Способ получения стального порошка

 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлических порошков из безабразивного шлама шарикоподшипниковой стали, содержащего смазочно-охлаждающую жидкость /СОЖ/. Цель изобретения - упрощение технологического процесса и повышение экономичности процесса. Обкатной шлам и водный раствор СОЖ при содержании последней 20-30 мас.% сушат в коробах, снабженных крышкой с отверстиями, площадь которых составляет 0,02-0,3% от свободной поверхности шлама, при коэффициенте заполнения объема короба шламом 0,4-0,8. Время сушки ограничено достижением остаточной влажности порошка, равной 0,1-0,2%. Способ позволяет исключить операции механического удаления СОЖ, размола и рассева высушенного порошка. Стоимость получаемого порошка в 2,5-3,0 раза меньше стоимости порошка, получаемого известным способом. 2 ил., 3 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„.SU» 1510982 А1 yg 4 В 22 F g/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ газообразных продуктов расложения

СОЖ (фиг, 2), Пример 1, Обкатной шлам с относительной влажностью 254 загружа ли в короб размерами 350 250 150 мм.

Крышка короба имела 5 отверстий диаметром 8 мм. Толщина слоя шлама сос тавляла 60 мм. Масса шлама 13,5 кг.

Короб загружали в проходную конвейерную печь СКО 12-75. Сушку шлама о производили при 200 С 7 ч.

В результате разложения СОЖ над шламом создавалось давление, равное

2 мм.вод,ст., скорость истечения продуктов разложения СОЯ из короба составляла 25 м/с. Относительная влажность полученного порошка была 0,2Ф.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4328203/31-02 (22) 17.11.87 (46) 30,09,89. Бюл. V 36 (71) Белорусский политехнический институт (72) О.М.Дьяконов, В.В,Ивашин, О.П.Реут, В.A.Романов, Л.В.Ульянко и О.В ° Хренов (53) 621.762.22 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР 1 833375, кл. B 22 F 9/04, 1979, Авторское свидетельство СССР

М 1191184, кл. В 22 F 9/04, 1984. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СТАЛЬНОГО ПОP0lilKA (57) Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к получению металлических порошков иэ безабра зи в ного шлама шари коподшипни коИзобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения стального порошка из беэабразивного шлама шарикоподшипниковой стали, содержащего смазывающе-охлаждаемую жидкость (СОЖ) и получаемого при обкатке шаров чугунными дисками, Целью изобретения является упрощение технологического процесса и повышение эконбмичности процесса.

На фиг. 1 представлено устройство для осуществления способа, сечение; на фиг. 2 - то же, вид сверху.

Устройство выполнено в виде короба 1 с накидной крышкой 2. В короб

1 загружали шлам 3 (фиг. 1), В крыш-. ке 2 имеются отверстия 4 для выхода

2 вой стали, содержащего смазочно-охлаждающую жидкость (СОЖ). Цель изобретения - упрощение технологического процесса и повышение экономичности процесса. Обкатной шлам и водный раствор СОЯ при содержании последней 2030 мас.3 сушат в коробах, снабженных крышкой с отверстиями, площадь которых составляет 0,02-0,33 от свободной поверхности шлама, при коэффициенте заполнения объема короба шламом 0,40,8. Время сушки ограничено достижением остаточной влажности порошка, равной 0,1-0,2 :, Способ позволяет исключить операции механического удаления СОЖ, размола и рассева высушенного порошка, Стоимость получаемого порошка в 2,5-3,0 раза меньше стоимости порошка, получаемого известным способом. 2 ил,, 3 табл, 35

3

15109

Полученный порошок не требовал дополнительного дробления, фракция разме ром менее 400 мкм составляла 60 .

Пример 2, Исходная влажность шлама 2Я, толщина слоя 60 мм, масса

13,5 кг, температура сушки 300 С, продолжительность сушки 5 ч, скорость истечения продуктов разложения СОЖ

42,5 м/с, давление газа над поверхностью шлама 6 мм.вод.ст. Остаточная влажность порошка 0,24. фракция размером менее 315 мкм в порошке составляла 92, порошок не требовал обработки дроблением.

Пример 3. Исходная влажность шлама 303, толщина слоя 60 мм, масса

13,5 кг, температура сушки 400 С, продолжительность сушки 2 ч, скорость продувки шлама продуктами разложения

COM 60 м/с, давление газа над поверхностью шлама 10 мм вод,ст. остаточная влажность порошка 0,23. Порошок не требует обработки дроблением, содержание в нем фракции менее 200 мкм 25 составляет 90 .

В процессе сушки шлама СОЖ испарается. Над его поверхнбстью скапливаются продукты испарения, постепенно выходящие через отверстия в крыш- 30 ке короба. Вследствие ограниченности объема закрытого короба и малой площади отверстий в крышке над поверхностью шлама возникает избыточное давление °

Установлено, что избыточное давление газа над поверхностью шлама должно находиться в пределах 2

10 мм вод,ст. При давлении менее

2 мм.вод,ст наблюдается появление оксидных пятен на поверхности шлама, так как защитная атмосфера, состоящая из продуктов разложения СОЖ, рассеивается потоками воздуха, Воздух проникает в верхние слои шлама и окисляет порошок. При давлении более 10 мм вод.ст. затягивается процесс сушки, так как увеличивается сопротивление выходу продуктов разложения СОЖ через отверстия в крышке, Необходимый интервал .давлений 2l 0 мм вод. ст, обеспечивается в том случае, если суммарная площадь отверстий в крышке составляет 0,3-0,03 ь от площади свободной поверхности шлама, а коэффициент заполнения объема короба шламом составляет 0,4-0,8, 82 4

Ланные по зависимости давления газа и времени сушкй от площади отверстий в крышке, выраженной в процентах по отношению к площади свободной поверхности шлама, представлены в табл. 1, Из данных табл. 1 видно, что с уменьшением площади отверстий давле,ние газа и время сушки увеличиваются.

