СПОСОБ ПОДГОТОВКИ ПОРОШКА НА ОСНОВЕ ЧУГУННОЙ СТРУЖКИ
METHOD OF MAKING POWDER ON BASIS OF IRON CHIPS

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).
2
3
2
3
Наиболее близким к заявленному способу подготовки стального порошка по технической сущности является получения стального порошка из порошка прокатной окалины FeO (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 FeO. 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.