NO143730B

NO143730B - PROCEDURE FOR MANUFACTURING QUALITY QUALITY STEEL POWDER AND REGULATED DENSITY

Info

Publication number: NO143730B
Application number: NO750408A
Authority: NO
Inventors: Hung-Chi Chao; John Hammes Gross; Robert Raymond Judd; Roger Lee Rueckl
Original assignee: Uss Eng & Consult
Priority date: 1974-02-11
Filing date: 1975-02-10
Publication date: 1980-12-29
Also published as: NO750408L; ES434589A2; SE7501284L; NO143730C; BE825187R; FR2260406A2; GB1475852A; AU7751075A; BR7500785A; DE2504100A1; IT1046946B; JPS5740201B2; JPS50115161A; FR2260406B2; CA1046386A; NL7501610A

Description

Oppfinnelsen angår en økonomisk fremgangsmåte for fremstilling av med vann atomisert stålpulver med regulert tilsynelatende densitet , og mer spesielt en fremgangsmåte for fremstilling av stålpulver med en tilsynelatende densitet The invention relates to an economical method for the production of water-atomized steel powder with regulated apparent density, and more particularly a method for the production of steel powder with an apparent density

2 2

under 2,8 g/cm . below 2.8 g/cm .

Forskjellige metoder anvendes for tiden for fremstilling av metallpulver. Således kan metallpulver fremstilles ved (a) elektrolytisk avsetning, (b) direkte reduksjon av metalloxyder, (c) reduksjon av metallhalogenider og (d) atomisering med høytrykksfluida, for eksempel vann og inerte gasser. For fremstilling av store mengder stålpulver av formningskvalitet er reduksjon av metalloxyder og atomisering med vann langt de mest økonomiske metoder. Av de sist-nevnte to metoder gir atomisering med vann stålpulver med et generelt lavere innhold av forurensninger. Med vann atomisert pulver har også bedre flytbarhet, dvs. de gir bedre virkning ved tilførsel under trykk og muliggjør derfor høyere produk-sjonshastigheter ved pulvermetallurgisk fremstilling av deler. Et eksempel på en slik vannatomiseringsprosess er gitt i US patentskrift nr. 3325277. Selv om en slik prosess byr på en rekke tekniske fordeler, er den beheftet med den ulempe at pulvere som kan fremstilles ved hjelp av denne prosess, har noe begrensede mekaniske egenskaper. Således er den tilsynelatende densitet for handelstilgjengelig stålpulver fremstilt ved atomisering med vann vanligvis 2,8-3,2 g/cm 3 (den tilsynelatende densitet bestemmes ved å måle vekten av pulveret i en kalibrert beholder. Da den tilsynelatende densitet kan påvirkes av pakkingen av pulveret, er denne målemetode blitt standardisert (ASTM B212-48) ved at pulveret bringes til å strømme gjennom en åpning med en diameter på 2,54 mm og en lengde på 3,16 mm anordnet 2,54 cm over toppoverflaten for en 25 cm beholder). Different methods are currently used for the production of metal powder. Thus, metal powders can be produced by (a) electrolytic deposition, (b) direct reduction of metal oxides, (c) reduction of metal halides and (d) atomization with high-pressure fluids, for example water and inert gases. For the production of large quantities of steel powder of forming quality, reduction of metal oxides and atomization with water are by far the most economical methods. Of the latter two methods, atomization with water produces steel powder with a generally lower content of contaminants. Powders atomized with water also have better flowability, i.e. they provide a better effect when supplied under pressure and therefore enable higher production rates in the powder metallurgical production of parts. An example of such a water atomization process is given in US patent document no. 3325277. Although such a process offers a number of technical advantages, it suffers from the disadvantage that powders that can be produced using this process have somewhat limited mechanical properties. Thus, the apparent density of commercially available steel powder produced by atomization with water is usually 2.8-3.2 g/cm 3 (the apparent density is determined by measuring the weight of the powder in a calibrated container. As the apparent density can be affected by the packing of the powder, this measurement method has been standardized (ASTM B212-48) in that the powder is made to flow through an opening with a diameter of 2.54 mm and a length of 3.16 mm arranged 2.54 cm above the top surface for a 25 cm container).

