RU2006344C1 - Method for production of iron powder of low apparent density - Google Patents
Method for production of iron powder of low apparent density Download PDFInfo
- Publication number
- RU2006344C1 RU2006344C1 SU925066205A SU5066205A RU2006344C1 RU 2006344 C1 RU2006344 C1 RU 2006344C1 SU 925066205 A SU925066205 A SU 925066205A SU 5066205 A SU5066205 A SU 5066205A RU 2006344 C1 RU2006344 C1 RU 2006344C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- iron
- powder
- grinding
- scale
- production
- Prior art date
Links
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 52
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 7
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 24
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 14
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims abstract description 6
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims abstract description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 4
- 239000002245 particle Substances 0.000 abstract description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 238000004663 powder metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011946 reduction process Methods 0.000 abstract description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 235000013980 iron oxide Nutrition 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052595 hematite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011019 hematite Substances 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N iron(2+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[Fe+2] VBMVTYDPPZVILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 239000010425 asbestos Substances 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- UCNNJGDEJXIUCC-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)iron;iron Chemical compound [Fe].O[Fe]=O.O[Fe]=O UCNNJGDEJXIUCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Fe+3].[Fe+3] LIKBJVNGSGBSGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 1
- 239000006148 magnetic separator Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- NQBKFULMFQMZBE-UHFFFAOYSA-N n-bz-3-benzanthronylpyrazolanthron Chemical compound C12=CC=CC(C(=O)C=3C4=CC=CC=3)=C2C4=NN1C1=CC=C2C3=C1C1=CC=CC=C1C(=O)C3=CC=C2 NQBKFULMFQMZBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000012256 powdered iron Substances 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 229910052895 riebeckite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к порошковой металлургии, а именно к способам получения железного порошка с низкой насыпной плотностью ("легкого" порошка) из оксидов железа, в частности, из прокатной окалины, и может быть использовано для производства нового класса восстановленных железных "легких" порошков с целью изготовления высокопористых изделий (фильтров), антифрикционных и конструкционных изделий сложной конфигурации, фрикционных изделий, не содержащих асбест и пр. The invention relates to powder metallurgy, and in particular to methods for producing iron powder with a low bulk density (“light” powder) from iron oxides, in particular, from mill scale, and can be used to produce a new class of reduced iron “light” powders with the aim of manufacturing highly porous products (filters), antifriction and structural products of complex configuration, friction products that do not contain asbestos, etc.
Интерес к порошкам с низкой насыпной плотностью объясняется возможностью изготовления из них порошковых изделий со свойствами, сочетающими высокую пористость с хорошими прочностными характеристиками, что позволяет расширить номенклатуру порошковых изделий в сторону усложнения их конструкции, т. е. обеспечить изготовление высоких тонкостенных деталей, изделий с острыми углами, кромками и пр. Кроме того, установлено, что эти порошки дают стабильность размеров после спекания, хорошую обрабатываемость резанием и прокаливаемость. The interest in powders with low bulk density is explained by the possibility of manufacturing powder products from them with properties combining high porosity with good strength characteristics, which allows us to expand the range of powder products in the direction of complicating their design, i.e., to ensure the manufacture of high thin-walled parts, products with sharp corners, edges, etc. In addition, it has been established that these powders give dimensional stability after sintering, good machinability and hardenability.
Известен способ получения железной губки из прокатной окалины, который включает нагрев прокатной окалины при высоких температурах, перемешивание нагретой окалины для контакта с воздухом с целью ее максимального окисления в соответствии с химической формулой Fe2O3 и последующее восстановление полностью окисленного материала горячим водородом, причем оксид железа во время восстановления находится в неподвижном слое.A known method of producing an iron sponge from mill scale, which includes heating mill scale at high temperatures, mixing heated mill scale to contact with air with the aim of maximizing its oxidation in accordance with the chemical formula Fe 2 O 3 and subsequent reduction of the completely oxidized material with hot hydrogen, moreover, oxide iron during recovery is in a fixed layer.
Способ обеспечивает высокое качество и однородность продукта, однако при его осуществлении очень мал выход порошка с низкой насыпной плотностью. The method provides high quality and homogeneity of the product, however, its implementation is very small yield of powder with low bulk density.
Наиболее близким к заявляемому по технической сущности и результату является способ получения порошкового железа, разработанный формой "Пайрон корпорейшн", включающий восстановление прокатной окалины водородом. Этот способ выбран в качестве прототипа. Closest to the claimed technical essence and result is a method for producing powdered iron, developed by the form of "Pyron Corporation", including the restoration of mill scale with hydrogen. This method is selected as a prototype.
