KR20140087361A - Method for reduction of iron powders - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 철계 분말의 환원방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 표면이 산화된 철계 분말을 탄소 분말과 함께 균일하게 혼합하고 일축성형을 통해 펠렛을 만들어 고온에서 상호 반응을 유도함으로써 공정시간을 단축하고 경제성을 갖춘 철계 분말의 환원방법에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to a method for reducing an iron-based powder, and more particularly, to a method for reducing an iron-based powder by uniformly mixing an oxidized iron-based powder with carbon powder and forming a pellet through uniaxial molding to induce mutual reaction at a high temperature, The present invention relates to a reduction method of an iron-based powder having an economical efficiency.
최근 자동차 및 기계에 필요한 복잡한 형상의 소결용 부품 산업의 발전에 따라 부품의 주요 원재료로 사용되는 철계 분말의 사용량이 급증하고 있다.Recently, the use of iron-based powder, which is used as a main raw material for components, has been rapidly increasing due to the development of complex sintering parts industry required for automobiles and machines.
소결용 부품은 원재료인 철계 분말을 윤활제 및 합금분말과 함께 혼합하고, 제조하고자 하는 부품의 형상을 가진 금형 내부에 충진시킨 후 4~7 ton/cm2 의 고압을 가하여 압축 성형하여 얻어진 성형체에 물리적 및 기계적 특성을 부여하기 위해 비산화성 분위기 하에서 고온 열처리를 실시하여 원하는 특성을 가지는 소결 부품을 얻는 과정을 거치게 된다.Parts for sintering is physically in the molded body obtained by then filling the mold interior with the shape of the part to be prepared mixing together raw material for iron-based powder with a lubricant and alloying powder, and added to 4 ~ 7 ton of / cm 2 pressure compression molding And a high-temperature heat treatment is performed in a non-oxidizing atmosphere to obtain a sintered part having desired characteristics to impart mechanical properties.
특히 자동차용 소결 부품 제조를 위해서는 원재료인 철계 분말이 적정 입도, 유동도, 겉보기 밀도, 성형밀도, 청정도 등의 적절한 품질을 갖추어야만 고밀도 소결체를 불량품 없이 양산할 수 있다.In particular, in order to manufacture sintered parts for automobiles, the iron-based powder as a raw material must have adequate quality such as proper particle size, flowability, apparent density, molding density and cleanliness, so that a high-density sintered body can be mass-produced without defects.
수분사 공정을 통해 제조된 분말은 1,500℃ 가 넘는 높은 온도의 용강 액적과 분사수/냉각수와의 접촉에 의해 Fe + H2O → FeO + H2 반응이 발생하여 표면에 불가피한 산화층을 가지게 된다. 또한, 대량의 물에 잠기는 공정 중의 급냉효과에 의해 내부조직이 높은 경도값을 지닌 조직이 된다. 따라서, 산화층 제거 및 내부조직 연화를 위한 소둔공정을 거쳐야 상기에 설명한 우수한 성형성을 갖출 수 있는 분말이 될 수 있다.The powders produced by the water injection process have an unavoidable oxide layer on the surface due to the reaction of Fe + H2O → FeO + H2 by contact with the molten liquid droplets at a high temperature exceeding 1,500 ° C and the jet / cooling water. Further, the internal structure becomes a structure having a high hardness value due to the quenching effect in the process of immersing in a large amount of water. Therefore, it is possible to obtain the powder having excellent moldability as described above through an annealing process for removing the oxide layer and softening the internal structure.
종래에는 800~1,000℃ 의 온도 범위로 가열된 연속로 내에 수소분위기를 유지시켜 줌으로써, 산화층 제거와 내부조직 연화 효과를 동시에 얻을 수 있는 공정을 적용해왔으나, 공정시간이 1시간 이상 소요되는 것과 고가의 수소를 대량으로 사용함으로 인해 공정비용이 상승하는 등의 문제가 있다.Conventionally, a process capable of simultaneously removing the oxide layer and softening internal structure has been applied by maintaining a hydrogen atmosphere in a continuous furnace heated to a temperature range of 800 to 1,000 ° C. However, There is a problem that the process cost is increased due to the use of a large amount of hydrogen.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은,SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems,
기존의 수소를 사용하는 대신 비용이 저렴한 흑연 등의 탄소분말을 환원제로 사용하여 공정비용을 크게 절감할 수 있는 철계 분말 환원방법을 제공하는 데 있다.The present invention provides an iron-based powder reduction method capable of reducing the process cost by using carbon powder such as graphite as a reducing agent instead of using conventional hydrogen.
