[go: up one dir, main page]

RU2404023C1 - Method of producing doped iron alloy from production wastes - Google Patents

Method of producing doped iron alloy from production wastes Download PDF

Info

Publication number
RU2404023C1
RU2404023C1 RU2009137125/02A RU2009137125A RU2404023C1 RU 2404023 C1 RU2404023 C1 RU 2404023C1 RU 2009137125/02 A RU2009137125/02 A RU 2009137125/02A RU 2009137125 A RU2009137125 A RU 2009137125A RU 2404023 C1 RU2404023 C1 RU 2404023C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
amount
mixture
thermit
mass
alloy
Prior art date
Application number
RU2009137125/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Трофимович Евтушенко (RU)
Алексей Трофимович Евтушенко
Александр Алексеевич Тищенко (RU)
Александр Алексеевич Тищенко
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ)
Priority to RU2009137125/02A priority Critical patent/RU2404023C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2404023C1 publication Critical patent/RU2404023C1/en

Links

Landscapes

  • Powder Metallurgy (AREA)

Abstract

FIELD: process engineering. ^ SUBSTANCE: invention relates to powder metallurgy, particularly to method of producing doped iron alloys from iron-containing wastes. Cinder powder in amount of 75-80 wt % by wt is mixed in mixer with aluminium powder in amount of 20-25 wt % to produce thermit mix. Doping additives represent titanium carbide in amount of 8-20 % of thermit mix weight, molybdenum in amount of 10-12% of thermit mix weight, and ferrosilicium in amount of 2-4% of thermit mix weight. Thermit mix with said doping additives are loaded in the mould, combustion is initiated and melting is performed by self-propagating high-temperature synthesis. ^ EFFECT: preset composition, high wear resistance, viscosity and hardness. ^ 1 ex

Description

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к способам получения легированных сплавов железа из железосодержащих отходов производства.The invention relates to powder metallurgy, in particular to methods for producing alloyed iron alloys from iron-containing production wastes.

Известен способ получения сплава железа из отходов производства, включающий смешивание железной окалины в количестве 70-80 мас.%, железосодержащего порошка в количестве 10-15 мас.% и алюминиевого порошка в количестве 15-20 мас.% с получением термитной смеси, загрузку этих компонентов в тигель и плавление сплава железа самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (патент RU 2192478, МПК 7 С21В 15/00, B22F 3/23).A known method of producing an alloy of iron from industrial wastes, including mixing iron oxide in an amount of 70-80 wt.%, Iron-containing powder in an amount of 10-15 wt.% And aluminum powder in an amount of 15-20 wt.% To obtain a thermite mixture, loading these components into a crucible and melting of an iron alloy by self-propagating high-temperature synthesis (patent RU 2192478, IPC 7 C21B 15/00, B22F 3/23).

Основным недостатком этого способа является узкая сфера использования, так как получаемый сплав железа можно применять только в качестве шихты для дальнейшего производства легированных сплавов с дополнительной термообработкой из-за его низкой твердости, составляющей 10 HRC.The main disadvantage of this method is the narrow scope, since the resulting iron alloy can only be used as a mixture for the further production of alloyed alloys with additional heat treatment due to its low hardness of 10 HRC.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению (прототипом) является способ получения сплава железа из отходов производства, включающий получение термитной смеси путем смешивания железной окалины в количестве 75-80 мас.% и алюминиевого порошка в количестве 20-25 мас.%, введение в термитную смесь при смешивании карбида титана в количестве 10-14% массы термитной смеси, борида титана в количестве 3-5% массы термитной смеси и хрома в количестве 4-5% массы термитной смеси, загрузку и плавление смеси самораспространяющимся высокотемпературным синтезом (патент RU 2277456, МПК 8 B22F 3/23, С22С 33/02, С21В 15/02).The closest in technical essence and the achieved result to the proposed invention (prototype) is a method for producing an iron alloy from industrial wastes, which includes obtaining a thermite mixture by mixing iron oxide in an amount of 75-80 wt.% And aluminum powder in an amount of 20-25 wt.% , introduction into the thermite mixture when mixing titanium carbide in the amount of 10-14% of the mass of the thermite mixture, titanium boride in the amount of 3-5% of the mass of the thermite mixture and chromium in the amount of 4-5% of the mass of the thermite mixture, loading and melting the mixture sprostranyayuschimsya high-temperature synthesis (patent RU 2277456, IPC 8 B22F 3/23, S22S 33/02, S21V 15/02).