Выход за пределы значений коэффициента заполнения короба шламом влечет за собой окисление порошка, так как при к = 0,4 давление газа становится меньше предела 2 мм вод,ст., вследст-

Bèå увеличения незаполненного шламом объема короба, а при к = 0,8 шлам из-за близкого расстояния к крышке обдувается потоками воздуха.

Наиболее эффективной является сушка шлама при 200-400 С. Уменьшение о температуры ниже 200 С приводит к разному увеличению времени сушки и снижению производительности, что объясняется снижением общего энергетического потенциала молекул газа и скорости его истечения через отверстия в крышке. При температурах, превышающих значение 400 С, металлический порошок шлама возгорается. Собственная защитная атмосфера газов становится неэффективной по той причине, что водяной пар, количество

Которого в составе продуктов разложения СОЖ превышает 96,53, начинает играть роль активного окислителя.

При этом защитная пленка закиси железа на поверхности металлических частиц порошка начинает интенсивно разрушаться.

Экспериментально установлено, что при продувке слоя шлама газом со скоростью 25-60 м/с высушенный порошок не содержит комков и агломератов. Эти скорости достигаются при температурах сушки 200-400 С и исходной влажности шлама 20-303, что подтверждается данными, представленными в табл. 2, При температурах сушки менее

200 С и соответственно при скоростях продувки шлама менее 25 м/с в порошке остаются комки величиной до 10 мм и более. Объясняется это тем,.что при низких температурах кинетическая энергия паров воды недостаточна для разрушения коагуляционных образований частиц на основе связующего в виде сажистых отложений продуктов разТаблица!

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

0.05

0,5

2

6

131

132

133

134 ложения СОЖ. При температуре более о

400 G. в результате появления оксидных пятен на поверхности шлама и спеков порошка комки имеют размеры

20-100 мкм, Такой порошок требует проведения дополнительных операций, восстановления, размола и рассева частиц.

Высокая исходная влажность шлама

20-301 обеспечивает равномерность сушки по всему объему. При влажности менее 201 в шламе образуются комки, не разрушаемые в процессе сушки изза нехватки энергоносителя - водяного пара.

При влажности более 303 эффект диспергирования шлама сохраняется, но при этом увеличивается продолжительность сушки.

Остаточная влажность порошка составляет 0,1-0,2i. При остаточной влажности менее 0,13 происходит снижение скорости и увеличение продолжительности сушки, что подтверждается результатами, представленными в табл, 3. г

Увеличение остаточной влажности свыше 0,2i вызывает образование коагуляционных комков порошка (свыше

90, порошка состоит из комков размером до 500 мкм).

Предложенный способ получения стального порошка обеспечивает сни-. жение стоимости порошка в 2,5-3 раза

51 0982 б за счет отсутствия исключения исполь-. зования дорогостоящей защитной атмосферы, При этом упрощается технологический процесс сушки, что также приводит к снижению стоимости порошка за счет сокращения операций механического удаления избытков СОЖ из шлама, размола и рассева высушенного порошка. Исключается необходимость в применении соответствующего обору-: дования для осуществления этих опе;раций, Формула изобретения

Способ получения стального порошка преимущественно из безабразивного шлама шарикоподшипниковой стали, включающий термообработку шлама в проходной печи в атмосфере продуктов разложения смазочно-охлаждающей жидкости (СОЖ), отличающийся тем, что, с целью упрощения технологического процесса и повышения экономичности процесса, в качестве исходного берут шлам, содержащий 2030 мас.ь CON а термообработку про водят при температуре 200-400 С в коробе с крышкой, имеющей отверстия, суммарная площадь которых составляет 0,02-0,3% свободной поверхности шлама, при коэффициенте заполнения объема короба шламом 0,4-0,8 до достижения остаточной влажности порош35 ка 0,1-0,2ф.

1510982

Продолжение табл 1.

0,03

0,02

0 01

156

182

43 ание.

Представленные значения получены при тема пературе сушки 300 С, массе шлама перед сушкой 2 кг, исходной влажности шлама 253 и остаточной влажности 0.23.

Т а б л и ц а 2

Примеч

- Темпера тура сушки, ОС

Исходная влажность шлама, о

Скорость продувки шлама паром, м/с

21,3

24

26

300.

400

33,7

42,4

51,1

П р и м е ч а н и я: значение скорости продувки шлама 60 м/с а интервале температур сушки 200-400 С является максимальным при любых значениях исходной влажности шлама в пределах 20-303, значение скорости продувки

25 м/с является минимальным; промежуточные значения исходной влажности определены экспериментальным путем как производные от указанных значений скорости продувки при данных температурах.

Т а б л и ц а 3

128

131

137

300

« I1»

0,2

О,1

«11»

«I I»

«l l«

l l«

1510982 продол>1<ение табл. 3 а

l1» (Риг. 2

0,08

0,06

0,04

0,02

«I I»

ll

l l»

«! i »

«11»

« I I»

«11»

«11»

«tl»

173

256

730