RU2198226C2 - Method of manufacturing article from iron-carbon material - Google Patents

Method of manufacturing article from iron-carbon material Download PDF

Info

Publication number
RU2198226C2
RU2198226C2 RU2001107111/02A RU2001107111A RU2198226C2 RU 2198226 C2 RU2198226 C2 RU 2198226C2 RU 2001107111/02 A RU2001107111/02 A RU 2001107111/02A RU 2001107111 A RU2001107111 A RU 2001107111A RU 2198226 C2 RU2198226 C2 RU 2198226C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
sinter
carbon
heat treatment
rolling
Prior art date
Application number
RU2001107111/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2001107111A (en
Inventor
Г.А. Дорофеев
С.З. Афонин
Л.Н. Шевелев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие "Интермет-Сервис"
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 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие "Интермет-Сервис" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное малое предприятие "Интермет-Сервис"
Priority to RU2001107111/02A priority Critical patent/RU2198226C2/en
Publication of RU2001107111A publication Critical patent/RU2001107111A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2198226C2 publication Critical patent/RU2198226C2/en

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00Technologies related to metal processing
    • Y02P10/10Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions
    • Y02P10/143Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions of methane [CH4]

Landscapes

  • Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)

Abstract

FIELD: ferrous metallurgy, particularly, methods of manufacture of articles by deformation method with subsequent heat treatment. SUBSTANCE: method includes heating of oxide iron-containing material up to temperature of 800-1000 C, its oxidation to hematite and sintering at 1100-1200 C, reduction of sinter with reducing gas heated up to 1000-1100 C up to metal state, sinter reduction and its rolling in hot state into blank and forming from blank of articles of required configuration and sizes with subsequent heat treatment. Sinter after reduction to metal state is treated for 0.5-5 min with natural gas heated up to 900-950 C in mixture with unsaturated hydrocarbons taken in ratio of 2:1, respectively, up to carbon content in sinter of 0.05-5%; and article is formed just after sinter rolling into blank. Oxide iron-containing material is used in the form of magnetite concentrate with the following ratio of components, mas.%: Fetot, 65-72.5; SiO2, 0.05-2.90; Al2O3, 0.01-0.90; CaO+MgO, 0.05-1.50; MnO, 0.05-0.30; TiO2, 0.01-0.10; Na2O, 0.01-0.45; or mill scale. Unsaturated hydrocarbon is used in the form of acetylene. Realization of invention provides for manufacture of article possessing simultaneously required strength, hardness and ductility. EFFECT: higher efficiency. 5 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано при производстве стальных и чугунных изделий методами деформации с последующей термообработкой. The invention relates to ferrous metallurgy and can be used in the production of steel and cast iron products by deformation methods, followed by heat treatment.

По общепринятой в настоящее время технологии производства стальных изделий жидкая сталь уже на выпуске из печи содержит требуемое в готовом изделии количество углерода, которое в основном и определяет уровень механических свойств изделий. Время, в течение которого углерод находится в жидкой стали, в слитке при его кристаллизации и последующих ступенях технологии до деформации, а также в процессе образования формы и размеров готового изделия, определяется, по крайней мере, часами, если не десятком часов. Углерод, находясь в тесном контакте с железом, в течение столь длительного времени при высокой температуре, образует с железом твердые растворы и цементит. Чем выше содержание растворенного в стали углерода, тем больше ее твердость и ниже пластичность. Это создает значительные трудности и требует большого расхода энергии при ее деформации. According to the currently accepted technology for the production of steel products, liquid steel already at the outlet from the furnace contains the amount of carbon required in the finished product, which basically determines the level of mechanical properties of the products. The time during which carbon is in liquid steel, in the ingot during its crystallization and subsequent stages of technology before deformation, as well as in the process of forming the shape and size of the finished product, is determined at least by hours, if not ten hours. Carbon, being in close contact with iron, for such a long time at high temperature, forms solid solutions and cementite with iron. The higher the content of carbon dissolved in steel, the greater its hardness and lower ductility. This creates significant difficulties and requires a large expenditure of energy during its deformation.

Известен способ получения стальной ленты непосредственно из железорудного материала, минуя обычные стадии металлургического цикла: доменное, сталеплавильное производства и прокатку слитков [1]. A known method of producing a steel strip directly from iron ore material, bypassing the usual stages of the metallurgical cycle: blast furnace, steelmaking and rolling ingots [1].