Основным недостатком вышеописанного способа является узкая сфера использования, так как получаемый сплав можно применять только в качестве штампового инструмента с низкой стойкостью при износе и режущего инструмента исключительно при низких скоростях резания из-за низкой твердости при высоких температурах, обусловленной пониженной теплостойкостью.The main disadvantage of the above method is the narrow scope, since the resulting alloy can only be used as a stamping tool with low wear resistance and a cutting tool exclusively at low cutting speeds due to low hardness at high temperatures due to reduced heat resistance.

Предлагаемым изобретением решается задача расширения сферы использования путем обеспечения возможности получения легированных сплавов с заранее заданными составами и необходимыми свойствами, применяемых для повышения износостойкости инструмента, в качестве материала для штампового инструмента в условиях высокого ударного и ударно-абразивного износа вследствие повышенной вязкости, обусловленной высоким содержанием остаточного аустенита, до 60%, в структуре сплава в совокупности с высокой твердостью.The present invention solves the problem of expanding the scope of use by providing the possibility of obtaining alloyed alloys with predetermined compositions and the necessary properties used to increase the tool wear resistance, as a material for a stamped tool in conditions of high impact and impact-abrasive wear due to the increased viscosity due to the high residual content austenite, up to 60%, in the structure of the alloy in combination with high hardness.

Поставленная задача решается тем, что в способе получения легированного сплава железа из отходов производства, включающем получение термитной смеси путем смешивания железной окалины в количестве 75-80 мас.% и алюминиевого порошка в количестве 20-25 мас.%, введение в термитную смесь при смешивании карбида титана, загрузку и плавление смеси самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, согласно изобретению в термитную смесь при смешивании карбид титана вводят в количестве, равном 8-20% массы термитной смеси, и дополнительно вводят молибден в количестве 10-12% массы термитной смеси и ферросилициум в количестве 2-4% массы термитной смеси.The problem is solved in that in a method for producing a doped alloy of iron from industrial wastes, including obtaining a thermite mixture by mixing iron oxide in an amount of 75-80 wt.% And aluminum powder in an amount of 20-25 wt.%, Introducing into a thermite mixture when mixing titanium carbide, loading and melting the mixture by self-propagating high-temperature synthesis, according to the invention, when mixing titanium carbide is introduced into the thermite mixture in an amount equal to 8-20% of the mass of the thermite mixture, and an additional molyb den in the amount of 10-12% of the mass of the thermite mixture and ferrosilicium in the amount of 2-4% of the mass of the thermite mixture.

Получение легированных сплавов с заранее заданными составами и необходимыми свойствами обусловлено образованием в реакционной зоне при плавлении по заявляемому способу сплава интерметаллида с карбидами титана, молибдена, силицидами и оксида алюминия с твердостью до 50-54 HRC, который используют как штамповую сталь с высокой вязкостью и достаточной твердостью. Штамповый инструмент с высокими вязкостными свойствами работает при деформации сжатия, следовательно, повышенный остаточный аустенит при деформации превращается в мартенсит, что вызывает повышение твердости до 60-62 HRC.The preparation of alloyed alloys with predetermined compositions and necessary properties is due to the formation of an alloy of intermetallic alloy with titanium, molybdenum, silicides and alumina with a hardness of up to 50-54 HRC in the reaction zone when melting according to the claimed method, which is used as die steel with high viscosity and sufficient hardness. A stamping tool with high viscous properties works during compression deformation, therefore, increased residual austenite during deformation turns into martensite, which causes an increase in hardness to 60-62 HRC.

Количество карбида титана, составляющее 8-20% массы термитной смеси, является оптимальным, так как при содержании карбида титана в термитной смеси менее 8% ее массы количество углерода в получаемом легированном сплаве снижается, и после термической обработки сплав не обеспечивает заданной твердости, а при содержании карбида титана в термитной смеси более 20% ее массы не поддерживается режим горения реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза.The amount of titanium carbide, comprising 8-20% of the mass of the thermite mixture, is optimal, since when the titanium carbide content in the thermite mixture is less than 8% of its mass, the amount of carbon in the resulting alloyed alloy decreases, and after heat treatment the alloy does not provide the specified hardness, and when the titanium carbide content in the thermite mixture of more than 20% of its mass does not support the combustion mode of the reaction of self-propagating high-temperature synthesis.

