DE2055729B2 - Verfahren zur verhinderung der reoxydation von reduziertem koernigem oder pulvrigem eisen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verhinderung der Reoxydation von reduziertem körnigem oder pulvrigem Eisen, das als Rohmaterial für die Eisen- oder Stahlherstellung verwendet wird, bei dem das Eisen mit einem bei normaler Umgebungstemperatur flüchtigen Antikorrosionsmittel in Berührung gebracht wird.

Körniges oder pulvriges Eisenmaterial, das als Rohmaterial für die Eisen- oder Stahlherstellung, z. B. für die Elektrostahlherstellung verwendet wird, besitzt eine auf das Volumen bezogen große Oberfläche und weist, insbesondere wenn das Material in körniger Form vorliegt, eine große Zahl von feinen Poren, die während des Granulierens oder durch das Entgasen während der Reduktionsbehandlung erzeugt werden. Da sowohl diese inneren als auch diese äußeren Oberflächen des reduzierten Eisenmaterials unmittelbar nach der Reduktion im chemisch äußerst reaktionsfähigen Zustand des metallischen Eisens sind, wird das reduzierte Eisenmaterial sehr leicht reoxydiert, wenn es der Atmosphäre mit normalen Feuchtigkeits- und Temperaturbedingungen ausgesetzt wird. Dies hat eine schnelle Verschlechterung der Materialqualität während der Zeitspanne zur Folge, die zwischen dem Reduktionsvorgang und der Weiterverarbeitung des reduzierten Eisenmaterials infolge des Transportes oder einer eventuellen Lagerung verstreicht.

Um diese Reoxydaiion zu verhindern, wurde vorgeschlagen, das reduzierte Eisenmaterial unter einer nichtoxydierenden Atmosphäre aus einem trockenen inerten Gas zu halten. Dieses Verfahren ist jedoch nicht wirtschaftlich, da es einerseits einen hohen Aufwand erfordert und andererseits das Eindringen von atmosphärischer Luft, sei es auch nur in geringen Mengen, nicht ganz ausgeschlossen werden kann. Ein weiteres Verfahren zur Verhinderung der Reoxydation ist aus der deutschen Patentschrift 89 313 bekannt. Dabei wird unmittelbar nach der Reduktion Ammoniakgas über das Eisen geleitet, so daß sich an der Oberfläche des Eisenmaterials eine Schicht aus festem Eisennitrid bildet. Die Nachteile dieses Verfahrens bestehen darin, daß einmal das Eisennitrid während der Lagerung Wasserstoffgas abgeben kann, welches unter Umständen eine Explosionsgefahr hervorruft, und daß außerdem die harte Eisennitridschicht infolge der unterschiedlichen Temperaturausdehnung aufplatzt, so daß ihre Schutzwirkung zumindest teilweise verloren geht. Weiter ist aus der USA.-Patentschrift 2 875 935 ein Verfahren bekannt, bei dem das reduzierte körnige oder pulvrige Eisenmaterial mit Aceton oder Äther überzogen wird, so daß seine Oberfläche durch eine Flüssigkeitshaut vor der Reoxydation geschützt wird. Der Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß diese schützende Flüssigkeitshaut nicht beständig ist, sondern leicht verdampft, wobei gesundheitsschädliche und explosionsgefährliche Dämpfe entstehen.

ίο Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, das reduzierte körnige oder pulvrige Eisen durch ein Antikorrosionsmittel vor einer Reoxydation zu schützen, wobei dieser Schutz wirtschaftlich und zuverlässig sein soll und insbesondere nicht davon

is abhängen soll, daß das Antikorrosionsmittel tatsächlich die Oberfläche des Eisenmaterials vollständig bedeckt.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch

so gelöst, daß das reduzierte Eisen während des Abkühlens mit Dicyclohexylammoniumnitrid (C₆H_n 2 ΝΗ.,ΝΟ,) behandelt wird.