또한, 탄소분말과 철계 분말의 표면산화층과의 빠른 반응속도를 이용하여 기존의 수소환원공정에 비해 공정시간을 단축함으로써, 생산성을 높일 뿐만 아니라 그에 따른 공정비용을 추가적으로 절감할 수 있는 철계 분말의 환원방법을 제공하는 데 있다.In addition, by using the rapid reaction rate between the carbon powder and the surface oxide layer of the iron-based powder, it is possible to reduce the process time compared with the conventional hydrogen reduction process, thereby reducing the reduction of the iron- Method.
위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 철계 분말의 환원방법은, 표면이 산화된 철계 분말과 탄소분말을 균일하게 혼합하는 단계, 상기 혼합된 분말을 펠렛화하는 단계, 상기 펠렛을 가열하여 환원하는 단계, 상기 환원된 펠렛을 해립하는 단계를 포함한다.To achieve the above object, a method for reducing iron-based powder according to an embodiment of the present invention includes uniformly mixing an oxidized iron-based powder and a carbon powder, pelletizing the mixed powder, Heating and reducing the pellet, and disposing the reduced pellet.
상기 표면이 산화된 철계 분말은 수분사 공정에 의해 제조된 것일 수 있다.The iron-based powder whose surface is oxidized may be one produced by a water jet process.
상기 탄소분말의 탄소 함유량이 85wt%이상일 수 있다.The carbon content of the carbon powder may be 85 wt% or more.
상기 탄소분말은 흑연 또는 석탄 분말일 수 있다.The carbon powder may be graphite or coal powder.
상기 철계 분말과 탄소분말의 혼합시간은 10~30분일 수 있다.The mixing time of the iron-based powder and the carbon powder may be 10 to 30 minutes.
상기 펠렛화 단계는 고압프레스에 의한 일축 성형으로 이루어질 수 있다.The pelletizing step may be performed by uniaxial molding by a high-pressure press.
상기 일축 성형의 성형압력은 100~1,000MPa일 수 있다.The molding pressure of the uniaxial molding may be 100 to 1,000 MPa.
상기 펠렛의 크기는 직경 20mm이하, 두께 50mm 이하일 수 있다.The size of the pellets may be 20 mm or less in diameter and 50 mm or less in thickness.
상기 환원단계는 연속식 고온로에서 750~1,100℃로 가열하여 이루어질 수 있다.The reducing step may be performed by heating at 750 to 1,100 ° C in a continuous high temperature furnace.
본 발명에 의한 철계 분말의 환원방법에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.The method for reducing iron-based powder according to the present invention has the following effects.
첫째, 철계 분말의 표면 환원제로서 수소와는 달리 저가의 탄소분말을 철계 분말과 혼합하여 상호반응을 통하여 환원함으로써 제조원가를 절감할 수 있다.First, unlike hydrogen, surface-reducing agent of iron-based powder can be reduced in cost by mixing a low-cost carbon powder with an iron-based powder and reducing it through mutual reaction.
둘째, 철계 분말과 탄소분말을 혼합시에 고압프레스를 이용한 펠렛화를 통화여 접촉면적을 넓혀줌으로써 반응 표면적을 증가시켜 환원속도를 빠르게 할 수 있어 생산성이 증가할 뿐만 아니라 그에 따라 제조원가를 절감할 수 있다.Second, when mixing iron powder and carbon powder, pelletization using a high-pressure press increases the contact area, thereby increasing the reaction surface area to increase the reduction rate, thereby increasing the productivity and reducing the manufacturing cost accordingly have.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철계 분말의 환원방법의 공정도이다.
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철계 분말의 환원방법의 개략적인 모식도이다.1 is a process diagram of a method for reducing iron-based powder according to an embodiment of the present invention.