Hvis imidlertid densiteten for en pulvermetallurgisk fremstilt del ikke er av avgjørende betydning, er det vanligvis gunstig å anvende metallpulver med lavere tilsynelatende densitet da dette er mer økonomisk. For pulvermetallurgisk fremstilling av en del med et gitt volum vil således den nød-vendige vektmengde av pulveret avta med synkende tilsynelatende densitet, dvs. vekten pr. volumenhet. For deler som må ha en viss egenporøsitet (f.eks. selvsmørende lågere eller filtere), er det dessuten nødvendig å anvende et pulver med lav densitet. Av de ovennevnte grunner er metallpulver med lav densitet, dvs. med en densitet på under 2,8 g/cm 3, blitt mer utstrakt anvendt, og dette har ført til at de fleste innen industrien forekommende dyseanordninger er be-regnet for bruk av pulver med en slik lav densitet. Selv om pulver fremstilt ved atomisering med vann byr på en rekke fordeler, som nevnt ovenfor, har derfor flere produsenter ikke gått over til å bruke slike pulver på grunn av (a) de nødvendige omkostninger for å forandre dysene slik at de kan anvendes for slike pulver som vanligvis har en høyere tilsynelatende densitet, eller (b) deres manglende porøsitet som gjør at de ikke er egnede for en rekke anvendelser. If, however, the density for a powder metallurgically produced part is not of decisive importance, it is usually advantageous to use metal powder with a lower apparent density as this is more economical. For the powder metallurgical production of a part with a given volume, the necessary weight amount of the powder will thus decrease with decreasing apparent density, i.e. the weight per volume unit. For parts that must have a certain inherent porosity (e.g. self-lubricating bearings or filters), it is also necessary to use a powder with a low density. For the above-mentioned reasons, low-density metal powders, i.e. with a density of less than 2.8 g/cm 3 , have been used more extensively, and this has led to most nozzle devices found in industry being calculated for the use of powder with such a low density. Therefore, although powders produced by atomization with water offer a number of advantages, as mentioned above, several manufacturers have not switched to using such powders because of (a) the necessary costs to change the nozzles so that they can be used for such powders which usually have a higher apparent density, or (b) their lack of porosity which renders them unsuitable for a variety of applications.

I norsk patentskrift nr. 142337 er krevet en fremgangsmåte ved fremstilling av stålpulver av formningskvalitet og med regulert tilsynelatende densitet, hvor det ved atomisering med vann tilveiebringes stålpartikler med en bestemt størrelsesfordeling, idet minst 80% av partiklene er mer findelte enn 80 mesh (US standard) og partikkelstørrelsesfor-delingen gir en PSE-verdi på 2,0-4,0, og partiklene glødes ved en temperatur på 760-1149°C i tilstrekkelig tid til at (i) det fås en ønsket mykning av partiklene og (ii) partiklenes oxygeninnhold nedsettes til under 0,2 vekt%, idet glødingen utføres slik at partiklene sintrer sammen. Fremgangsmåten ifølge norsk patentskrift nr. 142337 er særpreget ved at de glødede, sintrede partikler tilføres en skive-mølle som drives med en hastighet på 200-5000 opm og med en maleavstand på 0,0254-0,2540 cm, idet skivenes lineære hastighet, v i cm/sek., og maleavstanden, G i cm, korreleres i forhold til partiklenes PSE-verdi i overensstemmelse med ligningen In Norwegian patent document no. 142337, a method is required for the production of steel powder of forming quality and with regulated apparent density, where steel particles with a specific size distribution are provided by atomization with water, with at least 80% of the particles being more finely divided than 80 mesh (US standard ) and the particle size distribution gives a PSE value of 2.0-4.0, and the particles are annealed at a temperature of 760-1149°C for a sufficient time that (i) a desired softening of the particles is obtained and (ii) the oxygen content of the particles is reduced to below 0.2% by weight, as the annealing is carried out so that the particles sinter together. The method according to Norwegian patent document no. 142337 is characterized by the fact that the annealed, sintered particles are fed to a disk mill which is operated at a speed of 200-5000 rpm and with a grinding distance of 0.0254-0.2540 cm, the linear speed of the disks, v in cm/sec., and the grinding distance, G in cm, is correlated in relation to the particles' PSE value in accordance with the equation