Разработаны и исследуются и другие методы производства проката из железных порошков [2]. Однако изделия, изготовленные из таких материалов, не обладают необходимыми механическими свойствами. Other methods for the production of rolled products from iron powders have been developed and are being studied [2]. However, products made from such materials do not have the necessary mechanical properties.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому способу является непрерывный процесс получения стальной ленты непосредственно из магнетитового концентрата [3]. The closest in technical essence and the achieved result to the proposed method is a continuous process for producing steel tape directly from magnetite concentrate [3].

По этому способу тонкий магнетитовый концентрат с минимальным содержанием пустой породы (до 0,5%) (состав концентрата в источнике не указан) загружают на движущуюся колосниковую решетку. По мере продвижения колосниковой решетки в печи слой концентрата нагревают отходящими из восстановительной зоны газами до 1000oС. От тепла, выделяющегося при окислении магнетита до гематита, температура в слое поднимается до 1200oС. В результате спекания мелких частиц концентрата слой приобретает значительную пористость, что позволяет продувать его восстановительным газом с высокими скоростями, не опасаясь выноса тонких фракций.According to this method, a thin magnetite concentrate with a minimum content of gangue (up to 0.5%) (the concentrate composition in the source is not indicated) is loaded onto a moving grate. As the grate in the furnace advances, the concentrate layer is heated by gases leaving the reduction zone to 1000 o C. From the heat generated during the oxidation of magnetite to hematite, the temperature in the layer rises to 1200 o C. As a result of sintering of fine particles of the concentrate, the layer acquires significant porosity, which allows you to blow it with reducing gas at high speeds, without fear of the removal of fine fractions.

Восстановительный газ, продуваемый через спек на колосниковой решетке, предварительно нагревают до 1100oС. В результате взаимодействия горячего газа и оксидов железа восстановление спека до металлического железа завершается за 60 мин. Слой восстановленного металла в виде горячего спека снимают с движущейся колосниковой решетки и в горячем состоянии, при температуре 1100oС обжимают в прокатных валках. После прокатки получают сляб, толщина которого составляет примерно 1/10 высоты исходного слоя концентрата. Далее сляб в горячем или холодном состоянии прокатывают на лист, полосу или ленту и подвергают термообработке.The reducing gas, blown through the cake on the grate, is preheated to 1100 o C. As a result of the interaction of hot gas and iron oxides, the recovery of cake to metallic iron is completed in 60 minutes. The layer of the recovered metal in the form of hot cake is removed from the moving grate and in the hot state, at a temperature of 1100 o C is crimped in the rolling rolls. After rolling, a slab is obtained whose thickness is about 1/10 of the height of the initial concentrate layer. Next, a slab in hot or cold state is rolled onto a sheet, strip or tape and subjected to heat treatment.

Однако содержание углерода в стали, полученной по этому способу, не превышало 0,08%, и лист из нее пригоден для глубокой вытяжки и изготовления деталей штамповкой, но из-за низкого содержания углерода изделия не обладают необходимой твердостью и прочностью. Это объясняется тем, что науглероживание по этому способу происходит в процессе восстановления спека за счет реакции распада окиси углерода: 2CO⇄C+CO2. Образующийся сажистый углерод успевает раствориться в железе, так как длительность восстановления составляет 60 мин.However, the carbon content in the steel obtained by this method did not exceed 0.08%, and the sheet from it is suitable for deep drawing and stamping parts, but due to the low carbon content, the products do not have the necessary hardness and strength. This is due to the fact that carburization by this method occurs in the process of reducing the cake due to the decomposition of carbon monoxide: 2CO⇄C + CO 2 . The resulting soot carbon has time to dissolve in iron, since the recovery time is 60 minutes.

Кроме того, как показали исследования [4], максимальная скорость распада монооксида углерода на железном катализаторе достигается при температуре порядка 600oС, а с увеличением температуры процесс распада замедляется. Поскольку процесс восстановления спека протекает при температуре 1100oС, реакция распада монооксида идет в обратном направлении, в сторону газификации углерода за счет его двуокиси с образованием СО.In addition, as shown by studies [4], the maximum decay rate of carbon monoxide on an iron catalyst is achieved at a temperature of the order of 600 o C, and with increasing temperature, the decay process slows down. Since the process of reducing the cakes occurs at a temperature of 1100 o C, the decomposition of the monoxide goes in the opposite direction, in the direction of gasification of carbon due to its dioxide with the formation of CO.