2 is a schematic diagram of a method for reducing iron-based powder according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention and the manner of achieving them will become apparent with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, it is to be understood that the present invention is not limited to the disclosed embodiments, but may be embodied in many different forms and should not be construed as limited to the embodiments set forth herein. It is intended that the disclosure of the present invention be limited only by the terms of the appended claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 철계 분말의 환원방법에 대하여 설명하기로 한다.Hereinafter, a method of reducing iron-based powder according to a preferred embodiment of the present invention will be described.
도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철계 분말의 환원방법의 공정도이다. 도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 철계 분말의 환원방법의 개략적인 모식도이다.1 is a process diagram of a method for reducing iron-based powder according to an embodiment of the present invention. 2 is a schematic diagram of a method for reducing iron-based powder according to an embodiment of the present invention.
도1 및 도2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예는 표면산화철분과 탄소분말을 분말 혼합장치를 이용하여 균일하게 혼합하는 단계(S10), 상기 혼합된 분말을 고압프레스장치를 이용하여 일축 성형하여 펠렛화하는 단계(S20), 상기 성형된 펠렛을 연속식 고온로에 장입하여 환원하는 단계(S30), 환원이 끝난 펠렛에 충격을 가하여 해립해 주는 단계(S40)를 포함한다.Referring to FIGS. 1 and 2, an embodiment of the present invention includes a method of uniformly mixing a surface iron oxide powder and a carbon powder using a powder mixing apparatus (S10), mixing the powder with a high- A step (S20) of pelletizing the formed pellets, a step (S30) of charging the formed pellets into a continuous high-temperature furnace, and a step (S40) of applying a shock to the pellets after reduction.
우선 표면산화철분과 탄소분말을 분말 혼합장치를 이용하여 균일하게 혼합한다.(S10) 표면산화철분이란 표면에 일정한 산화층이 형성된 철계 분말로서 수분사 공정에 의해 제조된 철계 분말일 수 있다. 수분사 공정은 고압펌프를 이용하여 전용 노즐을 통하여 100bar 이상의 고압수를 자유낙하하는 용강줄기에 분사하여 분말화하는 공정으로서, 수분사 방식은 V-jet, Annular, Straight 형태일 수 있으며, 자유낙하하는 용강의 온도는 1,500~1,650℃ 범위일 수 있다.The surface iron oxide powder and the carbon powder are uniformly mixed using a powder mixing apparatus. (S10) The surface iron oxide powder can be an iron-based powder having a constant oxide layer formed on the surface thereof and manufactured by an aqueous spraying process. The water injection process is a process of spraying a high-pressure water of 100 bar or more through a special nozzle through a special high-pressure pump onto a free-falling steel stream and pulverizing it. The water injection method may be V-jet, Annular, Straight type, The temperature of the molten steel may range from 1,500 to 1,650 ° C.
수분사 공정에서 제조된 표면산화철분은 수분사 후 탈수 및 건조 과정을 통하여 수분이 0.1wt%이하일 수 있다.The surface iron oxide powder produced in the water injection process may be water-less than 0.1 wt% through dehydration and drying process after water spraying.
상기 혼합되는 탄소분말을 흑연 또는 석탄 분말일 수 있으며, 탄소함유량은 85wt%이상 인 것이 바람직하다. 통상적으로 흑연 또는 석탄분말은 탄소성분 이외에 재(ash) 성분을 포함하고 있다. 재(ash)의 구성물질은 통상적으로 SiO2, Al2O3, Fe2O3, MgO, CaO, K2O, Na2O, TiO2, P2O5등의 산화물을 포함한다.The carbon powder to be mixed may be graphite or coal powder, and the carbon content is preferably 85 wt% or more. Generally, graphite or coal powder contains ash components in addition to carbon components. The constituent materials of ash generally include oxides such as SiO 2 , Al 2 O 3 , Fe 2 O 3 , MgO, CaO, K 2 O, Na 2 O, TiO 2 and P 2 O 5 .
탄소함유량을 85wt%미만으로 함유한 경우, 환원 및 해립 과정이 종료된 후 상기 산화물들은 자력선별을 통하여 분리되어야 하는데 그 양이 많아 규제치인 0.15wt%이하로 떨어뜨리기 위해서는 추가로 여러 번의 분리 과정을 더 거쳐야 하므로 공정이 복잡해지고 공정시간이 길어질 수 있다.When the carbon content is less than 85 wt%, the oxides should be separated by magnetic separation after the reduction and destruction process is completed. However, in order to drop the oxide to below the regulation value of 0.15 wt% The process becomes complicated and the process time may become longer.