Tilsynelatende densitet = Apparent density =

2,1332 + 2.1332 +

0,30 PSE-2,1516.10~<4>.v+2,37.10~<2.>lnG + 4,5591, 10~5. v. PSE+2, 2 32. IO"8, v2 - 9,3543.10~<5>.v.lnG, 0.30 PSE-2.1516.10~<4>.v+2.37.10~<2.>lnG + 4.5591, 10~5. v. PSE+2, 2 32. IO"8, v2 - 9.3543.10~<5>.v.lnG,

idet InG betegner den naturlige logaritme for maleavstanden G, slik at den sintrede kake nedmales til et pulver av formningskvalitet bestående av partikler hvorav i det vesentlige alle vil passere gjennom en 80 mesh sikt. with InG denoting the natural logarithm of the grinding distance G, so that the sintered cake is ground down to a powder of molding quality consisting of particles, essentially all of which will pass through an 80 mesh sieve.

Ved fremgangsmåten ifølge det norske patentskrift fremstilles fortrinnsvis stålpulver med høy tilsynelatende densitet av over 3,2 g/cm 3 og endog over 3,4 g/cm 3. The method according to the Norwegian patent preferably produces steel powder with a high apparent density of over 3.2 g/cm 3 and even over 3.4 g/cm 3.

Ved den foreliggende oppfinnelse tas det imidlertid sikte på å tilveiebringe en fremgangsmåte ved fremstilling av med vann atomisert stålpulver med en regulert tilsynelatende densitet av under 2,8 g/cm 3, fortrinnsvis under 2,6 g/cm^. For å oppnå denne lave tilsynelatende densitet anvendes ifølge oppfinnelsen med vann atomiserte stålpulver-partikler med en partikkelstørrelsesfordeling som gir en PSE-verdi på 1,0-2,7. In the present invention, however, the aim is to provide a method for the production of water-atomized steel powder with a regulated apparent density of less than 2.8 g/cm 3 , preferably less than 2.6 g/cm 2 . In order to achieve this low apparent density, according to the invention, steel powder particles atomized with water are used with a particle size distribution that gives a PSE value of 1.0-2.7.

Den foreliggende fremgangsmåte er således særpreget ved at partikler med en partikkelstørrelsesfordeling som gir en PSE-verdi på 1,0-2,7 nedmales og at den lineære hastighet, The present method is thus characterized by the fact that particles with a particle size distribution that gives a PSE value of 1.0-2.7 are ground down and that the linear velocity,

v, og maleavstanden, G, korreleres i forhold til partiklenes PSE-verdi, slik at stålpulverets tilsynelatende densitet blir lavere enn 2,8 g/cm 3. v, and the grinding distance, G, are correlated in relation to the particles' PSE value, so that the apparent density of the steel powder is lower than 2.8 g/cm 3.

Oppfinnelsen vil bli nærmere beskrevet i forbindelse med tegningene, hvorav Fig. 1 grafisk viser virkningen av par-tikkelstørrelsesf ordelingen , skivehastigheten og en maleavstand på 1,59 mm på den tilsynelatende densitet, og The invention will be further described in connection with the drawings, of which Fig. 1 graphically shows the effect of the particle size distribution, the disc speed and a grinding distance of 1.59 mm on the apparent density, and

Fig. 2 grafisk viser virkningen av partikkelstørrelses-fordelingen, skivehastigheten og en maleavstand på 0,40 mm på den tilsynelatende densitet. Fig. 2 graphically shows the effect of the particle size distribution, disc speed and a grinding distance of 0.40 mm on the apparent density.