Содержание в легированном сплаве молибдена, составляющее 10-12% массы термитной смеси, является оптимальным, так как при содержании молибдена в шихте менее 10% ее массы не достигается необходимая вязкость получаемого легированного сплава, а при содержании молибдена в шихте более 10% ее массы реакция самораспространяющегося высокотемпературного синтеза не идет.The content in the alloyed alloy of molybdenum, which is 10-12% of the mass of the thermite mixture, is optimal, since when the content of molybdenum in the mixture is less than 10% of its mass, the required viscosity of the obtained alloyed alloy is not achieved, and when the content of molybdenum in the mixture is more than 10% of its mass, the reaction self-propagating high-temperature synthesis does not occur.

Количество ферросилициума, составляющее 2-4% массы термитной смеси, является оптимальным, так как при содержании в термитной смеси менее 2% ферросилициума получаемый легированный сплав не приобретает необходимую пористость, а при содержании в термитной смеси более 4% ферросилициума снижается вязкость этого сплава. Введение ферросилициума способствует более полному раскислению сплава, позволяет получить монолитный слиток, снижает образование пор, повышает выход металлической фазы до 60%.The amount of ferrosilicium, comprising 2-4% of the mass of the thermite mixture, is optimal, since when the content in the thermite mixture is less than 2% of the ferrosilicium, the resulting alloyed alloy does not acquire the necessary porosity, and when the content in the thermite mixture is more than 4% of ferrosilicium, the viscosity of this alloy decreases. The introduction of ferrosilicium promotes a more complete oxidation of the alloy, allows you to get a monolithic ingot, reduces the formation of pores, increases the yield of the metal phase up to 60%.

Способ получения легированного сплава железа из отходов производства осуществляется следующим образом. Производят дозирование и смешивание в смесителе железной окалины в количестве 75-80 мас.% и алюминиевого порошка в количестве 20-25 мас.% с получением термитной смеси. При смешивании в качестве легирующих добавок вводят карбид титана в количестве, равном 8-20% массы термитной смеси, молибден в количестве, равном 10-12% массы термитной смеси, и ферросилициум в количестве, равном 2-4% массы термитной смеси.A method of producing a doped iron alloy from waste products is as follows. Dosing and mixing in the mixer of iron oxide in the amount of 75-80 wt.% And aluminum powder in the amount of 20-25 wt.% To produce a termite mixture. When mixing as alloying additives, titanium carbide is introduced in an amount equal to 8-20% of the mass of the thermite mixture, molybdenum in an amount equal to 10-12% of the mass of the thermite mixture, and ferrosilicium in an amount equal to 2-4% of the mass of the thermite mixture.

Затем термитную смесь с легирующими добавками загружают в форму. Инициируют начало реакции горения и производят плавление термитной смеси с карбидом титана, молибденом и ферросилициумом в режиме горения путем самораспространяющегося высокотемпературного синтеза за счет тепла экзотермической реакции термосинтеза вышеуказанных компонентов. Образующийся в реакционной зоне легированный сплав скапливается на дне формы, а другие примеси переходят в шлак.Then the termite mixture with alloying additives is loaded into the mold. The combustion reaction is initiated and the thermite mixture is melted with titanium carbide, molybdenum and ferrosilicium in the combustion mode by means of self-propagating high-temperature synthesis due to the heat of the exothermic thermosynthesis reaction of the above components. The alloyed alloy formed in the reaction zone accumulates at the bottom of the mold, and other impurities pass into the slag.

Пример конкретного выполнения способа получения легированного сплава железа из отходов производства.An example of a specific implementation of the method for producing a doped alloy of iron from waste products.