Технической задачей предлагаемого способа является получение изделий с содержанием углерода 0,05-5%, которое обеспечит желаемый технический результат, а именно полученные изделия будут обладать одновременно и высокой пластичностью, и необходимой твердостью и прочностью. The technical task of the proposed method is to obtain products with a carbon content of 0.05-5%, which will provide the desired technical result, namely, the resulting products will have both high ductility and the necessary hardness and strength.

Это достигается тем, что в известном способе получения изделий из железоуглеродистого материала, включающего нагрев оксидного железосодержащего материала до 800-1000oС, его окисление до гематита, спекание при 1100-1200oС и восстановление опека нагретым до 1000-1200oС восстановительным газом до металлического состояния, обжатие спека, его прокатку в горячем состоянии в заготовку и формирование из заготовки изделия требуемой конфигурации и размеров с последующей термообработкой, после восстановления до металлического состояния спек, согласно изобретению, обрабатывают в течение 0,5-5 мин нагретой до 900-950oС смесью природного газа и непредельных углеводородов, взятых в соотношении 2:1 соответственно, до получения в нем содержания углерода 0,05-5%, а формирование изделия производят сразу же после прокатки его в заготовку и упрочняют полученное изделие путем нагрева до температуры карбидообразования. В качестве оксидного железосодержащего материала используют магнетитовый концентрат при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Feобщ. - 65-72,5
SiO2 - 0,05-2,90
Al2O3 - 0,01-0,90
MnO - 0,05-0,30
TiO2 - 0,01-0,10
Na2O - 0,01-0,45
или очищенную прокатную окалину, а в качестве непредельных углеводородов используют ацетилен.
This is achieved by the fact that in the known method of producing products from iron-carbon material, including heating the iron oxide material to 800-1000 o C, its oxidation to hematite, sintering at 1100-1200 o C and the restoration of custody heated to 1000-1200 o With a reducing gas to the metallic state, compression of the cake, its hot rolling into the billet and formation of the desired configuration and size from the billet of the product, followed by heat treatment, after restoration to the metal state of the cake, according to acquisition, treated for 0.5-5 min heated to 900-950 o With a mixture of natural gas and unsaturated hydrocarbons taken in a ratio of 2: 1, respectively, to obtain a carbon content of 0.05-5% in it, and the formation of the product is carried out immediately after rolling it into the workpiece and harden the resulting product by heating to the temperature of carbide formation. As the iron oxide material using magnetite concentrate in the following ratio of components, wt.%:
Fe commonly - 65-72.5
SiO 2 - 0.05-2.90
Al 2 O 3 - 0.01-0.90
MnO - 0.05-0.30
TiO 2 - 0.01-0.10
Na 2 O - 0.01-0.45
or purified mill scale, and acetylene is used as unsaturated hydrocarbons.

Заявляемые пределы можно обосновать следующим. The claimed limits can be justified as follows.

Время науглероживания 0,5-5 мин выбрано из опытных данных, которые показали, что этого времени достаточно для науглероживания ферритной матрицы до заданных содержаний углерода. Если время науглероживания оказывается менее 0,5 мин, то эффект науглероживания не получит заметного развития, что снижает эффективность предлагаемого способа. Если же длительность науглероживания превышает 5 мин, то содержание углерода в металле получается выше заданного (выше требуемого). При этом наблюдается укрупнение частиц углерода, что нежелательно, поскольку увеличивает время перехода углерода из свободного в растворенное состояние. The carburization time of 0.5-5 min is selected from experimental data, which showed that this time is sufficient for carburizing the ferrite matrix to the specified carbon content. If the carburizing time is less than 0.5 min, then the carburizing effect will not receive appreciable development, which reduces the effectiveness of the proposed method. If the duration of carburization exceeds 5 min, then the carbon content in the metal is higher than the specified (higher than the required). In this case, coarsening of carbon particles is observed, which is undesirable, since it increases the transition time of carbon from free to dissolved state.

Температура смеси для продувки металлического спека рекомендуется в пределах 900-950oС. При температуре выше 950oС получает чрезмерное развитие реакция углерода (С) и его двуокиси (CO2) с образованием монооксида углерода, что замедляет скорость науглероживания и увеличивает длительность этого процесса. При температуре ниже 900oС скорость растворения образующегося свободного углерода в железе резко уменьшается. Это приводит к возрастанию длительности периода карбидообразования. Поэтому температурный интервал ограничивают пределами 900-950oС.The temperature of the mixture for purging the metal cake is recommended in the range of 900-950 o C. At temperatures above 950 o C, the reaction of carbon (C) and its dioxide (CO 2 ) with the formation of carbon monoxide is excessively developed, which slows down the carbonization rate and increases the duration of this process . At temperatures below 900 o With the dissolution rate of the resulting free carbon in iron decreases sharply. This leads to an increase in the duration of the carbide formation period. Therefore, the temperature range is limited to 900-950 o C.