В известном способе отсортированная окалина прокатного производства проходит через ротационную сушилку и грохот, на котором отсеиваются крупные куски посторонних материалов, затем с помощью магнитного сепаратора из окалины удаляют частицы немагнитных материалов, после чего ее измельчают в шаровой мельнице и снова подвергают грохочению. После этого окалину, представляющую собой смесь оксидов железа, окисляют до Fe2O3 и в таком виде она поступает в восстановительную печь. В печи исходный материал перемещается на стальной ленте, в качестве газа-восстановителя используют чистый водород. После восстановления спек губчатого железа размалывают до порошкообразного состояния, просеивают и закладывают в бункеры.In the known method, sorted mill scale passes through a rotary dryer and screen, on which large pieces of foreign materials are screened, then particles of non-magnetic materials are removed from the scale using a magnetic separator, after which it is crushed in a ball mill and again subjected to screening. After this, the scale, which is a mixture of iron oxides, is oxidized to Fe 2 O 3 and in this form it enters the reduction furnace. In the furnace, the source material is moved on a steel tape, pure hydrogen is used as a reducing gas. After restoration, the sponge iron cake is ground to a powder state, sieved and laid in silos.
В результате получают железные порошки с низкой насыпной плотностью и высокой прессуемостью. Сообщается, что восстановленное водородом порошковое железо типа R-12 разработано специально для употребления в тормозных колодках. Форма частиц его и внутренняя пористость определяют высокие фрикционные свойства и прочность неспеченного материала. The result is iron powders with a low bulk density and high compressibility. It is reported that hydrogen-reduced powder iron of the R-12 type is designed specifically for use in brake pads. Its particle shape and internal porosity determine the high frictional properties and strength of the green material.
Следует отметить, что наши попытки воспроизвести приведенную выше известную технологию дали низкий выход "легкого" порошка (до 30% ), остальная масса губчатого железа при дальнейшем измельчении уплотнялась с образованием гранул с высокой насыпной плотностью (до 3,5 г/см3).It should be noted that our attempts to reproduce the above known technology gave a low yield of “light” powder (up to 30%), the remaining mass of spongy iron was compacted with further grinding to form granules with a high bulk density (up to 3.5 g / cm 3 ).
Уникальные свойства порошков с низкой насыпной плотностью (1,0-2,3 н/см3) объясняются неправильной формной частиц, распространенноcтью пор на поверхности и внутри самих частиц.The unique properties of powders with low bulk density (1.0-2.3 n / cm 3 ) are explained by irregular shaped particles, the prevalence of pores on the surface and inside the particles themselves.
Задача, на решение которой направлено данное изобретение - это разработка технологии максимального выхода "легких" порошков с насыпной плотностью 1,0-2,0 г/см3, т. е. создание условий для образования "сотовой" губчатой структуры железа при восстановлении его оксидов.The problem to which this invention is directed is the development of a technology for the maximum yield of "light" powders with a bulk density of 1.0-2.0 g / cm 3 , that is, the creation of conditions for the formation of a "cellular" sponge structure of iron during restoration oxides.
Такой технический результат, т. е. увеличение выхода порошка "легкой" фракции, может быть получен тем, что в известном способе, включающем сушку, измельчение, полное окисление и последующее восстановление железной окалины с размолом и классификацией полученного спека губчатого железа, в соответствии с изобретением, перед восстановлением проводят дополнительное измельчение железной окалины до заданной крупности порошка. Such a technical result, that is, an increase in the yield of the powder of the “light” fraction, can be obtained by the fact that in the known method, including drying, grinding, complete oxidation and subsequent reduction of iron oxide with grinding and classification of the obtained sponge iron cake, in accordance with the invention, before recovery, additional grinding of iron oxide is carried out to a given powder size.
Сущность изобретения заключается в следующем. The invention consists in the following.
Известно, что имеющаяся в значительных количествах прокатная окалина является подходящим сырьем для получения железного порошка с низкой насыпной плотностью. It is known that mill scale available in significant quantities is a suitable raw material for producing iron powder with a low bulk density.