Den foreliggende oppfinnelse er anvendbar i forbindelse med ved hjelp av atomisering med vann fremstilt stålpulver fra i det vesentlige en hvilken som helst opprinnelse. Stålpulver fremstilt ved hjelp av atomisering med vann inneholder vanligvis forurensninger, hovedsakelig i form av oxyder, som må fjernes før pulveret kan selges for pulvermetallurgisk fremstilling av deler. For å kunne fremstille stålpulver med maksimal sammenpressbarhet er det også ønskelig at slutt-pulveret har et carboninnhold på under 0,10%, fortrinnsvis under 0,01%. Det er imidlertid vanligvis ikke praktisk mulig å lage en opprinnelig stålsmelte med et slikt lavt carboninnhold. Slike stålsmelter kan derfor inneholde inntil 0,8% carbon, men fortrinnsvis under 0,15% carbon, og carboninn-holdet i pulverne fremstilt ved hjelp av atomisering med vann blir derefter senket ved hjelp av gløding i en avkul-lende-reduserende atmosfære. Når det foretas en atomisering ved hjelp av vannstråler med høyt trykk, fås en bråkjøling av de små flytende metalldråper under det tidlige trinn av atomiseringsprosessen. Selv om et stål med forholdsvis lavt carboninnhold (dvs. uten behov for avkulling) var blitt anvendt for atomiseringsprosessen, ville det derfor fremdeles ha vært nødvendig å gløde pulverne for å erholde en mykning av disse og en minskning av deres oxygeninnhold (til under 0,25%). Det opprinnelige oxygeninnhold i partikler i med vann atomisert tilstand er vanligvis langt høyere enn 0,2%, som regel ca. 1,0%. På grunn av dette høye oxygeninnhold i overflaten og på grunn av partiklenes form vil partiklene i atomisert tilstand pakke seg sammen inntil det fås en høy tilsynelatende densitet, dvs. godt over 3,2 g/cm 3. Efter den nødvendige gløding og minskning av oxygeninnholdet vil imidlertid den tilsynelatende densitet vanligvis være 2,8-3,2 g/cm<3>. Glødingen utføres ved en temperatur på 760-1149°C i en reduserende atmosfære, f.eks. en atmosfære av hydrogen eller spaltet ammoniakk, i tilstrekkelig tid til at den ønskede mykning og minskning av forurensningsinnholdet opp-nås. Denne glødebehandling bevirker ikke bare en rensing av stålpulveret, men også at partiklene klebes sammen i form av en sintret kake som må brytes opp for igjen å erholde et pulver. Ved fremgangsmåten ifølge US patentskrift nr.3325277 utføres denne nødvendige oppbryting i en hammermølle under anvendelse av støtknusing for at partiklene skal få tilbake den størrelse som de hadde i atomisert tilstand. Den foreliggende fremgangsmåte er forskjellig fra denne kjente fremgangsmåte ved at dét ifølge den foreliggende fremgangsmåte utføres en nedmaling i en skivemølle under anvendelse av en skjærmekanisme for nedmalingen. Det har ifølge oppfinnelsen vist seg at ved å regulere en slik nedmaling kan det erholdes en endelig tilsynelatende densitet som er nøyaktig avpasset efter spesielle behov, avhengig av partikkelstørrelsesfor-delingen for de opprinnelige partikler i atomisert tilstand. The present invention is applicable in connection with steel powder produced by means of atomization with water from essentially any origin. Steel powder produced by atomization with water usually contains impurities, mainly in the form of oxides, which must be removed before the powder can be sold for powder metallurgical production of parts. In order to produce steel powder with maximum compressibility, it is also desirable that the final powder has a carbon content of less than 0.10%, preferably less than 0.01%. However, it is usually not practically possible to make an original steel melt with such a low carbon content. Such steel melts can therefore contain up to 0.8% carbon, but preferably less than 0.15% carbon, and the carbon content in the powders produced by means of atomization with water is then lowered by means of annealing in a cooling-reducing atmosphere. When atomization is carried out using high-pressure water jets, a rapid cooling of the small liquid metal droplets is obtained during the early stage of the atomization process. Even if a steel with a relatively low carbon content (i.e. without the need for decarburization) had been used for the atomization process, it would therefore still have been necessary to anneal the powders in order to obtain a softening of these and a reduction of their oxygen content (to below 0, 25%). The original oxygen content in particles in a state atomized with water is usually much higher than 0.2%, usually approx. 1.0%. Because of this high oxygen content in the surface and because of the shape of the particles, the particles in an atomized state will pack together until a high apparent density is obtained, i.e. well over 3.2 g/cm 3. After the necessary annealing and reduction of the oxygen content however, the apparent density will usually be 2.8-3.2 g/cm<3>. The annealing is carried out at a temperature of 760-1149°C in a reducing atmosphere, e.g. an atmosphere of hydrogen or split ammonia, for a sufficient time for the desired softening and reduction of the contamination content to be achieved. This annealing treatment not only causes a purification of the steel powder, but also causes the particles to stick together in the form of a sintered cake which must be broken up to obtain a powder again. In the method according to US patent document no. 3325277, this necessary breaking up is carried out in a hammer mill using impact crushing in order for the particles to regain the size they had in atomized state. The present method differs from this known method in that, according to the present method, grinding down is carried out in a disc mill using a shearing mechanism for the grinding down. According to the invention, it has been shown that by regulating such grinding down, a final apparent density can be obtained which is precisely adapted to special needs, depending on the particle size distribution of the original particles in atomized state.