상기 혼합공정에서 사용되는 장치는 V-mixer, Double-cone mixer 등이 사용될 수 있지만, 분말을 균일하게 혼합할 수 있다면 이에 한정되는 것은 아니다.A V-mixer, a double-cone mixer, or the like may be used as the apparatus used in the mixing process, but the present invention is not limited thereto as long as the powders can be uniformly mixed.
상기 혼합 공정에 소요되는 시간은 10~30분인 것이 바람직하다. 혼합시간이 10분 미만인 경우 혼합된 분말의 균일도가 낮아져 펠렛화한 후에 펠렛 내부에 탄소분말이 불균일하게 분포되어 환원반응이 완전히 일어나기 어려워져 철계 분말의 표면산화층이 완전히 제거되지 못한 채 탄소분말도 잔류하게 되는 문제점이 발생할 수 있다. 혼합시간이 30분을 초과하면 분말의 균일도 개선이 더 향상되지 않는다.The time required for the mixing process is preferably 10 to 30 minutes. When the mixing time is less than 10 minutes, the uniformity of the mixed powder is lowered, and after the pelletization, the carbon powder is unevenly distributed in the pellets, making it difficult for the reduction reaction to completely take place. Thus, the surface oxide layer of the iron- A problem may arise. When the mixing time exceeds 30 minutes, the uniformity improvement of the powder is not further improved.
혼합이 완료되면, 혼합된 분말을 고압프레스 장치를 이용하여 일축성형하여 펠렛화시켜 준다.(S20)When the mixing is completed, the mixed powder is pelletized by uniaxial pressing using a high-pressure press apparatus. (S20)
혼합된 분말을 펠렛화를 하는 경우에 추후 공정시에 분말의 비산을 억제할 뿐만 아니라, 철계 분말의 표면산화층과 탄소분말의 접촉면적이 넓어져 환원공정이 원활하게 이루어질 수 있다.The pelletization of the mixed powder not only suppresses the scattering of the powder in the subsequent process but also facilitates the reduction process because the contact area between the surface oxide layer of the iron-based powder and the carbon powder is widened.
상기 일축 성형시의 고압프레스장치에서의 성형압력은 100~1,000MPa인 것이 바람직하다. 성형압력을 100MPa 미만으로 하는 경우 성형압력이 너무 낮아 고압프레스로부터 회수된 혼합분말 성형체가 그 형태를 유지할 만큼 강하지 않아서 환원공정 전에 파괴될 수 있어 다음 공정을 진행하기 어려우며, 1,000MPa을 초과하는 경우 고압프레스 금형의 내벽에 스크래치가 가거나 또는 높은 압력으로 인해 금형에 소성변형이나 파괴가 일어날 수 있기 때문이다.It is preferable that the molding pressure in the high-pressure press apparatus at the time of uniaxial molding is 100 to 1,000 MPa. When the molding pressure is less than 100 MPa, the molding pressure is too low, so that the mixed powder compact recovered from the high-pressure press is not strong enough to maintain its shape and can be destroyed before the reduction process. This is because scratches may be applied to the inner wall of the press mold or plastic deformation or destruction of the mold may occur due to high pressure.
상기 펠렛의 크기는 직경 200mm 이하, 두께 50mm 이하 인 것이 바람직하다. 펠렛의 직경이 200mm를 초과하면 직경이 증가함에 따라 고압프레스에서 원하는 압력을 가해주기 위해 부가되는 하중이 지수함수관계로 커져서 고압프레스 장치가 과도하게 커져 설비비 및 공간을 낭비하게 될 수 있다. 펠렛의 두께가 50mm 를 초과하면 펠렛 중심부에서의 철계 분말의 표면산화층과 탄소분말간의 반응이 원활하게 일어나지 못해 반응이 종결되지 않아 최종 제품에서 원하는 산소 및 탄소함유량을 얻을 수 없게 된다.The size of the pellet is preferably 200 mm or less in diameter and 50 mm or less in thickness. If the diameter of the pellet exceeds 200 mm, the load applied to apply the desired pressure in the high-pressure press increases as the diameter increases, so that the high-pressure press apparatus becomes excessively large, and the equipment cost and space can be wasted. If the thickness of the pellet exceeds 50 mm, the reaction between the surface oxide layer of the iron-based powder and the carbon powder at the center of the pellet does not occur smoothly and the reaction is not terminated, so that the desired oxygen and carbon content can not be obtained in the final product.