В прокатной окалине железо находится в основном в виде магнитного оксида Fe3O4. Попытки получить железную губку удовлетворительного качества восстановлением прокатной окалины путем высокотемпературного контакта с восстановителем, включая водород, были безуспешными.In mill scale, iron is mainly in the form of magnetic oxide Fe 3 O 4 . Attempts to obtain an iron sponge of satisfactory quality by reducing mill scale by high-temperature contact with a reducing agent, including hydrogen, were unsuccessful.
Было установлено, что для получения наиболее "легкого" восстановленного железного порошка необходимо, чтобы в качестве исходного сырья использовался оксид железа с самым высоким содержанием кислорода - гематит с химической формулой Fe2O3. Этот оксид обеспечивает наиболее высокие показатели по пористости губчатого железа и по скорости его восстановления в токе водорода. Поэтому сначала необходимо полностью окислить прокатную окалину до высшего окисла Fe2O3 по реакции:
4Fe3O4(12FeO) + (3)О2 -> 6Fe2O3 и лишь после этого проводить процесс восстановления по реакции:
Fe2O3 + 3H2 -> 2Fe + 3H2O
Эти операции, как и предшествующие полному окислению процессы сушки и измельчения прокатной окалины, без которых невозможно осуществление изобретения, являются существенными признаками данного изобретения, совпадающими с признаками прототипа.It was found that in order to obtain the “lightest” reduced iron powder, it is necessary that iron oxide with the highest oxygen content — hematite with the chemical formula Fe 2 O 3 — be used as the feedstock. This oxide provides the highest rates of spongy iron porosity and its reduction rate in a stream of hydrogen. Therefore, it is first necessary to completely oxidize the mill scale to the higher Fe 2 O 3 oxide by the reaction:
4Fe 3 O 4 (12FeO) + (3) O 2 -> 6Fe 2 O 3 and only after that carry out the reduction process by the reaction:
Fe 2 O 3 + 3H 2 -> 2Fe + 3H 2 O
These operations, as well as the processes of drying and grinding mill scale preceding the full oxidation, without which the invention is impossible to implement, are essential features of this invention that coincide with the features of the prototype.
Отличительным от прототипа признаком, без которого не может быть достигнут технический результат, а именно, увеличение выхода порошка с низкой насыпной плотностью, является процесс дополнительного измельчения окисленной железной окалины до заданной крупности порошка, который проводят перед восстановлением ибо отсутствие операции измельчения между переделами дает наклеп губчатого железа при его последующем измельчении после восстановлении, что в результате приводит к преимущественному получению "тяжелого" порошка. A distinctive feature from the prototype, without which a technical result cannot be achieved, namely, an increase in the yield of powder with a low bulk density, is the process of additional grinding of oxidized iron scale to a predetermined powder size, which is carried out before restoration because the absence of a grinding operation between redistributes gives a sponge hardening iron during its subsequent grinding after reduction, which results in the predominant production of a "heavy" powder.
П р и м е р. В качестве исходного сырья использовали отсортированную прокатную окалину кипящих марок сталей, содержащую, мас. % : Feобщ. 72-74; Si ≅ 0,07; Mn ≅0,30. Окалину сушили при 700оС и измельчали в шаровой мельнице в течение 15 мин до крупности 0,16 мм, затем проводили ее окисление горячим воздухом при 850оС в печи КО-11 на остальном листе в слое высотой 20 мм. Полученный спек гематита измельчали до крупности 0,16 мм и восстанавливали на непрерывной ленте в токе водорода при 950оС при высоте слоя 30 мм. Затем спек восстановленного губчатого железа измельчали до порошка крупностью 0,16 мм.PRI me R. As the feedstock used sorted mill scale of boiling steel grades containing, by weight. %: Fe total 72-74; Si ≅ 0.07; Mn ≅ 0.30. Scale was dried at 700 ° C and milled in a ball mill for 15 minutes to a particle size of 0.16 mm, then it was carried out the oxidation of hot air at 850 ° C in an oven CO-11 on other sheets in a layer height of 20 mm. The resulting frit hematite was crushed to a particle size of 0.16 mm, and reduced on a continuous belt in a stream of hydrogen at 950 ° C at a height of 30 mm layer. Then, the cake of reduced sponge iron was ground to a powder with a particle size of 0.16 mm.
