Пирит в производстве железа
Диульфид железа (железо(ii), FeS2, в настоящем случае называют пирит) является естественным сульфид железа, и является одним из наиболее распространенных сульфидов. Пирит содержится в больших количествах в кварцевых пластах, в осадочных и метаморфических породах, а также рядом с угольными отложениями. Помимо металлического блеска, придавая ему визуально привлекательный вид, он находит применение в промышленности в производстве тормозных колодок и в качестве добавки в производствестекла, среди других областей,многие из которых полагаются на его высокую естественную чистоту и впечатляющие уровни твердости.
Но важная современная роль пирита при использовании в качестве дополнительного материала в производстве чугуна. Часто добавляется в порошкообразной форме около 100 сетки, пирит может выступать в качестве источника серы, как помощь в обработке. Как источник серы, он является недорогим и нетоксичным по сравнению с другими заметными источниками.
Пирит не рассматривается как хороший источник железа себя, особенно по сравнению с магнетитом и гематитом - несмотря на то, что примерно половина железа по весу, - но это хороший источник серы (1). Добавление таких материалов, как пирит к расплавленному/чугуну, называется прививкой и является общей жидкой обработкой железа (2).
Как источник серы в графитическом чугуне
Графитическое железо является важным чугунным материалом в своем собственном праве, применение этого материала, где материальная жесткость является более важным, чем прочность, например, блоки двигателя автомобилей и насосных корпусов. Графитическое железо, по своей природе, железо, которое содержит графит. В расплавленное железо добавляются углеродистые материалы, которые осаждаются при охлаждении, чтобы обеспечить разрозненную графитовую сеть через железо. Такое количество осадков усиливается наличием пирита, который обеспечивает серу в расплаве и, следовательно, производит много точек нуклеации для осадков графита (3).
Напряженные свойства графитического железа модулируются наличием серы - эксперименты, добавляющие от 0,023 до 0,080 веса серы (от добавления максимального пирита диаметром 200 мкм), привели к более равномерной и четко определенной микроструктуре, но за пределами определенной точки добавление пирита, вызывающее увеличение содержания серы, способствует снижению прочности (4). На другом конце графитического производства железа является образование конкреций - где графит формируется сферической по своей природе и обеспечивает более воздуховодного чугуна. Из того же исследования было установлено, что более высокие добавления серы из пирита обеспечивают больше точек нуклеации и, таким образом, более компактные и хлопья, как формы графита, т.е. меньше узелков. Прививка, чтобы привести к более нуклеации точек делается более эффективным за счет увеличения содержания серы через пирит (5).
Количество нодуле, как правило, больше, когда зерна серы/пирита добавляются в расплавленное железо на более поздних стадиях процесса в различных составов железа (6). До 0,55% по весу серы в качестве инокуланта является общим. Патенты на производство чугуна автомобильного класса предполагают общее содержание серы в районе от 0,2 до 0,3% по весу серы (7).
В целом, он сказал, что добавление пирита к производству графитического железа особенно полезно для высоко уплотненной развертывания графитического железа, в дополнение к железу, где требуется умеренная степень воздуховодности. Компактное графитовое железо, произведенное с серой, добавленной из пирита, имеет прочность и прочность свойства, приближающиеся к тем, которые видны с воздуховодным железом (8).
Для улучшения управляемости в чугуне
Серое чугун является одним из видов графитического железа, так называемый из-за его серой окраски, однако управляемость может быть проблематичным из-за его твердости. Машинируемость имеет первостепенное значение при производстве любого металла, но особенно одного, как глобально экономически важно, как железо. Машинируемость может быть любым процессом от бурения, поворота, фрезерования и шлифования.
Одним из методов облегчения обработки является добавление так называемых "инженерных включений", которые могут привести к сокращению износа инструментов и/или меньших машинных сил, необходимых для достижения того же результата (9). Избыток сульфидов (вытекающих из пирита) преобразуется в инженерные включения с использованием марганца, образуя сульфиды марганца, которые рассматриваются как оптимальные включения. Повышенное содержание серы из пирита увеличивает размер включений. Исследования показывают, что на управляемость влияет не морфология включений, а процентная площадь (10). Содержание серы свыше 0,2 веса% допускается. Подходящее и точное определение инженерных включений имеет важное время, поскольку микротрекания могут образовываться на интерфейсе включения-матрицы, что приводит к снижению режущей силы и энергопотребления (11). Марганец является общим включение в чугун.
Другие исследования показали, что добавление серы (через пирит или другие средства) на более позднем этапе, в количествах, как низко как 0,06 веса приводит к улучшению управляемости значительно (12), и что целевой уровень включения серы должен быть выше 0,12 веса для оптимального повышения управляемости.
Влияние пиритового добавления на процесс литья
Неметаллические включения, такие как графит и сера, могут резко модулировать затвердевание, структуру и глобальное качество литья железа. Изучение патентной литературы показывает, что производство железа с помощью агломерации усиливается добавлением металлических сульфидных порошков (таких как пирит) наряду с оксидами металла - без химических связующих веществ - пригодных для использования в прокатке (13). Одно исследование из Японии показало, что повышенное содержание серы в расплаве может вызвать поверхностные дефекты при использовании в ситуации литья зеленого песка, но это может быть сведено на нет использованием повышенных уровней углеродистого материала в плесени (14).