Соотношение компонентов смеси природного газа и непредельных углеводородов задают соотношением 2:1. Если это соотношение увеличить, например, до 3: 1, то при этом возрастут затраты тепла на термическое разложение природного газа, которое протекает по эндотермической реакции и сопровождается дополнительным расходом энергии. За счет этого произойдет охлаждение металлического спека, что вызовет снижение темпа науглероживания спека. Если же это соотношение, наоборот, уменьшить, то доля в смеси непредельных углеводородов, разлагающихся с выделением тепла, возрастет. Соответственно этому увеличится температура металлического спека, что вызовет снижение скорости распада монооксида и уменьшение количества углерода, образующегося в процессе распада. Следствием этого будет падение скорости науглероживания спека. Кроме того, при этом вследствие повышения температуры возможен преждевременный переход углерода в связанное состояние. Соотношение 2:1 позволяет одновременно достичь требуемого темпа получения углерода за счет распада монооксида (2CO -->C+CO2) и избежать в процессе науглероживания повышения температуры металла и предотвратить преждевременный перевод углерода из свободного состояния в раствор с железом (связанное состояние).The ratio of the components of the mixture of natural gas and unsaturated hydrocarbons is set in a ratio of 2: 1. If this ratio is increased, for example, to 3: 1, then this will increase the cost of heat for the thermal decomposition of natural gas, which proceeds by an endothermic reaction and is accompanied by an additional energy consumption. Due to this, the cooling of the metal cake will occur, which will cause a decrease in the rate of carburization of the cake. If this ratio, on the contrary, is reduced, then the proportion in the mixture of unsaturated hydrocarbons decomposing with heat will increase. Accordingly, the temperature of the metal cake increases, which will cause a decrease in the decay rate of the monoxide and a decrease in the amount of carbon formed in the decay process. The consequence of this will be a decrease in the rate of carbonization of the cake. In addition, due to an increase in temperature, a premature transition of carbon to the bound state is possible. A ratio of 2: 1 allows one to simultaneously achieve the required rate of carbon production due to the decomposition of monoxide (2CO -> C + CO 2 ) and to avoid an increase in the temperature of the metal during the carburization process and to prevent premature transfer of carbon from the free state to the solution with iron (bound state).

Содержание углерода в металле в заявляемом способе, достигаемое за счет науглероживания, рекомендуется в пределах 0,05-5%. Первая цифра - нижний предел - отвечает случаю получения низкоуглеродистых сталей типа сталей для автолиста, содержащих, как правило, до 0,10% углерода. Вторая цифра - верхний предел - отвечает случаю получения чугуна, в котором содержание углерода приближается к пределу его растворимости. Если количество углерода, перешедшего в спек в результате науглероживания, взять менее 0,05%, то эффект науглероживания оказывается слабо выраженным. Соответственно этому прочностные характеристики металла при этом увеличиваются незначительно, что снижает эффективность заявляемого способа. Если количество углерода, поступающего в спек из газовой фазы, окажется после науглероживания выше 5%, то достигнутое избыточное количество углерода уже не оказывает влияния на механические свойства чугуна. В то же время это увеличивает длительность науглероживания и повышает затраты на этот процесс вследствие более высоких расходов смеси газов, необходимых для науглероживания. Кроме того, по мере приближения к пределу растворимости углерода в железе скорость науглероживания постепенно падает, что увеличивает длительность этого процесса. Вместе взятые эти факторы ограничивают верхний предел содержания углерода в металле величиной, равной 5%. The carbon content in the metal in the inventive method, achieved by carburization, is recommended in the range of 0.05-5%. The first figure - the lower limit - corresponds to the case of obtaining low-carbon steels such as steels for an autolayer, containing, as a rule, up to 0.10% carbon. The second figure, the upper limit, corresponds to the case of cast iron production, in which the carbon content approaches its solubility limit. If the amount of carbon transferred to the spec as a result of carburization is less than 0.05%, then the effect of carburization is weak. Accordingly, the strength characteristics of the metal while increasing slightly, which reduces the effectiveness of the proposed method. If the amount of carbon entering the cake from the gas phase after carbonization is higher than 5%, the excess carbon achieved does not affect the mechanical properties of cast iron. At the same time, this increases the duration of carburization and increases the cost of this process due to the higher costs of the gas mixture required for carburization. In addition, as the carbon solubility limit in iron approaches, the carburization rate gradually decreases, which increases the duration of this process. Taken together, these factors limit the upper limit of the carbon content in the metal to 5%.