D'ieses Antikorrosionsmittel hat nicht nur wie die bekannten Antikorrosionsmittel die Eigenschaft und den Zweck, das körnige oder pulvrige Eisenmaterial an der Oberfläche mit einer Schutzschicht zu überziehen, um zu vermeiden, daß das Eisen mit der atmosphärischen Luft in Berührung kommt. Dieses Antikorrosionsmittel, das bis zu Temperaturen von etwa 1OO^C C stabil ist, hat außerdem noch die Eigenschaft, daß es ständig langsam aus dem festen Zustand in den gasförmigen übergeht, wobei es ein Gas abgibt, das auch verdünnt eine extrem starke oxydationshindernde Wirkung hat. Das erfindungsgemäße Antikorrosionsmittel baut daher um die Eisenteilchen ständig eine Schutzgasatmosphäre auf. Es ist also nicht unbedingt erforderlich, daß die einzelnen Eisenkörner tatsächlich vollständig von dem Antikorrosionsmittel bedeckt sind. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß das Antikorrosionsmittel unmittelbar nach dem Reduktionsvorgang auf das noch heiße Eisen während des Abkühlens gebracht wird. Dies bringt eine Zeitersparnis mit sich, da das Antikorrosions-

mittel ohne Verzögerung nach dem Reduzieren aufgebracht werden kann. Außerdem ist das Antikorrosionsmittel bei den anfänglichen hohen Temperaturen des Eisenmaterials noch gasförmig und kondensiert erst im Verlauf des Abkühlens auf der Oberfläche des Eisens, so daß sich eine vollständige und gleichmäßige Bedeckung des Eisenmaterials durch das Antikorrosionsmittel ergibt.

Im folgenden soll die Erfindung im einzelnen an Hand der in der Zeichnung dargestellten beispielsweisen Ausführungsform näher erläutert werden. Wie in der einzigen Figur zu sehen ist, ist der Behälter 1 so gebaut, daß er einen Raum für die Aufnahme einer geeigneten Menge von reduziertem Eisenmaterial beim Abkühlschritt, der der letzte Verfahrensschritt der Reduktionsbehandlung ist, bildet. Falls es nötig ist, kann der Behälter 1 mit einer Kühleinrichtung versehen sein zum Einleiten eines Kühlfluids und zu seinem Durchtritt oder Zirkulieren durch den Innenraum des Behälters ud mit einer Entleereinrichtung für den Inhalt, die einen Auslaß einschließt (diese Einrichtungen sind in der Zeichnung nicht gezeigt). An der oberen öffnung ist der Behälter mit einer Einrichtung 2 versehen, die als

Verschluß oder Deckelteil dient, um das Eindringen von atmosphärischer oxydierender Luft in den Behälter zu steuern oder zu verhindern. Mit 3 ist eine Einrichtung bezeichnet, in der das flüchtige Antikorrosionsmittel verdampft wird, festes oder gasförmiges Antikorrosionsmittel mit anderem Gas gemischt wird, oder Antikorrosionsmittei gelöst wird, oder mit anderen Flüssigkeiten gemischt wird; dann wird das verdampfte oder verflüssigte Antikorrosionsmittel durch eine Leitung 4 in den Behälter 1 von xo einem geeigneten Teil wie z. B. der Öffnung 4 a des Behälters eingeleitet oder eingeblasen. Falls es erwünscht ist, kann die Einrichtung 3 mit einer Heizeinrichtung versehen sein. Zur Beschleunigung der Verdampfung des flüchtigen Antikorrosionsmittels oder mit Einrichtungen zum Zuführen des das flüchtige Antikorrosionsmittel enthaltenden Materials unier Druck, oder mit Einrichtungen für die Zuführung eines Fluids, das für die Kühlung des reduzierten Fisens verwendet wird. Mit 5 sind die Teilchen oder Körner von reduziertem Eisen bezeichnet.