В чугуне уровни серы ниже 0,04% по весу связаны с более высокими уровнями эвтектического недокола, что может привести к образованию недохоленного графита и/или карбиидов (15); эвтектическое недохоляние можно контролировать и замедлять, добавляя источник серы на более позднем этапе общей жидкой стадии обработки расплавленного железа (16). Избыточного образования карбида следует избегать, поскольку такие материалы снижают управляемость, а умеренные и высокие концентрации серы/пирита могут свести на нет эти эффекты. Это понятие подкреплено китайским исследованием, в котором говорится, что количество недокопленного графита в серой стали по существу устраняется, когда включение серы увеличивается более чем на 0,143% по весу (17) и оптимальной микроструктуре в серы из пиритового диапазона от 0,078 до 0,121%.
В качестве источника серы, пирит является одним из трех основных источников наряду с сероводородом железа (FeS) и элементарной серы (S8). FeS изумяется высоким содержанием серы, но высокими затратами; элементарная сера, возможно, является лучшим источником серы, но она легко и быстро испаряется при добавлении к расплаву - такая испаряемая сера делает любое восстановление этой серы трудным и нестабильным. Не непреодолимые проблемы, связанные с добавлением пирита к расплавленному железу, в том, что пирит может плавать в шлак из-за его низкой плотности - восстановление происходит через медленное добавление железного пирита в первую очередь. Отмечается, что склонность к формированию шлака в первую очередь связана с методом выплавки и плавильным котлом, как и сами плавки (18).
В сером чугуне, в то время как существует широкая толерантность к уровням серы, наличие FeS вызывает горячую краткость. Горячая краткость это процесс, где при высоких рабочих температурах, литые металлы проявляют особенно низкую механическую прочность и тенденции к трещинам, а не деформации. Вышеупомянутые инженерные включения, возникающие в результате наличия серы (из любого источника) и марганца, несколько сводят на нет (19).
Консультирование по оксиду марганца
- Пирит (железо(ii) дисульфид, FeS2), является широко доступным и очень чистым источником серы, используемой в промышленности литья железа
- При изготовлении графитического чугуна пирит/сера отвечает за обеспечение нуклеаций, что позволяет сформировать графит
- Чугуны, сделанные с добавлением пирита/серы, известны своими четко определенными и высоко регулярными микроструктурами
- Пиритовые/серные включения препятствуют образованию конюлей, что может привести к более протоковому железу
- В производстве серого железа, управляемость улучшается за счет использования пирита / серы за счет производства сульфидов марганца в качестве инженерных включений - такие включения сделать несколько процессов обработки легче
- В чугуне в целом, использование пирита в качестве источника серы модулирует качество литья железа, в дополнение к минимизации последствий эутектического недостаточного загрязнения
- По сравнению с другими источниками серы, пирит дешевле и имеет меньше проблем испарения
Ссылки
1 К. Р. А. Райт, Дж.Р. Соц. Искусств, 1873, 22, 536
2 И. Рипосан и Т. Скаланд, модификация и прививка чугуна, в: D.M. Stefanescu (прим.) Чугунная наука и техника, ASM International, Новинка, Огайо, США, 2017
3 И. Рипосан и др., AFS Trans., 2003, 3, 93
4 Х. Р. Аббаси и др., Дж.Матер. Proc. Технологий., 2009, 209, 1701
5 A. de A. Vicente et al., J. Alloys Compounds, 2018, 10.1016/j.jallcom.2018.10.136
6 .M Суарес и др., Int. J. Литой Металлы Res., 2003, 16, 1
7 Патент США US2887421A, 1955; Франция патент FR2887421X, 1955
8 С. Доусон и Т. Шредер, AFS Trans., 2004, 2, 9
9 Х. Опиц, Proc. Int. Произ. Англ. Res. Conf., 1963, 107
10 А.А. Перейра и др., Дж.Матер. Proc. Технологий., 2006, 179, 165
11 B. Миллс и др., Износ, 1997, 208, 61
12 Р. З. Ву, металлургия и металлургия, 2008, 35, 638
13 Патент США US6866696B1, 2002
14 Y. Авано и др., J. JFS, 2011, 83, 20 (на японском языке)
15 I. Riposan et al., Sulfur - ключевой элемент в формированииграфита в утюгах, в: UgalMet 2016: 7-я конференция по материаловедениям и инженерии, Галати, Румыния, 2016
16 I. Riposan et al., Сера в чугунах - другили враг? , в: Международная конференция по таянию ферросов AFS,Нэшвилл, США, 2015
17 W. Лю и др., Лиоутзавод, 2011, 1, 1
18 А.С. Заверткин, Преломление. Ind. Ceram., 2013, 54, 35
19 К. К. Саксена и др., Матер. Сегодня: Прок., 2020, 10.1016/j.matpr.2020.02.577
Для отправки комментария необходимо войти на сайт.