В предлагаемом способе получения изделия из железоуглеродистого материала науглероживание спека осуществляют после его восстановления до металлического состояния за счет термического разложения нагретого природного газа с добавкой непредельных углеводородов. In the proposed method for producing products from iron-carbon material, carbonization of the cake is carried out after it is restored to a metallic state due to the thermal decomposition of heated natural gas with the addition of unsaturated hydrocarbons.

Термическое разложение природного газа, состоящего в основном из метана, протекает по реакции СH4+тепло-->С+2Н2. При этом из одного кубометра метана образуется 0,53 кг углерода в виде сажи и два кубометра водорода, который является прекрасным восстановителем оксидов железа. Чтобы разложить кубометр метана теоретически надо затратить 800 ккал тепла, а с учетом потерь тепла в окружающую среду и на нагрев метана до 900-950oС затратить надо тепла около 2000 ккал на кубометр метана.The thermal decomposition of natural gas, consisting mainly of methane, proceeds by the reaction of CH 4 + heat -> C + 2H 2 . At the same time, 0.53 kg of carbon in the form of soot and two cubic meters of hydrogen are formed from one cubic meter of methane, which is an excellent reducer of iron oxides. To decompose a cubic meter of methane, theoretically, 800 kcal of heat must be consumed, and taking into account heat losses to the environment and heating methane to 900-950 o C, it is necessary to spend about 2000 kcal per cubic meter of methane.

Непредельные углеводороды, например ацетилен (C2H2) или ароматические углеводороды, разлагаются с выделением тепла. При разложении ацетилена на углерод и водород выделяется 2400 ккал тепла на кубометр исходного газа [5].Unsaturated hydrocarbons, such as acetylene (C 2 H 2 ) or aromatic hydrocarbons, decompose with heat. When acetylene is decomposed into carbon and hydrogen, 2400 kcal of heat is released per cubic meter of source gas [5].

Если науглероживание металлического спека производить смесью природного газа с ацетиленом, взятых в соотношении 2:1, то спек при науглероживании не охлаждается и содержание углерода в нем можно довести за короткое время до 10 и более процентов [6]. If carbonization of metal cake is performed with a mixture of natural gas with acetylene, taken in the ratio 2: 1, then the cake is not cooled during carburization and the carbon content in it can be brought up to 10 percent or more in a short time [6].

В результате кратковременного контакта углерода с железом по заявляемому способу (время науглероживания, обжатия, проката и деформации в сумме не превышает 10 мин) и низкой температуры его осуществления (не выше 1100oС) углерод не успевает образовать ни твердых растворов, ни химических соединений (цементита) и остается в свободном состоянии в виде коллоидного раствора, а после термообработки готовых изделий углерод переходит в связанное состояние, упрочняя полученное изделие.As a result of short-term contact of carbon with iron according to the claimed method (the time of carburization, compression, rolling and deformation in total does not exceed 10 minutes) and the low temperature of its implementation (not higher than 1100 o C), carbon does not have time to form either solid solutions or chemical compounds ( cementite) and remains in the free state in the form of a colloidal solution, and after heat treatment of the finished products, carbon goes into a bound state, hardening the resulting product.

Такой железоуглеродистый материал деформируется легко, так же как пластичное железо, не содержащее никаких примесей, будь то сталь, содержащая 0,05% углерода, или чугун с 5% углерода. Such an iron-carbon material is easily deformed, just as ductile iron does not contain any impurities, be it steel containing 0.05% carbon or cast iron with 5% carbon.

В готовом изделии, уже не требующем деформации, углерод путем упрочняющей термообработки переводится в твердые растворы с железом и цементит, которые и придают изделию нужные механические свойства (твердость и пластичность), величина которых определяется количеством углерода в стали, приведенного из свободного в связанное с железом состояние. In a finished product that no longer requires deformation, carbon is converted into solid solutions with iron and cementite by hardening heat treatment, which give the product the necessary mechanical properties (hardness and ductility), the value of which is determined by the amount of carbon in steel, converted from free to bonded to iron state.

