Введение к работе
Актуальность темы. Порошковая металлургия развивается как в направ лении совершенствования существующих технологических решений, так и ь части разработки новых процессов получения материалов, значительно повышающих надежность порошковых деталей, а также экономичность их производства. Совершенствование технологии производства порошков металлов и сплавов, в частности железного порошка, является одной из важнейших задач порошковой металлургии.
На практике известно большое количество методов получения железных порошков, разнообразие которых определяют технологические возможности получения порошков несколькими способами из разного вида сырья, а также различными требованиями к качественным характеристикам порошков для всевозможных областей и условий применения.
На ЗАО «СТАКС» ОАО «СМЗ» для получения порошков методом восстановления, ранее использовалась только окалина от кипящих марок стали, образующаяся при производстве труб методом печной сварки. Этот вид окалины обеспечивал получение порошков аналогичных лучшим зарубежным образцам, в том числе, порошкам шведской фирмы «Хёганес». Однако уже в конце 80-х годов наметился дефицит в этом виде сырья, так как производство таких труб резко сократилось, и соответственно снизились поставки окалины на ЗАО «СТАКС»
В связи с создавшейся ситуацией научные организации (в том числе ДГТУ) приступили к интенсивному поиску новых виДов сырья для производства высококачественных восстановленных порошков., С этой целью была опробована окалина прокатных станов большинства металлургических заводов РФ. Однако положительные результаты были получены только из черновой окалины и гранулированных оксидов ОАО «Новолипецкого металлургического комбината» (ОАО «НЛМК»)
Работа посвящена исследованию комплекса свойств модифицированного железного порошка как машиностроительного материала, полученного из нового источника железосодержащего сырья - оксидов травильных раствором металлургического производства - и использованного для изготовления из него высококачественных изделий различного назначения.
Исследования выполнены на кафедре «Технология конструкционных материалов» и отделе «Износостойких покрытий и порошковой металлургии» Донского государственного технического университета (ДГТУ, г. Ростов-на-Дону) в соответствии с планами НИР по выполнению заданий подпрограммы «Новые материалы» научно-технической программы Минобразования РФ «Научные исследования высшей школы в области приоритетных направлений науки и техники» по разделу «Функциональные порошковые материалы» (проект 202.05.01.026) за 2001-2004г.г.; отдельные исследования структуры и физико-технологических свойств в лабораторных условиях
{ РОС НАЦИОНАЛЬНАЯ
3 СШМИОТеКА
ДГТУ, Красносулинского металлургического колледжа, а также в Институте металлургии и материаловедения им. А. А Байкова (г. Москва), Институте кристаллографии им. А В. Шубцикова (г. Москва), Московском государственном вечернем металлургическом институте. Промышленные испытания и апробация результатов выполненных исследований проведены в цехах железного порошка (ЦЖП-1) и порошковых изделий (ЦПИ) Сулинского металлургического завода (ныне ЗАО «СТАКС») в условиях действующего производства. Цель и задачи исследования. Целью работы является:
Усовершенствование рационального способа получения рафинированных и частично-легированых железных порошков из новых источников железосодержащего сырья, на базе промышленной технологической схемы производства железных порошков ЗАО «СТАКС:
Выявление физико - технологических закономерностей формирования свойств модифицированных железных порошков и функциональных высококачественных порошковых изделий на их основе.
Для достижения этой цели в работе определены следующие задачи: 1 .На основе анализа технологии производства железного порошка на ЗАО «СТАКС» предложить и апробировать усовершенствованную схему производства разнообразных железных порошков с дополнительной операцией терморафимирования и легирования в вибрирующем слое.
2.Установить физико-химические и кинетические закономерности терморафинирования и легирования железных порошков обработкой в вибрирующем слое, выявить механизм и построить математическую модель процесса.