Im Beirieb wird das in der Vorrichtung enthaltene reduzierte Eisenmaterial geeignet gekühlt und das flüchtige Antikorrosionsmittel wird darüber eingeleitet. In diesem Fall sollte die Konzentration des Antikorrosionsmittels und die Temperatur beim Beginn des Einleitens und danach entsprechend dem angewendeten Einleitungsverfahren geeignet gewählt und eingestellt werden, damit es nicht in höherem Maße zur Dissoziation oder Zersetzung kommt infolge von hohen Temperaturen, die nicht ausreichen, um eine Explosion oder Verbrennung zu verursachen. Die Temperatur, bei welcher das Einleiten oder Einsprühen begonnen wird, sollte jedoch so hoch wie möglich innerhalb der oben genannten Grenzen gewählt werden, um den höchst möglichen Anfangswert des Partialdruckes des Gases des flüchtigen Antikorrosionsmittels, das in den Behälter eingeleitet oder in ihm erzeugt wird, auswählen zu können. Sie kann aus der Tatsache abgeschätzt werden, daß Dicyclohexylammoniumnitrid, bei 60^c C einen Partialdruck von 0,012 mm Hg haben kann, was etwa das 40Ofache des Dampfdruckes bei 1O⁰C ist. Das flüchtige Antikorrosionsmittel, das durch das oben genannte Verfahren verdampft wird, hat die Neigung sich zu verteilen, wobei eine ausreichende Konzentration eingehalten wird, und ebenso hat die Oberfläche des reduzierten Eisens einen hohen Grad von Aktivität proportional der Temperatur, so daß die Entwicklung und Adsorption des flüchtigen Antikorrosionsmittels schnell und gleichmäßig durchgeführt wird. Weiter wird als Folge des anschließenden natürlichen oder erzwungenen Abkühlens das Volumen des Gases, das die Hohlräume in dem reduzierten Eisen füllt, verkleinert, um das Eindringen des flüchtigen Antikorrosionsmittels in die Hohlräume zu ermöglichen, so daß ebenfalls eine wirkungsvollere Entwicklung des flüchtigen Antikorrosionsmittels sichergestellt wird. Wenn es im Betrieb notwendig wird, kann das einmal gekühlte reduzierte Eisenmaterial wieder erhitzt werden und dann während der Erhitzungsperiode und seiner Abkühlungsperiode dieser Behandlung unterworfen werden. In diesem Fall sollte der in der Zeichnung gezeigte Behälter als ein Behälter betrachtet werden, der gebaut ist, um reduziertes Eisen für den Zweck des Kühlens während einer bestimmten Zeitspanne nach dem Wiedererhitzen aufzunehmen.

Die Deckeleinrichtung 2 des Behälters ist ebenso nützlich, um Verluste von diesem Mittel zu verhindern, die durch Verflüchtigen oder andere Gründe verursacht werden können.

Der Behälter 1 kann ebenso aJs Einrichtung zum Speichern oder Aufbewahren von reduziertem Eisen für Transportzwecke oder für andere allgemeine Zwecke dienen.

Die vorliegende Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die spezielle Ausführungsform beschränkt, die gezeigt und beschrieben wurde, sondern es sind andere Abwandlungen im Rahmen der Erfindung möglich, wie z. B.:

1. In der in der Zeichnung gezeigten Konstruktion kann die Leitung 4 entfernt werden und die Zuführeinrichtung 3 für das flüchtige Antikorrosionsmittel kann im Inneren des Behälters 1 angebracht werden;

2. das flüchtige Antikorrosionsmittel kann manuell in geeigneten gewählten Zeitpunkten, in mehreren einzelnen Portionen, in den Behälter eingesprüht werden, um den Betrieb zu vereinfachen.

Bei der praktischen Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wurde es als nützlich gefunden, die folgenden Maßnahmen in Verbindung mit der Behandlung des reduzierten Eisenmaterials vorzunehmen, um das Ziel der vorliegenden Erfindung optimal zu erreichen:

1. Während des erfindungsgemäßen Behandlungsverfahrens wird die Atmosphäre in dem Raum, in welchem das reduzierte Eisenmaterial enthalten ist, in einer so entfeuchteten trockenen Bedingung wie möglich gehalten, und auch die Konzentration des inerten Gases in dieser Zusammensetzung wird so hoch wie möglich gehalten, um die nicht oxydierende Eigenschaft der Atmosphäre aufrechtzuerhalten;

2. während des Behandlungsverfahrens wird die Luftdichtigkeit des Behälters, in welchem das reduzierte Eisen enthalten ist, kontrolliert oder eine geeignete Abdichtung wird vorgenommen;

3. während der Zeit, in welcher die verschiedenen Handhabungen oder Behandlungen durchgeführt werden, nachdem das erfindungsgemäße Verfahren beendet wurde, wird das flüchtige Antikorrosionsmittel wieder über das reduzierte Eisen eingeleitet, oder es wird ein geeignetes Nachfüllen dieses Mittels durchgeführt;

4. während der Periode, in welcher die verschiedenen Handhabungen oder Behandlungen durchgeführt werden, nachdem das erfindungsgemäße Verfahren beendet wurde, wird der Raum, in welchem das reduzierte Eisen enthalten ist, in einer möglichst nicht oxydierenden Atmosphäre gehalten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Verhinderung der Reoxydation von reduziertem körnigem oder pulvrigem Eisen, das als Rohmaterial für die Eisen- oder Stahlherstellung verwendet wird, bei dem das Eisen mit einem bei normaler Umgebungstemperatur flüchtigen Antikorrosionsmittel in Berührung gebracht wird, dadurchgekennzeichnet, daß das reduzierte Eisen während des Abkühlens mit Dicyclohexylammoniumnitrid (C₆H₁₁ 2 NH₂NO₂) behandelt wird.