Опыты по получению железоуглеродистого материала проводили на установке с газопроницаемой керамической решеткой, позволяющей получать спек размером 500 х 300 х 75 мм. Богатый магнетитовый концентрат, содержащий менее 0,15% пустой породы, загружали на керамическую решетку слоем высотой 50 мм и продували продуктами полного сгорания природного газа. Полученный суперконцентрат подсушивали, нагревали до 800-1000oC, окисляли до гематита, при этом температура поднималась до 1180oС, и слой спекался в пористую массу. Затем спек продували снизу вверх нагретыми до 1100oС продуктами паровой конверсии природного газа и в течение 50-55 мин восстанавливали на 97-98% до металлического состояния.The experiments on obtaining the iron-carbon material were carried out on the installation with a gas-permeable ceramic lattice, which allows to obtain a specimen with a size of 500 x 300 x 75 mm. A rich magnetite concentrate containing less than 0.15% gangue was loaded onto a ceramic grid with a layer 50 mm high and purged with products of complete combustion of natural gas. The obtained superconcentrate was dried, heated to 800-1000 o C, oxidized to hematite, while the temperature rose to 1180 o C, and the layer was sintered into a porous mass. Then the cake was purged from the bottom up heated to 1100 o With the products of steam reforming of natural gas and within 50-55 min was restored by 97-98% to the metallic state.

Полученный металлический спек с целью науглероживания в течение 0,5-5,0 мин продували нагретой до 900-950oС смесью природного газа и ацетилена, взятых в соотношении 2:1. При этом происходило не только науглероживание железного спека до 0,05-5,0% углерода (в зависимости от времени продувки), но и полное (на 99,8-100%) его восстановление.The obtained metal cake for the purpose of carburization for 0.5-5.0 min was blown heated to 900-950 o With a mixture of natural gas and acetylene, taken in a ratio of 2: 1. In this case, not only carbonization of the iron cake to 0.05-5.0% carbon (depending on the purge time) occurred, but also its complete recovery (by 99.8-100%).

Далее спек с температурой около 1000oС снимали с решетки и обжимали заготовку. Горячую заготовку сразу же прокатывали в лист толщиной 0,6-1,2 мм, из которого штамповали изделия нужной формы и размеров. Опыты показали, что штамповка листа проходила без образования трещин и рванин, даже при содержании углерода в листе 3,2-3,7%.Next, the sinter with a temperature of about 1000 o With removed from the lattice and crimped the workpiece. The hot billet was immediately rolled into a sheet with a thickness of 0.6-1.2 mm, from which products of the desired shape and size were stamped. The experiments showed that sheet stamping took place without the formation of cracks and flaws, even with a carbon content in the sheet of 3.2-3.7%.

Время, затрачиваемое на выполнение операций обжатия спека, прокатки заготовки в лист и штамповки из листа изделий в виде стакана, не превышало 4-5 мин. The time spent on the operations of compressing the cake, rolling the billet into a sheet and stamping from a sheet of products in the form of a glass did not exceed 4-5 minutes.

Готовые изделия, с целью придания им необходимых механических свойств, подвергали упрочняющей термообработке путем нагрева изделия выше температуры 720oС и выдержки при этой температуре в течение 0,1-20 час. В процессе такой обработки частицы свободного углерода, вступая в реакцию с железом металлической матрицы, образуют химическое соединение - цементит, который равномерно распределялся внутри зерен феррита, упрочняя металлическую матрицу.Finished products, in order to give them the necessary mechanical properties, were subjected to hardening heat treatment by heating the product above 720 o C and holding at this temperature for 0.1-20 hours. During this treatment, free carbon particles, reacting with the iron of the metal matrix, form a chemical compound - cementite, which is evenly distributed inside the ferrite grains, strengthening the metal matrix.

Данные, характеризующие механические свойства металла после деформации, полученные с использованием известного и предлагаемого способа, приведены в таблице. Data characterizing the mechanical properties of the metal after deformation obtained using the known and proposed method are shown in the table.

Как видно из приведенных данных, предлагаемый способ позволяет в 1,2-1,5 раза повысить одновременно и пластичность, и прочность изделий из железоуглеродистых материалов. As can be seen from the above data, the proposed method allows to increase 1.2-1.5 times at the same time both ductility and strength of products from iron-carbon materials.