Partikkelstørrelsesfordelingen for pulveret i atomisert tilstand kan bestemmes ved hjelp av vanlig siktanalyse. The particle size distribution of the powder in the atomized state can be determined by ordinary sieve analysis.

Denne benyttes derefter for å beregne pulverets partikkel-størrelsesegenskap (PSE). Det har ifølge oppfinnelsen vist This is then used to calculate the powder's particle size property (PSE). According to the invention, it has shown

seg at for grove partikler i atomisert tilstand ikke kan nedmales slik at de tilfredsstiller formålet ifølge oppfinnelsen. For å oppnå den nødvendige nedmaling er det således nødvendig at minst 80%, fortrinnsvis over 95%, av partiklene i atomisert tilstand er finere enn 80 mesh (US standard sikter). Selv om en rekke forskjellige metoder kan benyttes for å bestemme pulverets PSE, bestemmes disse ifølge oppfinnelsen på den følgende måte: En kumulativ vekt% fastslås først for de partikler som holdes tilbake på en US standard sikt på 100, 140, 200, 230 og 325 mesh, og for bunnpannefraksjonen. Derefter legges de således fastslåtte kumulative prosenter sammen og divideres med 100. Ved bruk av denne bestemmelsesmetode vil således en økning i PSE antyde en grovere partikkelstørrelses-fordeling og en lav PSE en finere partikkelstørrelsesfordel-ing . states that too coarse particles in atomized state cannot be ground down so that they satisfy the purpose according to the invention. In order to achieve the required reduction, it is thus necessary that at least 80%, preferably over 95%, of the particles in atomized state are finer than 80 mesh (US standard sieves). Although a number of different methods can be used to determine the PSE of the powder, these are determined according to the invention in the following way: A cumulative weight % is first determined for the particles retained on a US standard sieve of 100, 140, 200, 230 and 325 mesh, and for the bottom pan fraction. The cumulative percentages determined in this way are then added together and divided by 100. When using this determination method, an increase in PSE will thus indicate a coarser particle size distribution and a low PSE a finer particle size distribution.

Således vil f.eks. for det følgende pulver PSE bereg-nes som følger: Thus, e.g. for the following powder PSE is calculated as follows:

PSE for dette pulver er derfor 204,2/100 eller 2,04. The PSE for this powder is therefore 204.2/100 or 2.04.

Med vann atomiserte partikler med en PSE på 1,0-2,7 kan med godt resultat anvendes for den foreliggende fremgangsmåte. Da imidlertid en PSE på under 1,5 er betegnende for et pulver hvorav i det vesentlige alle partikler har en størrelse på -230 mesh, vil bruk av et pulver med en slik fin partikkelstørrelsesfordeling vanligvis ikke være praktisk på grunn av det lave utbytte som fås ved anvendelse av den vanlige vannatomiseringsprosess. Det er derfor av økonomiske grunner foretrukket at de anvendte pulver har en PSE på over 1,5. Det foretrekkes på den annen side å anvende pulver med en PSE på under 2,3 for å muliggjøre bruk av praktiske ned-malingssykluser, og spesielt ved fremstilling av pulver med tilsynelatende densiteter på 2,6 g/cm<3> eller derunder. Particles atomized with water with a PSE of 1.0-2.7 can be used with good results for the present method. However, since a PSE of less than 1.5 is indicative of a powder of which substantially all particles have a size of -230 mesh, the use of a powder with such a fine particle size distribution will usually not be practical due to the low yield obtained using the usual water atomization process. It is therefore preferred for economic reasons that the powders used have a PSE of over 1.5. It is preferred, on the other hand, to use powders with a PSE of less than 2.3 to enable the use of practical down-milling cycles, and especially when producing powders with apparent densities of 2.6 g/cm<3> or less.