Полученный в результате порошок имел следующие характеристики:
Химический состав, мас. % : Feобщ 98,5; О2 0,5;
Насыпная плотность 1,3 г/см3;
Максимальная крупность частиц 0,16 мм;
Удельная поверхность частиц (по прибору "Аккусорб") 2,3 м2/г;
Выход порошка с насыпной плотностью 1,3 г/см3 составил 97,3% , The resulting powder had the following characteristics:
The chemical composition, wt. %: Fe total 98.5; O 2 0.5;
Bulk density 1.3 g / cm 3 ;
The maximum particle size of 0.16 mm;
The specific surface area of the particles (according to the Accusorb device) is 2.3 m 2 / g;
The yield of powder with a bulk density of 1.3 g / cm 3 was 97.3%,
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU925066205A RU2006344C1 (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Method for production of iron powder of low apparent density |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU925066205A RU2006344C1 (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Method for production of iron powder of low apparent density |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2006344C1 true RU2006344C1 (en) | 1994-01-30 |
Family
ID=21615119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU925066205A RU2006344C1 (en) | 1992-07-09 | 1992-07-09 | Method for production of iron powder of low apparent density |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2006344C1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1249504A3 (en) * | 2001-04-11 | 2003-08-13 | Georg Fischer Automobilguss GmbH | Inoculation additive for conditioning cast iron melts treated with magnesium in a converter |
| CN110997857A (en) * | 2017-08-08 | 2020-04-10 | 曙制动器工业株式会社 | Friction material |
| CN114713835A (en) * | 2022-04-12 | 2022-07-08 | 中南大学 | Method for preparing micro-nano iron powder by hydrogen reduction of ultrapure iron concentrate |
-
1992
- 1992-07-09 RU SU925066205A patent/RU2006344C1/en active
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1249504A3 (en) * | 2001-04-11 | 2003-08-13 | Georg Fischer Automobilguss GmbH | Inoculation additive for conditioning cast iron melts treated with magnesium in a converter |
| CN110997857A (en) * | 2017-08-08 | 2020-04-10 | 曙制动器工业株式会社 | Friction material |
| EP3666847A4 (en) * | 2017-08-08 | 2021-05-12 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Friction material |
| US11905182B2 (en) | 2017-08-08 | 2024-02-20 | Akebono Brake Industry Co., Ltd. | Friction material |
| CN114713835A (en) * | 2022-04-12 | 2022-07-08 | 中南大学 | Method for preparing micro-nano iron powder by hydrogen reduction of ultrapure iron concentrate |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN101190457B (en) | Process for making iron powder or microalloyed steel powder from iron oxide powder by oxidation and reduction | |
| CN103658668A (en) | Method for preparing iron-based prealloy powder | |
| JP6540359B2 (en) | Modified carbon material for producing sintered ore and method for producing sintered ore using the same | |
| JP6421666B2 (en) | Method for producing sintered ore | |
| RU2006344C1 (en) | Method for production of iron powder of low apparent density | |
| UA119756C2 (en) | Method for producing manganese ore pellets | |
| Guo et al. | Efficient and green treatment of ultrapure magnetite to prepare powder metallurgy iron powders | |
| JP5168802B2 (en) | Method for producing sintered ore | |
| Kawaguchi et al. | Summarized achievements of the Porous Meso-mosaic Texture Sinter research project | |
| US4001007A (en) | Material for sintering emitting a lesser amount of nitrogen oxide and a method for manufacturing the same | |
| CN113005288B (en) | Titanium-containing pellet containing waste SCR catalyst and preparation method thereof | |
| CN109847751A (en) | It is a kind of to utilize metallurgical dust beam system for polynary magnetic iron base composite material, method and application | |
| EP0232246B1 (en) | Process for manufacturing iron powder suitable for powder metallurgy by means of reduction of fine iron oxide powders with hot gases | |
| CN108822796A (en) | A kind of method and absorbing material preparing absorbing material using nickel slag | |
| JP2779647B2 (en) | ▲ High ▼ Pretreatment of goethite ore | |
| US4082540A (en) | Material for sintering emitting a lesser amount of nitrogen oxide and a method for manufacturing the same | |
| JP3721993B2 (en) | Method for producing sponge iron and reduced iron powder | |
| JP2005325373A (en) | Method for casting iron powder for magnetic material | |
| JPS61238901A (en) | Ferromagnetic powder | |
| US3561919A (en) | Iron oxide-ferrite production process | |
| JP3951825B2 (en) | Granulation method of sintering raw material | |
| JP2002241851A (en) | Quasi-particle for sintering | |
| JPS55125240A (en) | Sintering method for finely powdered starting material for iron manufacture | |
| JPS6199638A (en) | Manufacture of iron powder from pig iron-containing slag | |
| JP3190097B2 (en) | Manufacturing method of sponge iron |