Способ подготовки порошка на основе чугунной стружки
Владельцы патента RU 2486031:
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Курганский государственный университет" (RU)
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к получению порошка на основе железа, содержащего небольшое количество углерода. Может использоваться для получения стального порошка на основе переработки отходов металлообрабатывающей промышленности - чугунной стружки. Порошок, полученный измельчением и прокаливанием чугунной стружки, смешивают с порошком железной окалины, нагревают до 900-1100°С и выдерживают 4-8 часов. Обеспечивается упрощение процесса получения порошка и повышение производительности. 1 ил., 1 табл., 1 пр.
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения порошков, в частности к получению порошка, содержащего небольшое количество углерода, и может быть использовано для получения стального порошка на основе переработки отходов металлообрабатывающей промышленности - чугунной стружки.
Процесс подготовки порошка является основополагающим в порошковой металлургии. При этом одним из требований является содержание углерода в порошке 0.1<С<0.5%. Большинство известных на сегодняшний день способов подготовки порошков основывается на отжиге в среде водорода или водяных паров.
Известен способ подготовки порошка (см. Патент №2196659 на изобретение РФ B22F 1/00, С22С 33/02. Способ подготовки порошка на основе железа. / Арвидсон Йохан. // Б.И. - №15 - 2003), основанный на отжиге железосодержащего порошка в среде водорода или водяного пара в печи при температуре 800-1200°С. Основными недостатками данного способа являются низкая производительность, необходимость использования специальных газообразных сред, применения дорогостоящего сырья, а также необходимость применения сложной аппаратуры (ИК анализаторов).
Наиболее близким к заявленному способу подготовки стального порошка по технической сущности является получения стального порошка из порошка прокатной окалины Fe2O3 (см. Патент №2006344 на изобретение РФ B22F 9/04, B22F 9/22. Способ получения железного порошка с низкой насыпной плотностью. / Секачев М.А.; Чумаков А.Ф.; Викулов А.С.; Шевченко И.Ф.; Акименко В.Б.; Гуляев И.А. Опубл. 30.01.1994). Сущность способа состоит в том, что железосодержащий порошок получается измельчением прокатной окалины, после чего производится его окисление посредством нагрева и контакта с воздухом в соответствии с химической формулой Fe2O3. Полученный порошок оксида железа восстанавливают в среде нагретого водорода.
К недостаткам данного способа можно отнести сложность технологического процесса, которая заключается в необходимости предварительной очистки шихты (порошка прокатной окалины), низкую производительность процесса и большое количество технологических операций - измельчение прокатной окалины, очистку, предварительное окисление и восстановление, необходимость в использовании специальных восстановительных сред, а также повышенную опасность процесса (водород является взрывоопасным).
Цель изобретения - упрощение технологии подготовки стального порошка. Поверхность железа способствует диссоциации оксидов. Поэтому цель изобретения достигается за счет того, что порошок чугуна, полученный посредством измельчения и последующего прокаливания стружки из чугуна СЧ20, нагревают до температуры 900-1100°С в контакте с железной окалиной (FeO), и выдерживают при этой температуре 4-8 часов. В результате происходит восстановление оксидов железа на поверхности чугуна и окисление углерода, марганца и кремния основы чугуна.
Пример выполнения способа подготовки порошка на основе чугунной стружки
Был взят порошок серого чугуна СЧ20 (Химический состав чугуна, %: С - 3,6; Si - 2,2; Mn - 0,7; S - 0,12; P - 0,15). Исходный порошок был получен измельчением чугунной стружки, полученной в производственных условиях, в шаровой мельнице и предварительным отжигом в течение 30 мин с целью удаления смазочно-охлаждающей жидкости.
Порошки окалины (FeO) и серого чугуна в течение 15 мин смешивались в шаровой мельнице, помещались в контейнер (фиг.1) и нагревались до температур 900-1100°С.
Результаты химического анализа порошков, полученных при помощи предлагаемого способа и аналога, приведены в таблице.
| Т, °С | τ, ч | С, % | Mn, % | Si, % |
| Известный способ (аналог) | ||||
| 1200 | 4 | 0,40 | - | - |
| 1200 | 12 | 0,05 | - | - |
| Предлагаемый способ | ||||
| 900 | 8 | 0,137 | 0,18 | 0.19 |
| 1000 | 4 | 0,100 | - | - |
| 1000 | 8 | 0,022 | 0,12 | 0.15 |
| 1100 | 4 | 0,015 | - | - |
| 1100 | 8 | 0,014 | 0,12 | 0.14 |
Таким образом, предложенный способ позволяет значительно упростить процесс подготовки порошка и существенно повысить производительность.
Предлагаемый способ подготовки порошка на основе чугунной стружки значительно проще и дешевле известных способов, так как не требует:
- специальных печей, обеспечивающих замкнутое пространство и использования специальных сред;
- основан на использовании дешевого исходного сырья - железной окалины и чугунной стружки;
- обеспечивает значительно большую производительность по сравнению с известными аналогами.
Способ получения порошка на основе чугунной стружки, характеризующийся тем, что исходный порошок, полученный измельчением и прокаливанием чугунной стружки, перемешивают с порошком железной окалины, нагревают до температуры 900-1100°С и выдерживают при этой температуре 4-8 ч.