Når pulverets PSE er kjentog det er blitt glødet, kan det anvendes en nedmalingssyklus for å skreddersy pulverets egenskaper for spesielle behov. En friksjonsslitasjeskive-mølle anvendes da for å oppnå den nødvendige nedmaling. På grunn av glødingen vil partiklene sintre sammen under dan-nelse av en kake. Om nødvendig brytes først den erholdte sinterkake opp i biter som er tilstrekkelig små, vanligvis med en størrelse på under 2,54 cm, til at de kan tilføres til skiveavgnidningsmøllen. I en slik mølle foregår riedmalingen mellom skiver som vanligvis roterer i et vertikalt eller et horisontalt plan. Det tilførte materiale kommer inn nær. midten av skiven og føres på grunn av sentrifugalkraften henimot skivens plateformige nedmalingsomkretsdel og fjernes derefter fra møllen. Selv om stiftannplater er blitt anvendt i visse skivemøller, bør det forstås at slike plater ikke kan anvendes i forbindelse med den foreliggende fremgangsmåte som er begrenset til bruk av vanlige friksjonsmaleplater. Den heri betegnede maleavstand er avstanden mellom maleplatene. Skivemøllen er spesielt egnet for den foreliggende fremgangsmåte da det har vist seg at en slik mølle er istand til å gi en regulerbar og forutsibar nedmaling som hovedsakelig er en funksjon av (a) maleavstanden og (b) den lineære hastighet for et punkt på maleplatenes raedialradius r . I en skive-mølle danner maleplatenes geometriske sted en ring (dvs. to konsentriske sirkler), idet avstanden fra senteret til male-platen, dvs. fra senteret til den indre sirkel, er r^. Avstanden fra senteret til maleplaténs' omkretsdel, dvs. fra senteret til den yJ tre sirkel, er r2 _. Medialradiusen r mer derfor r^ + r_/2. Da den lineære hastighet, v, When the PSE of the powder is known and it has been annealed, a grinding down cycle can be used to tailor the powder's properties for special needs. A friction wear disc mill is then used to achieve the required grinding down. Due to the annealing, the particles will sinter together to form a cake. If necessary, the resulting sinter cake is first broken up into pieces that are sufficiently small, usually less than 2.54 cm in size, that they can be fed to the disc grinding mill. In such a mill, the grinding takes place between discs which usually rotate in a vertical or horizontal plane. The added material comes in close. the center of the disc and is guided by centrifugal force towards the plate-shaped grinding circumference part of the disc and is then removed from the mill. Although pin tooth plates have been used in certain disc mills, it should be understood that such plates cannot be used in connection with the present method which is limited to the use of ordinary friction grinding plates. The painting distance referred to here is the distance between the painting plates. The disc mill is particularly suitable for the present method as it has been shown that such a mill is able to provide a controllable and predictable grinding down which is mainly a function of (a) the grinding distance and (b) the linear speed for a point on the radial radius of the grinding plates r. In a disk mill, the geometric location of the grinding plates forms a ring (ie two concentric circles), the distance from the center to the grinding plate, ie from the center to the inner circle, being r^. The distance from the center to the drawing platen's circumference, i.e. from the center to the yJ three circle, is r2 _. The medial radius r more therefore r^ + r_/2. Then the linear velocity, v,

er lik vinkelhastigheten (u/) multiplisert med radiusen, kan den lineære hastighet for et punkt på is equal to the angular velocity (u/) multiplied by the radius, the linear velocity for a point on

medialradiusen lett bestemmes på basis av maleplatenes omdreininger pr. minutt. Hvis således f.eks. maleplater med en rm på 30,48 cm har en omdreiningshastighet på 3000 opm, vil den lineære hastighet, v, være: the medial radius is easily determined on the basis of the revolutions of the grinding plates per minute. If thus e.g. painting plates with an rm of 30.48 cm have a rotational speed of 3000 rpm, the linear velocity, v, will be:

Ved bruk av statistisk regresjons- og teknisk fortolk-ningsanalyse viste det seg at virkningen av de ovennevnte variable på sluttproduktpulverets tilsynelatende densitet kunne beskrives ved hjelp av den følgende ligning Using statistical regression and technical interpretation analysis, it turned out that the effect of the above-mentioned variables on the apparent density of the final product powder could be described using the following equation