Для экспериментальной проверки предлагаемого технического решения использовали молотую железную окалину, отходы кузнечного производства, дисперсность которых определяли проходом через сито 0,16 мм, порошок алюминия АСД-1, порошки карбида титана, молибдена, ферросилициума. Порошки дозировались в заданном соотношении на аналитических весах с точностью до 0,001 г, механически смешивались всухую в атмосфере воздуха в смесителе типа "пьяная бочка" партиями по 200 г в течение 4 часов. Полученные образцы шихты загружали в сборные металлические формы и инициировали реакцию самораспространяющегося высокотемпературного синтеза с помощью кратковременного теплового импульса. Под действием выделенного при горении термитной смеси тепла реакции, необходимого для плавления образцов шихты из смеси железной окалины, порошков алюминия, карбида титана, молибдена, ферросилициума происходило плавление шихты в режиме горения. Реакция горения протекала бурно с достаточными температурой и количеством тепла, чтобы вступили в реакцию легирующие добавки. Температура и скорость горения, количество выделяемой теплоты при реакции самораспространяющегося высокотемпературного синтеза были достаточными для получения по заявляемой технологии легированного сплава. Жидкий металл опускался на дно формы. Оксид алюминия и другие примеси переходили в шлак. Получали комплексный металлический слиток сплава интерметаллида из железа, титана, молибдена и силицидов с твердостью до 50-54 HRC. Выход годного слитка составил 60%. Так можно получить сплав с содержанием углерода 1,0-1,5 мас.%, молибдена - 1,2-1,5 мас.%, кремния - 1,0-1,3 мас.%, твердостью 50-54 HRC, 60% остаточного аустенита, вязкостью 4-6 Дж/см2. Легированный сплав, получаемый по заявляемой технологии, можно использовать без дополнительной термообработки как штамповую сталь для изготовления штампового инструмента, работающего при ударном и ударно-абразивном износе.For experimental verification of the proposed technical solution used ground iron oxide, forging waste, the dispersion of which was determined by passing through a sieve of 0.16 mm, aluminum powder ASD-1, powders of titanium carbide, molybdenum, ferrosilicium. The powders were dosed in a predetermined ratio on an analytical balance accurate to 0.001 g, mechanically mixed dry in an atmosphere of air in a drunk barrel mixer in batches of 200 g for 4 hours. The obtained samples of the charge were loaded into prefabricated metal molds and initiated the reaction of self-propagating high-temperature synthesis using a short-term thermal pulse. Under the action of the reaction heat released during combustion of the thermite mixture, necessary for melting the mixture samples from a mixture of iron oxide, aluminum powders, titanium carbide, molybdenum, and ferrosilicium, the mixture was melted in the combustion mode. The combustion reaction proceeded vigorously with a sufficient temperature and amount of heat so that dopants would react. The temperature and burning rate, the amount of heat released during the reaction of self-propagating high-temperature synthesis were sufficient to obtain a doped alloy according to the claimed technology. Liquid metal sank to the bottom of the mold. Alumina and other impurities passed into the slag. A complex metal ingot of an intermetallic alloy of iron, titanium, molybdenum and silicides with a hardness of up to 50-54 HRC was obtained. The yield of the ingot was 60%. So you can get an alloy with a carbon content of 1.0-1.5 wt.%, Molybdenum - 1.2-1.5 wt.%, Silicon - 1.0-1.3 wt.%, Hardness 50-54 HRC, 60% residual austenite, viscosity 4-6 J / cm 2 . Alloyed alloy obtained by the claimed technology can be used without additional heat treatment as die steel for the manufacture of die tools operating under impact and impact-abrasive wear.

Таким образом, использование предлагаемого способа получения легированного сплава железа из отходов производства обеспечивает получение сплава заданного состава с определенными свойствами, обладающего высокой твердостью в совокупности с высокой вязкостью, полноту утилизации производственных отходов, улучшение экологической обстановки и достаточно низкий расход электроэнергии вследствие отсутствия дополнительной термообработки для получения высокой твердости.Thus, the use of the proposed method for producing a doped alloy of iron from industrial wastes provides the production of an alloy of a given composition with certain properties, having high hardness in combination with high viscosity, completeness of utilization of industrial wastes, improving the environmental situation and a fairly low energy consumption due to the absence of additional heat treatment to obtain high hardness.

Claims (1)

Способ получения легированного сплава железа из отходов производства, включающий получение термитной смеси путем смешивания железной окалины в количестве 75-80 мас.% и алюминиевого порошка в количестве 20-25 мас.%, введение в термитную смесь при смешивании карбида титана, загрузку и плавление смеси самораспространяющимся высокотемпературным синтезом, отличающийся тем, что в термитную смесь при смешивании карбид титана вводят в количестве 8-20% массы термитной смеси и дополнительно вводят молибден в количестве 10-12% массы термитной смеси и ферросилициум в количестве 2-4% массы термитной смеси. A method of producing a doped iron alloy from waste products, including obtaining a thermite mixture by mixing iron oxide in an amount of 75-80 wt.% And aluminum powder in an amount of 20-25 wt.%, Introducing titanium carbide into the thermite mixture when mixing, loading and melting the mixture self-propagating high-temperature synthesis, characterized in that titanium carbide is introduced into the thermite mixture during mixing in an amount of 8-20% of the mass of the thermite mixture and molybdenum is additionally introduced in the amount of 10-12% of the mass of the thermite mixture and fer Osilicium in the amount of 2-4% of the mass of the termite mixture.
RU2009137125/02A 2009-10-07 2009-10-07 Method of producing doped iron alloy from production wastes RU2404023C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137125/02A RU2404023C1 (en) 2009-10-07 2009-10-07 Method of producing doped iron alloy from production wastes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009137125/02A RU2404023C1 (en) 2009-10-07 2009-10-07 Method of producing doped iron alloy from production wastes