Источники информации
1. А.Н.Похвиснев, И.Ю.Кожевников, А.Н.Спектор, Е.Н.Ярхо. Внедоменное получение железа за рубежом. Изд. "Металлургия", М., 1964, с. 88-90.
Sources of information
1. A.N. Pokhvisnev, I.Yu. Kozhevnikov, A.N. Spector, E.N. Yarkho. Instantaneous iron production abroad. Ed. "Metallurgy", M., 1964, p. 88-90.

2. Л.Х.Строковский, Г.Л.Фридман, Я.Л.Гипш, В.Б.Акименко. Получение листового проката из железных порошков. Изд. ин-та "Черметинформация", 1973, серия 28, вып.2. 2. L.Kh. Strokovsky, G.L. Fridman, Ya.L. Gipsh, V.B. Akimenko. Getting sheet metal from iron powders. Ed. Inst. "Chermetinformation", 1973, series 28, issue 2.

3. Е.Н.Ярхо. Прямое получение стали. Эксперсс-информация. Черная металлургия, 1963, 43, реф. 173. 3. E.N. Yarcho. Direct steel production. Expert information. Ferrous metallurgy, 1963, 43, ref. 173.

4. Б.К.Локша. Зависимость скорости реакции распада окиси углерода от температуры. Известия АН СССР. Металлургия и горное дело. 1963, 4, с. 46-53. 4. B.K. Loksha. The dependence of the rate of decomposition of carbon monoxide on temperature. Proceedings of the USSR Academy of Sciences. Metallurgy and mining. 1963, 4, p. 46-53.

5. Краткая химическая энциклопедия, том 1, с. 346. Изд. "Советская энциклопедия", М., 1961. 5. Brief chemical encyclopedia, volume 1, p. 346. Ed. "Soviet Encyclopedia", M., 1961.

6. Прямое получение железа и порошковая металлургия. Тематический отраслевой сборник 1. Изд. "Металлургия", М., 1974, с. 123-134. Б.А.Борок, В.В. Рукин, В.Л.Дороничева, П.Я.Толчинская, А.М.Неменов, А.И.Гиммельфарб, В.В.Кельцев, П.Н.Острик. Производство сажистого железа и железного порошка на его основе. 6. Direct iron production and powder metallurgy. Thematic branch collection 1. Ed. "Metallurgy", M., 1974, p. 123-134. B.A. Borok, V.V. Rukin, V.L. Doronicheva, P.Ya. Tolchinskaya, A.M. Nemenov, A.I. Gimmelfarb, V.V. Keltsev, P.N. Ostrik. Production of carbon black and iron powder based on it.

7. А.Д.Кокурин, В.Д.Обрезков. Получение ацетилена из газообразных и жидких углеводородов и смол. Доклад на научно-координационном совещании по методам получения из природного газа технологических газов для химических синтезов и новых металлургических процессов. Институт горючих ископаемых АН СССР. Ноябрь-декабрь 1960 г., г. Москва. 7. A.D. Kokurin, V.D. Obrezkov. Obtaining acetylene from gaseous and liquid hydrocarbons and resins. Report at the scientific coordination meeting on methods for producing natural gases from natural gas for chemical syntheses and new metallurgical processes. Combustible Mineral Institute November-December 1960, Moscow.

Claims (5)

1. Способ получения изделия из железоуглеродистого материала, включающий нагрев оксидного железосодержащего материала до 800-1000oС, его окисления до гематита и спекание при 1100-1200oС, восстановление спека нагретым до 1000-1100oС восстановительным газом до металлического состояния, обжатие спека, его прокатку в горячем состоянии в заготовку и формирование из заготовки изделия требуемой конфигурации и размеров с последующей термообработкой, отличающийся тем, что после восстановления до металлического состояния спек в течение 0,5-5 мин обрабатывают нагретой до 900-950oС смесью природного газа и непредельных углеводородов, взятых в соотношении 2:1, до получения в нем содержания углерода 0,05-5%, формирование изделия производят сразу же после прокатки спека в заготовку.1. The method of obtaining products from iron-carbon material, including heating the iron oxide material to 800-1000 o C, its oxidation to hematite and sintering at 1100-1200 o C, the restoration of the cake heated to 1000-1100 o With a reducing gas to a metallic state, compression sinter, its hot rolling into the billet and the formation of the desired configuration and size from the billet of the product, followed by heat treatment, characterized in that after restoration to the metal state, the sinter is processed for 0.5-5 minutes was heated at 900-950 o C a mixture of natural gas and the unsaturated hydrocarbon in the ratio 2: 1, to give a carbon content therein of 0.05-5%, the formation of products produced immediately after rolling in the sintered billet. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве оксидного железосодержащего материала используют магнетитовый концентрат и/или очищенную прокатную окалину. 2. The method according to claim 1, characterized in that the magnetite concentrate and / or purified mill scale are used as the iron-containing oxide material. 3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что в качестве непредельных углеводородов используют ацетилен. 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that acetylene is used as unsaturated hydrocarbons. 4. Способ по п.2, отличающийся тем, что используют магнетитовый концентрат. 4. The method according to claim 2, characterized in that they use magnetite concentrate. 5. Способ по п.1, отличающийся тем, что термообработку изделия проводят путем нагрева до температуры карбидообразования. 5. The method according to claim 1, characterized in that the heat treatment of the product is carried out by heating to a temperature of carbide formation.
RU2001107111/02A 2001-03-20 2001-03-20 Method of manufacturing article from iron-carbon material RU2198226C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107111/02A RU2198226C2 (en) 2001-03-20 2001-03-20 Method of manufacturing article from iron-carbon material