Tlsynelatende densitet = Apparent density =

2,1332 + 2.1332 +

0,30 PSE-2,1516.10"<4.>v+2,87.10~<2->lnG + 4,5591.10-5.v.PSE+2,2 32.10~8.v2 - 0.30 PSE-2.1516.10"<4.>v+2.87.10~<2->lnG + 4.5591.10-5.v.PSE+2.2 32.10~8.v2 -

9,3543.10<_5>.v.lnG, 9.3543.10<_5>.v.lnG,

hvori PSE er partikkelstørrelsesegenskapen for pulveret i med vann atomisert tilstand for gløding, where PSE is the particle size property of the powder in the water-atomized state for annealing,

v er den lineære hastighet for et punkt på maleplatenes medialradius, i cm/sek, og v is the linear velocity for a point on the medial radius of the painting plates, in cm/sec, and

InG er den naturlige logaritme for maleavstanden i cm. InG is the natural logarithm of the painting distance in cm.

Ved bruk av den ovenstående ligning kan det derfor be-regnes en nedmalingssyklus som vil føre til en nøye avpasning av sluttproduktpulverets egenskaper til spesielle behov. For å lette forståelsen av hvorledes ligningen anvendes, ble denne anvendt for beregning av kurvene vist på Fig. 1 og 2 for en laboratorieskivemølle med en skive med en diameter på 33,02 cm og en rm på 13,72 cm. For å lette beregningen (dvs. for å omgå meget omstendelige tall) ble den lineære hastighet, v, omregnet til antall omdreininger pr. minutt for denne skivemølle. Det bør imidlertid forstås at disse kurver bare gjelder for en mølle med en rm på 13,72 cm. I vanlig industriell praksis vil en skivemølle med større diameter som regel anvendes. Kurvene vist på Fig. 1 og 2 Ville da bli forskjøvet henimot lavere verdier for antall omdreininger pr. min med økende møllestørrelse, da den lineære hastighet, v (ved en hvilken som helst opm), ville være til-svarende høyere. Slike møller vil som regel drives med en hastighet på 200-5000 opm for en maleavstand på 0,254-2,54 mm. By using the above equation, a grinding cycle can therefore be calculated which will lead to a careful matching of the final product powder's properties to special needs. To facilitate the understanding of how the equation is used, it was used to calculate the curves shown in Fig. 1 and 2 for a laboratory disc mill with a disc with a diameter of 33.02 cm and a rm of 13.72 cm. To facilitate the calculation (i.e. to avoid very complicated numbers), the linear speed, v, was converted to the number of revolutions per second. minute for this disc mill. However, it should be understood that these curves only apply to a mill with an rm of 13.72 cm. In normal industrial practice, a disc mill with a larger diameter will usually be used. The curves shown in Fig. 1 and 2 would then be shifted towards lower values for the number of revolutions per min with increasing mill size, as the linear speed, v (at any rpm), would be correspondingly higher. Such mills will usually be operated at a speed of 200-5000 rpm for a grinding distance of 0.254-2.54 mm.

Bruk av kurvene vist på Fig. 1 og 2 vil bli beskrevet i forbindelse med to eksempler på pulver med de følgende sikt-analyser: Use of the curves shown in Fig. 1 and 2 will be described in connection with two examples of powder with the following sieve analyses:

Hvis pulveret A i atomisert tilstand anvendes og møllen drives med en maleavstand på 0,40 mm (Fig. 1), fremgår det at f.eks. tilsynelatende densiteter pa 2,75 g/cm 3 og 2,6 g/cm<3 >kan erholdes ved anvendelse av omdreiningshastigheter på hhv. 2850 opm og 1750 opm. Virkningen av en øket maleavstand fremgår ved sammenligning med Fig. 2. Hvis det samme pulver (A) og de samme skivehastigheter som nevnt ovenfor anvendes, vil de fremstilte pulver få en lavere tilsynelatende densitet If the powder A in an atomized state is used and the mill is operated with a grinding distance of 0.40 mm (Fig. 1), it appears that e.g. apparent densities of 2.75 g/cm 3 and 2.6 g/cm<3> can be obtained by using rotational speeds of respectively 2850 rpm and 1750 rpm. The effect of an increased grinding distance can be seen by comparison with Fig. 2. If the same powder (A) and the same disc speeds as mentioned above are used, the produced powders will have a lower apparent density

på hhv. 2,55 g/cm 3 og under 2,5 g/cm 3. on respectively 2.55 g/cm 3 and below 2.5 g/cm 3.

