SU1066743A1

SU1066743A1 - Method of heat treatment of iron powder

Info

Publication number: SU1066743A1
Application number: SU823499377A
Authority: SU
Inventors: Виталий Георгиевич Плеханов
Original assignee: Рубцовский Проектно-Конструкторский Технологический Институт Тракторостроения
Priority date: 1982-10-13
Filing date: 1982-10-13
Publication date: 1984-01-15

Abstract

1. СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ЖЕЛЕЗНОГО ПОРОШКА, включающий двухстадийный отжиг сначала в окислительной атмосфере, затем - в восстановительной атмосфере, отличающийс тем, что, с целью повышени качества порошка и снижени его стоимости, отжнг в О1 ислительной атмосфере провод т в смеси перегtjeToro пара и водорода. 2. Способ по п. 1, отличающийс тем, что содержание водорода в смеси составл ет 8-100/0.1. METHOD FOR THERMAL TREATMENT OF IRON POWDER, including two-stage annealing, first in an oxidizing atmosphere, then in a reducing atmosphere, characterized in that, in order to improve the quality of the powder and reduce its cost, in an O1 atmosphere, the solvent is spent in a mixture of hydrogen and steam . 2. A method according to claim 1, characterized in that the hydrogen content in the mixture is 8-100 / 0.

Description

аbut

О)ABOUT)