З.Усовершенствовать экспериментальное оборудование н технологические приёмы, получить рафинированные и частично-легированые железные порошки из новых источников сырья по усовершенствованной схеме производства, включающей термообработку в вибрирующем слое.
4. Провести комплексное исследование структуры и свойств рафинированных и частично - легированных порошков и функциональных порошковых материалов во взаимосвязи с условиями получения порошков и переработки их в изделия.
5.Провести промышленную апробацию результатов исследований, разработать рекомендации по освоению производства порошков и спеченных функциональных порошковых материалов и изделий с улучшенными свойствами. Научная новизна.
Выявлены и практически подтверждены физико-технологические закономерности формирования свойств рафинированных и частично-легированых железных порошки» ні новых источников железосодержащего сырья:
установлены кинетические закономерности терморафинирования и легирования железного порошка;
построена и апробирована обобщенная модель гетерогенного взаимодействия компонентов в вибрирующем слое в системе «газ - частица порошка», связывающая режимы модифицирования со свойствами порошков и порошковых материалов из них.
Практическая ценность. Усовершенствована технологическая схема производства высококачественных железных порошков, обеспечивающих производство разнообразных функциональных порошковых изделий. Рекомендована и проверена в промышленных условиях оптимальная технологическая схема и режимы, обеспечивающие получение базовых железных порошков из новых источников железосодержащего сырья для дальнейшего их использования в порошковых материалов с оптимальным сочетанием свойств.
По результатам выполненных исследований усовершенствованной технологии получения железных порошков и материалов из них, проведённые в промышленных условиях Сулинского ЗАО «СТАКС», выработаны рекомендации для расширенного освоения выпуска качественных порошков из новых источников сырья. Получен материал и изготовлен ряд порошковых функциональных изделий
Реализация результатов работы. Лабораторные и промышленные испытания рафинированного железного порошка соответствующего марке ПЖВ2.160.24 (ГОСТ 9849-86) изготовленного из оксидов железа, показали, что такой порошок может использоваться в производстве качественных порошковых материалов и изделий взамен импортных порошков типа шведского NC 100.24.
Изготовлены и испытаны порошковые изделия : РСМ 10.08.025А -глазок, ИК015- пластина, 2108-120.3421- кольцо, 612-2708700-114- поршень и «статор» из частично - легированного магнитно-мя! кого материала Fe-P , которые были подвергнуты испытаниям по функциональным (электротехническим) свойствам, показавшие приемлемые результаты, являющиеся основанием для дальнейшего его совершенствования до полной идентичности с наборным (пакетированным) из электротехнической стали статора.
Предварительные укрупненные технико-экономические расчёты указывают на экономическую эффективность использования новою источника сырья - « Липецких» оксидов взамен прокатной окалины в условиях ЗАО «СТАКС» для производства модифицированных порошков. Апробация работы.Основные положения диссертационной рабо і ы доложены и обсуждены на российских и международных кошрессах, конференциях, семинарах, представлялись на специализированных выставках:
Международной конференции «Новые перспективные май-риалы и технологии их получения (МИМ)- 2004», г. Волі ос рал. 2004і.;
Всемирный конгресс по порошковой меіаллуріни, Woild Congress-РМ - 2004, Вена, Авария, 17-22 окіября.2004.
Европейский конгресс по порошковой металлургии РМ - 2003, Valencia;
Международной научно- технической конференции, г. Киев (2002г.);
Международных специализированных выставках и научно-
практических конференциях «Металлургия, металлообработка, ма
шиностроение», ГВЦ «Роствергол», 2002-2004 г.г.;
Ежегодных Международных научно-технических конференциях г. Одесса, (2000,2002г. г.);
научно-технических конференциях Донского государственного тех
нического университета (г. Ростов-на-Дону, 2000-2004г.г.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 печатных работ. Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, общих выводов и приложений и содержит 171 страниц машинописного текста, 62 рисунков, 23 таблицы и списка литературы иэ 172 наименований.