Pulveret B som er grovere, kan ikke så lett anvendes for fremstilling av et formbart pulver med lav tilsynelatende densitet. Likevel kan et slikt grovt pulver anvendes for fremstilling av et pulver med en tilsynelatende densitet på noe under 2,8 g/cm 3 ved anvendelse av en maleavstand på The powder B, which is coarser, cannot be so easily used for the production of a moldable powder with a low apparent density. Nevertheless, such a coarse powder can be used to produce a powder with an apparent density of somewhat less than 2.8 g/cm 3 using a grinding distance of

0,40 mm (Fig. 1) og skivehastigheter på under 1200 opm. Et slikt grovt pulver kan imidlertid anvendes med bedre virkning dersom maleavstanden samtidig økes, f.eks. til 1,59 mm som vist på Fig. 2. Med denne maleavstand vil det fås et pulver med en tilsynelatende densitet på under 2,75 g/cm 3 ved skivehastigheter på ca. 2000 opm. 0.40 mm (Fig. 1) and disc speeds of less than 1200 rpm. However, such a coarse powder can be used with better effect if the grinding distance is increased at the same time, e.g. to 1.59 mm as shown in Fig. 2. With this grinding distance, a powder with an apparent density of less than 2.75 g/cm 3 will be obtained at disc speeds of approx. 2000 rpm

Det fremgår derfor av de ovenstående eksempler (eller fra selve prosessligningen) at den tilsynelatende densitet avtar når (a) PSE-verdien for partiklene i atomisert tilstand It therefore appears from the above examples (or from the process equation itself) that the apparent density decreases when (a) the PSE value for the particles in atomized state

avtar, decreases,

(b) skivehastigheten for møllen avtar, og (c) maleavstanden øker. (b) the disc speed of the mill decreases, and (c) the grinding distance increases.

Det har også ifølge oppfinnelsen vist seg at innen det angitte temperaturområde på 760-1149°C kan den tilsynelatende densitet minskes noe ved å øke glødetemperaturen. For prosesser hvor det er viktigst å oppnå lave tilsynelatende densiteter, foretrekkes det derfor å anvende en glødetem-peratur innen den øvre del av det ovennevnte område, dvs. en temperatur på 982-1149°C. According to the invention, it has also been shown that within the indicated temperature range of 760-1149°C, the apparent density can be somewhat reduced by increasing the annealing temperature. For processes where it is most important to achieve low apparent densities, it is therefore preferred to use an annealing temperature within the upper part of the above-mentioned range, i.e. a temperature of 982-1149°C.

Claims

1. Process for the production of steel powder of forming quality and with regulated apparent density, where steel particles with a specific size distribution are provided by atomization with water, with at least 80% of the particles being finer than 80 mesh (US standard) and the particle size distribution gives a certain PSE value, and the particles are annealed at a temperature of 760-1149°C for a sufficient time so that (i) a desired softening of the particles is obtained and (ii) the oxygen content of the particles is reduced to below 0.2 by weight %, as the annealing is carried out so that the particles sinter together, the annealed, sintered particles are fed to a disk mill which is operated with a speed riser of 200-5000 rpm and with a grinding distance of 0.0254 - 0.2540 cm, the linear speed of the disks, v in cm/sec., and the grinding distance, G in cm, is correlated in relation to the particles' PSE value in accordance with the equation Apparent density = 2.1332 + 0.30 PSE - 2.1516.10~<4>.v+2.87.10 ~<2>.lnG + 4.5591.10"5.V.PSE+2.2 32.10~8.v2 - 9',3543.10-5.v.lnG,

with InG denoting the natural logarithm of the grinding distance G, so that the sintered cake is ground down to a powder of molding quality consisting of particles, essentially all of which will pass through an 80 mesh sieve, according to patent no. 142337, characterized in that particles with a pair - particle size distribution that gives a PSE value of 1.0-2.7 is ground down and that the linear speed, v, and the grinding distance, G, are correlated in relation to the particles' PSE value, so that the apparent density of the steel powder is lower than 2, 8 g/cm "3.

2. Method according to claim 1, characterized in that the PSE value for the particles atomized with water is 1.5-2.3 and that the speed, v, and the grinding distance, G, are correlated in relation to the PSE value, so that the steel powder's apparent density becomes lower than 2.6 g/cm<3.>