4four

СО Изобретение относитс к nopouiKOBofi металлургии, в частности к способам термической обработки железного пороШка, Известен способ термической обработки железного порошка, по которому отжиг провод т в две стадии: сначала при 8501120°С в окислительной среде, а затем при 700-900°С в восстановительной атмосфере J1). Создание окислительной атмосферы на первой стадии отжига позвол ет обезуглеродить исходный порошок. На второй стадии отжига порошок рафинируют от кислорода газовым восстановителем. Однако при термической обработке порошка известным способом на первой стадии отжига происходит окисление. Реакци окислением сопровождаетс обильным выделением тепла, за счет чего «роисходит спекание железного порошка и ухудшаютс его физико-механические свойства. Из практики порошковой металлургии известно, что при получении порошка желе за добавление небольшого количества воды в восстановительную среду оказывает положительное вли ние (2J. Однако )еболыиое количество воды дл довосстановлени железного порошка по углероду дает незначительный эффект и очень длительно по времени. Наиболее близким по технической сушности и достигаемому результату к изобретению вл етс способ термической обработки железного порошка, по которому отжиг порошка провод т в две стадии: сначала в окислите. среде, затем в восстановительной . Отжиг в окислительной атмосфере производ т в контролируемой по содержанию кислорода атмосфере инертного газа 3. Однако та(ой режим термической обработки приводит ; увеличению расхода восстановительного газа. Кроме того, наличие свобо.дного кислорода в смеси п 1иводит к увеличению кислорода в порон1ке, т.е. вызывает дополнительпое окисление самого порошка, что, в свою очередь, ухудшает восстанавливаемость материала. Целью изобретени вл етс повышение качества порошка и снижение его стоимости. Поставленна цель достигаетс тем, что согласно способу термической обработки железного порошка, включающе.му двухстадийный отжиг сначала в окислительной атмосфере , затем в восстановительной, отжиг в окислительной атмосфере г(ровод т в смеси перегретого пара и водорода. При 3toM содержание водорода в смеси составл ет 8-10%. Перегретый пар при температуре и выше диссоциирует по ураинению . 2Н, -t- 4Н(1) В peay.fijTaTe образовани атомарного кислорода перегретый пар при этой те.мпературе реагирует с углеродом по уравнению HjO + С + Зккал СО + И (1) Из уравнени реакции (И) видно, что она идет с поглощением тепла, т.е. применение пара дл окислени углерода, содержа1цегос в порошке, исключает перегрев за счет окислени . Таким образом, на первой стадии окислени углерода железный поро- шок не имеет температуру 1200 + 20°С, когда происходит спекание порошк.а и образование структуры готового издели . В окисленном железном nopoujKe всегда имеетс окисел FejOj -- гематит, который на первой стадии отжига железного порошка (втора стади окислени углерода) выступает в качестве катализатора Н;,0 + -f 9г -f Юккал (III) Водород, вводимый в смесь на первой стадии отжига, химически нейтрален но отношению к у лероду, но добавка его в смесь сдвигает реакцию (III), влево, и основной становитс конкурируюпха реакци (II). Таким образом, на первой стадии отжига происходит окисление углерода, содержащегос в железе. Кроме того, наличие водорода в смеси, а также его выделение вследствие пиролиза водь1, приводит к частичному восстановлению железа на первой стадии отжига, а главное, что восстапон,.ение идет с поглощением тепла. - 2РезО. + НЛ-) + 5,2 ккал ЗРеО - HjO- 15,2 ккал FeO + + - 6,7 ккал FejOs + + 6,7 ккал (I Из приведенных уравнений видно на первой стадии отжига происходит окисление углерода (II III) и вынос виде газов СО и СОд, так и частичное восстановление железа, но главной в.ч етс реакци по окислению углерода. Так как реакции И и iV идут с поглощением тепла, то и отсутствует перегрев и спекание порошка, а это, в свою очередь, при дальнейшей обработке порошка не требует дроблени готового порошка, что в свою очередь, улучшает физико-механические свойства порошка, так как отсутствует излишний наклеп. Замена среды, содержащей азот и кислород , на пар позвол ет снизить себестоимость получаемого порошка, как за счет применени более дешевого окислител углерода - пара, так и за счет уменьшени количества водорода, примен емого на второй стадии отжига, дл восстановлени железа . В предложенном способе окисление железа на первой стадии не происходит, а более того, частично железо даже восстанавливаетс . Пример. В шахтную печь устанавливаетс контейнер с железным порошком. ВThe invention relates to nopouiKOBofi metallurgy, in particular to methods of heat treatment of iron powder. There is a method of heat treatment of iron powder, according to which annealing is carried out in two stages: first at 8501120 ° C in an oxidizing medium, and then at 700-900 ° C in reducing atmosphere J1). The creation of an oxidizing atmosphere in the first stage of annealing allows the initial powder to be decarbonated. In the second stage of annealing, the powder is refined from oxygen by a gas reducing agent. However, during the heat treatment of the powder in a known manner, in the first stage of annealing, oxidation occurs. The oxidation reaction is accompanied by abundant heat generation, due to which the sintering of the iron powder occurs and its physical and mechanical properties are deteriorated. From the practice of powder metallurgy, it is known that, when making jelly powder, adding a small amount of water to the reducing medium has a positive effect (2J. However) the bare amount of water for re-reduction of the iron powder to carbon gives little effect and is very long in time. The closest in technical drying and the achieved result to the invention is the method of heat treatment of iron powder, according to which the powder is annealed in two stages: first in oxidation. environment, then in reducing. Annealing in an oxidizing atmosphere is carried out in an inert gas atmosphere controlled by the oxygen content 3. However, this (heat treatment leads to an increase in the consumption of the reducing gas. In addition, the presence of free oxygen in the mixture leads to an increase in oxygen in Poron, t. e. causes additional oxidation of the powder itself, which, in turn, impairs the recoverability of the material. The aim of the invention is to increase the quality of the powder and reduce its cost. According to the method of heat treatment of iron powder, including two-stage annealing, first in an oxidizing atmosphere, then in a reducing, annealing in an oxidizing atmosphere, g (carried out in a mixture of superheated steam and hydrogen. At 3toM, the hydrogen content in the mixture is 8-10%. Overheated steam at temperature and above dissociates in urainemia. 2H, -t- 4H (1) In peay.fijTaTe of atomic oxygen formation, superheated steam at this temperature reacts with carbon according to the equation HjO + С + Зкка СО + И (1) From the equation reaction (i) it is clear that it comes with HAND heat, i.e. the use of steam for the oxidation of carbon containing powder in the powder eliminates overheating due to oxidation. Thus, in the first stage of carbon oxidation, the iron powder does not have a temperature of 1200 + 20 ° C, when sintering of powder occurs and the formation of the structure of the finished product occurs. In the oxidized iron nopoujKe, there is always an oxide FejOj - hematite, which in the first stage of annealing the iron powder (second stage of carbon oxidation) acts as a catalyst H; 0 + -f 9g -f Yukkal (III) Hydrogen introduced into the mixture at the first The annealing stage is chemically neutral with respect to the wood ore, but its addition to the mixture shifts the reaction (III) to the left, and the competing reaction (II) becomes the main one. Thus, in the first stage of annealing, oxidation of carbon contained in the iron occurs. In addition, the presence of hydrogen in the mixture, as well as its release due to the pyrolysis of water, leads to a partial reduction of iron in the first stage of annealing, and most importantly, that it is restored, heat is absorbed. - 2 RezO. + NL-) + 5.2 kcal ZREO - HjO- 15.2 kcal FeO + + - 6.7 kcal FejOs + + 6.7 kcal (I From the above equations it is seen at the first stage of annealing the oxidation of carbon (II III) and removal of the form of CO and CO2 gases, as well as partial reduction of iron, but the main reaction is the oxidation of carbon.Since the reactions AND and IV go with the absorption of heat, there is no overheating and sintering of the powder, and this, in turn, with further processing of the powder does not require crushing the finished powder, which in turn improves the physicomechanical properties of the powder, since it is absent and extra hardening. Replacing the nitrogen and oxygen containing medium with steam reduces the cost of the powder produced, both through the use of a cheaper carbon oxidant - steam, and by reducing the amount of hydrogen used in the second stage of annealing, to reduce iron. In the proposed method, the oxidation of iron in the first stage does not occur, and moreover, some of the iron is even reduced. Example. An iron powder container is installed in the shaft furnace. AT