펠렛을 성형한 후에 연속식 고온로에 장입하여 환원시킨다.(S30)After the pellet is formed, it is charged into a continuous high-temperature furnace to be reduced (S30)
상기 연속식 고온로 내부의 온도는 750~1,100℃인 것이 바람직하다. 고온로 내부의 온도가 750℃ 미만인 경우 철계 분말의 표면산화층과 탄소분말간의 반응속도가 느려져 공정시간이 1시간을 초과하게 되어 기존의 수소환원공정에 비해 생산성 개선 효과가 미미할 수 있다. 고온로 내부의 온도가 1,100℃ 초과인 경우 분말 사이에 소결이 일어나 해립공정 시간이 과도하게 소요되고 환원된 철계 분말 입자의 평균크기와 형상에 변화가 일어나 최종제품에 대한 성형성이 저하될 수 있다.The temperature inside the continuous high-temperature furnace is preferably 750 to 1,100 ° C. When the temperature inside the high-temperature furnace is less than 750 ° C, the reaction rate between the surface oxide layer of the iron-based powder and the carbon powder is slowed, and the process time exceeds 1 hour, so that the productivity improvement effect may be insufficient compared to the conventional hydrogen reduction process. If the temperature inside the high-temperature furnace is higher than 1,100 ° C, sintering occurs between the powders, excessive time is taken for the refining process, and the average size and shape of the reduced iron-based powder particles are changed, .
환원공정이 종료된 후 회수된 펠렛에 충격을 가하여 해립해준다.(S40)After the reduction process is completed, impact is applied to the pellets collected (S40)
해립공정에서는 고온의 환원공정에서 철분표면간에 약하게 결합된 것을 서로 분리해줄 수 있는 정도의 충격을 가해주며, 하부에 60~80 mesh의 체를 두어 그 이하의 크기로 해립된 경우에만 수거용기로 수거될 수 있도록 한다.In the refining process, a shock is applied to separate weakly bound iron particles from each other in a high-temperature reduction process. When the iron particles having a size of 60 to 80 mesh are disposed at the lower portion thereof, .
해립공정에 사용되는 장치는 Hammer crusher, Jaw crusher, Roll crusher 등이 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.Hammer crusher, Jaw crusher, Roll crusher and the like can be used as the device used in the deburring process, but the present invention is not limited thereto.
수거용기로 수거된 해립된 철계분말은 원심력에 의한 분리장치를 통하여 그 밀도 차이에 따라서 추가적으로 불순물을 분리하는 단계를 더 포함할 수 있다.The recovered iron-based powder collected in the collection vessel may further include a step of separating the impurities additionally in accordance with the difference in density through a centrifugal separator.
이하, 실시예를 통하여 본 발명에 따른 철계 분말의 환원방법에 대하여 보다 자세히 설명한다.Hereinafter, a method for reducing iron-based powder according to the present invention will be described in more detail with reference to examples.
150bar의 고압수를 자유낙하하는 용강에 분사하여 제조된 철계 분말 500kg을 탈수 및 건조 과정을 거쳐 수분을 완전히 제거해 준 뒤 Double-cone 혼합기에 장입한 후 시중에서 쉽게 구할 수 있는 탄소함유량 98wt%의 흑연 분말 7kg을 혼합기에 추가로 장입해 준 다음, 회전속도 30rpm 으로 20분간 혼합하였다.500 kg of the iron-based powder prepared by spraying high-pressure water of 150 bar into free-falling molten steel was dewatered and dried to completely remove water and then charged into a double-cone mixer. Then, graphite with a carbon content of 98 wt% 7 kg of the powder was further charged into the mixer, followed by mixing at a rotation speed of 30 rpm for 20 minutes.