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001107111/02A RU2198226C2 (en) 2001-03-20 2001-03-20 Method of manufacturing article from iron-carbon material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2001107111A RU2001107111A (en) 2003-01-20
RU2198226C2 true RU2198226C2 (en) 2003-02-10

Family

ID=20247241

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001107111/02A RU2198226C2 (en) 2001-03-20 2001-03-20 Method of manufacturing article from iron-carbon material

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2198226C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102206725A (en) * 2011-05-05 2011-10-05 刘元生 Process for producing and reducing iron powder through two-step method
CN102628091A (en) * 2011-07-12 2012-08-08 刘元生 Technology for producing molten iron by three-step method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ПОХВИСНЕВ А.Н. и др. Внедоменное получение железа за рубежом. - М.: Металлургия, 1964, с. 88-90. СТРОКОВСКИЙ Л.Х. и др. Получение листового проката из железных порошков. Черметинформация, 1973, сер. 28, вып. 2. *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102206725A (en) * 2011-05-05 2011-10-05 刘元生 Process for producing and reducing iron powder through two-step method
WO2012149668A1 (en) * 2011-05-05 2012-11-08 Liu Yuansheng Process for producing reduced iron powder in two steps
CN102628091A (en) * 2011-07-12 2012-08-08 刘元生 Technology for producing molten iron by three-step method
CN102628091B (en) * 2011-07-12 2014-07-02 刘元生 Technology for producing molten iron by three-step method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA2087609C (en) Process for preheating iron-containing reactor feed prior to being treated in a fluidized bed reactor
US3887402A (en) Method for producing high density steel powders
KR970702378A (en) METHOD OF MANUFACTURING PIG IRON OF STEEL AND CEMENT CLINKER FROM SLAGS
US971206A (en) Process of producing hydrogen.
US8071015B2 (en) Process for producing porous metal body
CA1190418A (en) Process for producing sintered ferrous alloys
US4139375A (en) Process for sintering powder metal parts
RU2198226C2 (en) Method of manufacturing article from iron-carbon material
ES8105395A1 (en) Method and apparatus for the secondary gaseous reduction of metal ores
US6918945B2 (en) Method for producing sponge iron, and reduced iron powder and method for production thereof
CA1089649A (en) Reduction of metal oxides to sponge metal
US4436696A (en) Process for providing a uniform carbon distribution in ferrous compacts at high temperatures
US2372571A (en) Process for manufacturing metallic magnesium from magnesium silicates
EP0680393B1 (en) Method of recycling scrap metal
JPH0776366B2 (en) Blast furnace operation method
JPS5943965B2 (en) Nitrogen additive in steel and its manufacturing method
US3979336A (en) Catalyst for dissociation of ammonia and method of preparing same
DE68919843T2 (en) Manufacture of manganese carbide and iron (II) alloys.
US3066022A (en) Process for the manufacture of pulverized iron
GB2211860A (en) Producing reformed gas for direct reduction of metal oxides to iron
US1786806A (en) Process of refining iron and steel
JPS6249345B2 (en)
US3334999A (en) Method of manufacturing semi-fabricated products of chrome-nickel steels
KR950008689B1 (en) Method of fe powder from pickling waste liquid
GB1269841A (en) Method of and apparatus for reducing iron oxide to metallic iron

Legal Events

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

Effective date: 20070321