) | 1999-01-20 | 2000-02-14 | 株式会社神戸製鋼所 | 還元鉄ペレットの製造方法 |
| US6126718A (en) * | 1999-02-03 | 2000-10-03 | Kawasaki Steel Corporation | Method of producing a reduced metal, and traveling hearth furnace for producing same |
-
2001
- 2001-03-28 BR BRPI0105934-3B8A patent/BR0105934B8/pt not_active IP Right Cessation
- 2001-03-28 PL PL353575A patent/PL201389B1/pl unknown
- 2001-03-28 CA CA002374700A patent/CA2374700C/en not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-28 ES ES01919403T patent/ES2276777T3/es not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-28 CN CNB018007511A patent/CN1229505C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2001-03-28 AT AT01919403T patent/ATE350494T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-03-28 KR KR10-2001-7015464A patent/KR100457898B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-03-28 RU RU2001135857/02A patent/RU2228365C2/ru not_active IP Right Cessation
- 2001-03-28 MX MXPA01012291A patent/MXPA01012291A/es active IP Right Grant
- 2001-03-28 WO PCT/EP2001/003538 patent/WO2001073137A2/en active IP Right Grant
- 2001-03-28 EP EP01919403A patent/EP1187941B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-28 DE DE60125669T patent/DE60125669T2/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-28 EP EP10004974A patent/EP2221388A1/en not_active Withdrawn
- 2001-03-28 DE DE60144072T patent/DE60144072D1/de not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-28 PE PE2001000291A patent/PE20020070A1/es not_active Application Discontinuation
- 2001-03-28 AU AU46515/01A patent/AU783929B2/en not_active Ceased
- 2001-03-28 US US09/818,591 patent/US6630010B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-28 AT AT06021423T patent/ATE498697T1/de not_active IP Right Cessation
- 2001-03-28 EP EP06021423A patent/EP1764420B1/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-03-29 TW TW090107464A patent/TW562862B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-03-29 AR ARP010101491A patent/AR027740A1/es unknown
-
2005
- 2005-11-14 AU AU2005232318A patent/AU2005232318B2/en not_active Ceased
Also Published As
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2276777T3 (es) | Procedimiento de produccion de hierro metalico. | |
| ES2255562T3 (es) | Metodo para producir hierro reducido. | |
| ES2368707T3 (es) | Hierro metálico granular. | |
| EP0969105B1 (en) | Method of operating a movable hearth furnace for reducing oxides | |
| ZA200507347B (en) | Manufacturing method for granulated metallic iron | |
| TWI235767B (en) | Method and apparatus for producing reduced metal | |
| EP2210959B1 (en) | Process for producing molten iron | |
| CN1763231B (zh) | 生产金属铁的方法 | |
| UA79712C2 (en) | Method for metal iron obtaining, method for liquid steel obtaining and device for charging of the initial material | |
| AU2008301652B2 (en) | Process for producing molten iron | |
| ES2297001T3 (es) | Metodo de produccion de hierro metalico. | |
| ES2384709T3 (es) | Método para producir hierro metálico | |
| WO2009125736A1 (ja) | 粒状金属鉄の製造方法 | |
| CN103249848B (zh) | 具有材料再循环能力的用于生产熔融金属的电炉 | |
| CN101978079B (zh) | 熔融铁制造方法 | |
| JP5000593B2 (ja) | 粒状金属鉄の製法および該金属鉄を用いた溶鋼の製法 | |
| PL205324B1 (pl) | Sposób wytwarzania metalicznego żelaza | |
| AU2008211996A1 (en) | Method of producing metallic iron and raw feed device | |
| JPH058245B2 (es) | ||
| JPH05311217A (ja) | 高炉操業方法 |