혼합기로부터 분말을 회수하여 직경 150mm의 실린더 형태의 금형에 장입하고 고압프레스를 이용하여 각각 200, 400, 600, 800MPa 의 압력을 가해 일축 성형하여 펠렛으로 만들어 주었다. 다양한 압력조건을 설정한 것은 표면산화철분과 흑연분말의 접촉면적에 따른 환원효과를 확인하기 위함이다. 금형에 장입하는 분말양을 조절하여 인가된 성형압력에 관계없이 펠렛의 규격은 직경 150mm, 높이 40mm로 맞추어 주었다.The powder was recovered from the mixer, charged into a cylindrical mold having a diameter of 150 mm, uniaxially molded at a pressure of 200, 400, 600 and 800 MPa using a high-pressure press to obtain pellets. Various pressure conditions are set to confirm the reduction effect according to the contact area between the surface iron oxide powder and the graphite powder. Regardless of the applied molding pressure, the pellet size was adjusted to 150 mm in diameter and 40 mm in height by controlling the amount of powder charged into the mold.
성형된 펠렛을 컨베이어 벨트를 적용하여 연속 조업이 가능한 고온로에 장입해 주었다. 고온로에서 온도가 환원반응에 미치는 효과를 확인하기 위하여 온도를 750, 850, 950℃ 로 조절하여 환원공정을 수행하였다.The molded pellets were charged to a high temperature furnace capable of continuous operation by applying a conveyor belt. In order to confirm the effect of temperature on the reduction reaction in the high temperature furnace, the reduction process was performed by controlling the temperature to 750, 850, 950 ℃.
본 발명의 일 실시예에 의한 효과를 구체적으로 산출하기 위해 본 발명의 일 실시예에 의한 환원공정을 수행함과 동시에 비교예로 종래 기술에 의한 철계 분말을 수소분위기에서 환원공정을 수행하여 공정 간의 환원효과(표1) 및 경제성(표2)을 비교하였다.In order to specifically calculate the effect according to an embodiment of the present invention, the reduction process according to an embodiment of the present invention is performed, and at the same time, the reduction process of the iron-based powder according to the prior art is performed in a hydrogen atmosphere, The effects (Table 1) and economic efficiency (Table 2) were compared.
수분사 공정으로 제조된 철계 분말의 초기 산소함유량은 2.01wt%, 탄소함유량은 0.02wt%이었다.The initial oxygen content of the iron-based powder produced by the water jet process was 2.01 wt%, and the carbon content was 0.02 wt%.
(MPa)Molding pressure
(MPa)
(℃)Reduction temperature
(° C)
탄소함유량
(wt%)After reduction
Carbon content
(wt%)
산소함유량
(wt%)After reduction
Oxygen content
(wt%)
(분)Reduction time
(minute)
200
200
30
30
400
400
600
600
800
800
-
-
60
60
표1에 나타난 바와 같이 본 발명예9, 11, 12 의 경우 최종제품에서 요구하는 탄소 및 산소함유량의 규제치인 각각 0.003wt%, 0.15wt% 이하임을 확인할 수 있었다. 종래의 수소를 이용한 환원공정에서는 비교예3만이 탄소 및 산소함유량의 규제치 이하를 만족하였다.As shown in Table 1, in the case of Inventive Examples 9, 11 and 12, it was confirmed that the limits of carbon and oxygen content required in the final product are 0.003 wt% and 0.15 wt%, respectively. In the conventional reduction process using hydrogen, only Comparative Example 3 satisfied the limits of the carbon and oxygen content.
발명예 9, 11, 12의 경우 환원에 소요되는 시간이 30분으로 기존공정의 60분에 비해 절반으로 단축되어 생산성이 2배로 향상되었음을 알 수 있었다.In case of Examples 9, 11 and 12, it was found that the time required for the reduction was 30 minutes, which was reduced to half compared with 60 minutes of the conventional process, and the productivity was doubled.
생산성이 향상되면 환원로의 온도를 유지하기 위해 소모되는 LNG 기체의 양도 단위생산량 당 절반으로 줄어들기 때문에 가열에 따른 에너지 소모를 줄일 수 있다.As productivity improves, the amount of LNG gas consumed to maintain the temperature of the reducing furnace is reduced to half per unit production, thus reducing energy consumption during heating.