днище контейнера по всей площади имеютс отверсти , через которые подаетс смесь пар 4- водород. Контейнер выдерживаетс с подачей окислительной среды в течение 2 ч при температуре 1100-1120°С.The bottom of the container has openings throughout the area through which the 4-hydrogen vapor mixture is supplied. The container is maintained with an oxidizing medium for 2 hours at a temperature of 1100-1120 ° C.

Исходный железный порощок имеет следующий состав, /о: железо 95,1; углерод 1,5;The initial iron powder has the following composition, / o: iron 95.1; carbon 1.5;

кислород 3,2; кремний 0,15; марганец 0,40; сера 0,02; фосфор 0,02.oxygen 3.2; silicon 0.15; manganese 0.40; sulfur 0.02; phosphorus 0.02.

Через 2 ч подача перегретого пара прекращаетс и подаетс чистый водород в течение 3ч.After 2 hours, the supply of superheated steam is stopped and pure hydrogen is supplied for 3 hours.

Химический состав железного порощкз после термической обработки приведен в. таблице.The chemical composition of iron powders after heat treatment is given in. the table.

НЕ болееNo more

99,2 0,020,200,150,4099.2 0.020,200,150.40

9393

1one

9292

99,3 0,016 0,150,150,4099.3 0.016 0.150.150.40

8eight

9090

99,3 0.015 0,150,150,4099.3 0.015 0.150.150.40

10ten

8989

99,3 0,030,120,13О.,4099.3 0,030,120,13О., 40

11 Уплотн емость порошка при усилии 7 Тс/CN 7,22 г/см (при обработке смесью, содержащей 8,10/о водорода). Из таблицы видно, что наиболее чистый железный порощок от углерода и кислорода получают с использованием предложенного способа при содержании водорода в смеси 8-10% (анализ железного порошка, обработаиного смесью, содержащей 9% водорода , дает те же результаты. По сравнению с известным способом предложенный способ позвол ет получать железный порощок более высокого качества и со снижением его стоимости.11 Powder compactibility at a force of 7 Tc / CN 7.22 g / cm (when treated with a mixture containing 8.10 / o hydrogen). The table shows that the most pure iron powder from carbon and oxygen is obtained using the proposed method with a hydrogen content in a mixture of 8-10% (analysis of iron powder, treated with a mixture containing 9% of hydrogen, gives the same results. Compared with the known method The proposed method allows to obtain an iron powder of higher quality and with a decrease in its cost.

0,020,020.020.02

0,020,02 При стоимости i м Ni - 0,08 р; Од - 0,09 р; пара - 0,027, при условии расхода 60 MV ч на первой стадии отжига железного порошка по известному способу расходуетс газа на 6,77 р, а по предложенному способу расходуетс смеси на 1,5 р, т.е. в 4,5 раза дешевле. На второй стадии отжига водород экономитс за счет уменьшени времени на восстановление в 1,3 раза. Таким образом, применение перегретого пара в смеси с водородом дает возможность интенсифицировать процесс окислени углерода , а конечный продукт получить более дешевым и с улучшенными характеристика .ми.0.020.02 At a cost of i m Ni - 0.08 r; Od - 0,09 p; steam - 0.027, under the condition that 60 MV hours are consumed in the first stage of annealing the iron powder by a known method, gas is consumed by 6.77 r, and by the proposed method the mixture is consumed by 1.5 r, i.e. 4.5 times cheaper. In the second stage of annealing, hydrogen is saved by reducing the recovery time by 1.3 times. Thus, the use of superheated steam in a mixture with hydrogen makes it possible to intensify the process of carbon oxidation, and the final product can be obtained cheaper and with improved characteristics.

Claims

1. METHOD FOR THERMAL TREATMENT OF IRON POWDER, including two-stage annealing, first in an oxidizing atmosphere, then in a reducing atmosphere, characterized in that, in order to improve the quality of the powder and reduce its cost, annealing in an oxidizing atmosphere is carried out in a mixture of superheated steam and hydrogen.

2. The method according to π. 1, characterized in that the hydrogen content in the mixture is 8-1O ° / about ·