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2404023C1 true RU2404023C1 (en) 2010-11-20

Family

ID=44058384

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009137125/02A RU2404023C1 (en) 2009-10-07 2009-10-07 Method of producing doped iron alloy from production wastes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2404023C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792903C1 (en) * 2022-03-16 2023-03-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук Method for producing composite aluminium-matrix materials containing titanium carbide by self-propagating high-temperature synthesis

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2101136C1 (en) * 1996-03-26 1998-01-10 Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова Mixture for production of porous permeable material
RU2192478C1 (en) * 2001-06-08 2002-11-10 Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова Method of production of iron alloy from industrial waste
RU2277456C1 (en) * 2004-10-20 2006-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Method of producing dopediron alloy from industrial wastes

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2101136C1 (en) * 1996-03-26 1998-01-10 Алтайский государственный технический университет им.И.И.Ползунова Mixture for production of porous permeable material
RU2192478C1 (en) * 2001-06-08 2002-11-10 Алтайский государственный технический университет им. И.И.Ползунова Method of production of iron alloy from industrial waste
RU2277456C1 (en) * 2004-10-20 2006-06-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова" (АлтГТУ) Method of producing dopediron alloy from industrial wastes

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2792903C1 (en) * 2022-03-16 2023-03-28 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Удмуртский федеральный исследовательский центр Уральского отделения Российской академии наук Method for producing composite aluminium-matrix materials containing titanium carbide by self-propagating high-temperature synthesis

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101608270A (en) A high-efficiency and low-cost aluminum and aluminum alloy refiner and preparation method thereof
CN103160701A (en) Preparation method for high-temperature-resistant Mo-Si-B alloy
CN101219470A (en) Production method for reacting to synthesize Ti5Si3 particle gradient reinforcing cast aluminum base composite material
RU2277456C1 (en) Method of producing dopediron alloy from industrial wastes
CN105925918B (en) A kind of preparation method of aluminum oxide-silicon carbide whisker reinforced cold work die steel material
CN101235465A (en) In-situ synthesis of boride/iron-base composite material and manufacturing method thereof
CN103243236A (en) High-toughness wear-resistant zinc alloy containing fine crystalline grains and preparation process for same
RU2448178C2 (en) Method for obtaining castable composite alloy of titanium aluminium carbide
RU2262415C1 (en) Method of producing iron alloy from production waste
RU2404023C1 (en) Method of producing doped iron alloy from production wastes
RU2567779C1 (en) Method of producing of modified aluminium alloys
WO2007139403A1 (en) Method for producing metal alloy and intermetallic products
RU2404022C1 (en) Method of producing doped iron alloy from production wastes
RU2295424C1 (en) Method for producing alloy from iron-containing production process rejected materials
RU2419655C1 (en) Method of producing dopped iron alloy from production wastes
RU2419654C1 (en) Method of producing dopped iron alloy from production wastes
Gostishchev et al. High-temperature synthesis of composites based on nickel aluminides
RU2739898C1 (en) Method of producing composite metal alloy containing titanium carbide
RU2269586C1 (en) Method of preparation of master alloys and deoxidizers
RU2523049C1 (en) Method of gamma-aluminide titanium-based alloys production
CN102409243A (en) In-situ synthesized boride particle reinforced iron-based wear-resistant composite material
RU2301721C1 (en) Method for producing alloy carbide steel
RU2754424C2 (en) Method for producing intermetallic alloys based on titanium aluminide
RU2792903C1 (en) Method for producing composite aluminium-matrix materials containing titanium carbide by self-propagating high-temperature synthesis
RU2829238C1 (en) Method of producing an article from an alloyed iron-aluminium alloy

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20111008