1Nm3당 25kg 표면산화철분 환원가능
→2.6만원/톤Hydrogen (unit price 650 won / Nm 3 )
25kg per 1Nm 3 Reduction of surface iron oxide
→ KRW 2.6 million / ton
1kg 당 71kg 표면산화철분 환원가능
→1.0 만원/톤Graphite powder (unit price 700 won / kg)
71kg per 1kg Reduction of surface iron oxide
→ 10 million won / ton
LNG (단가 286원/Nm3)
LNG 480Nm3/시간 사용
→2.8만원/톤Surface iron oxide 5 ton / hour
LNG (price of 286 won / Nm 3 )
LNG 480Nm 3 / hour use
→ 2.8 million won / ton
LNG (단가 286원/Nm3)
LNG 480Nm3/시간 사용
→1.4만원/톤Surface iron oxide 10 ton / hour
LNG (price of 286 won / Nm 3 )
LNG 480Nm 3 / hour use
→ 14,000 Yuan / ton
표2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 제시하는 표면산화철분을 흑연분말과 혼합 후 펠렛을 만들어 환원한 경우를 기존의 수소를 이용하여 환원하는 공정과 비교할 때, 원료비용의 절감이 1.6만원/톤, 환원소요시간 단축으로 인한 환원비용의 절감이 1.4만원/톤으로 합계 3.0만원/톤 가량 절감할 수 있는 것으로 분석된다.As shown in Table 2, when compared with the process of reducing pellets formed by mixing the surface iron oxide powder with the graphite powder as shown in one embodiment of the present invention using conventional hydrogen, The total reduction of KRW 14,000 / tonne can be saved by KRW 30,000 / ton.
이상 첨부된 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the exemplary embodiments or constructions. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. will be.
그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.It is therefore to be understood that the above-described embodiments are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be interpreted as being included in the scope of the present invention .
Claims (6)
상기 혼합된 분말을 일축성형으로 통하여 펠렛화하는 단계;
상기 펠렛을 가열하여 환원하는 단계; 및
상기 환원된 펠렛을 해립하는 단계;
를 포함하는 철계 분말의 환원방법.Uniformly mixing the surface-oxidized iron-based powder and the carbon powder;
Pelletizing the mixed powder through uniaxial molding;
Heating and reducing the pellet; And
Disposing the reduced pellet;
Based powder.
상기 탄소분말의 탄소 함유량이 85wt%이상인 철계 분말의 환원방법.The method of claim 1,
Wherein the carbon powder has a carbon content of 85 wt% or more.
상기 철계 분말과 탄소분말의 혼합시간은 10~30분인 철계 분말의 환원방법.The method of claim 1,
Wherein a mixing time of the iron-based powder and the carbon powder is 10 to 30 minutes.
상기 일축 성형의 성형압력은 100~1,000MPa인 철계 분말의 환원방법.The method of claim 1,
Wherein the uniaxial forming pressure is 100 to 1,000 MPa.
상기 펠렛의 크기는 직경 20mm이하, 두께 50mm 이하인 철계 분말의 환원방법.5. The method according to any one of claims 1 to 4,
Wherein the size of the pellet is 20 mm or less in diameter and 50 mm or less in thickness.
상기 환원단계는 연속식 고온로에서 750~1,100℃로 가열하여 이루어지는 철계 분말의 환원방법.
The method of claim 5,
Wherein the reducing step is performed by heating at 750 to 1,100 ° C in a continuous high temperature furnace.
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---|---|---|---|---|
CN104525936A (en) * | 2014-12-22 | 2015-04-22 | 湖南富栊新材料有限公司 | Method for preparing cobalt-substitute prealloy powder |
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KR20190073170A (en) * | 2017-12-18 | 2019-06-26 | 재단법인 포항산업과학연구원 | Pellets for production of direct reducted iron using coffee waste and method for preparing direct reducted iron using the same |
KR20190073736A (en) * | 2017-12-19 | 2019-06-27 | 재단법인 포항산업과학연구원 | The method for producing direct reduced iron by multi-stage reduction |
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2012
- 2012-12-28 KR KR1020120157437A patent/KR20140087361A/en active Search and Examination
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