Il ferromolibdeno è l'aggiunta standard per l'introduzione del molibdeno negli acciai legati, negli acciai per utensili, negli acciai inossidabili e nei tipi di metallurgia delle polveri, dove il molibdeno migliora la temprabilità, la resistenza alle alte-temperature, la resistenza allo scorrimento viscoso e la resistenza alla corrosione. La consegna dell'elemento sotto forma di polvere consente un'alimentazione continua, una distribuzione omogenea nella massa fusa o in una miscela di polvere e una pesatura precisa per piccole colate. Il contenuto di molibdeno, il contenuto di ossigeno e la distribuzione granulometrica sono le tre variabili che decidono se una polvere di ferromolibdeno è adatta per un dato acciaio legato o materiale metallurgico delle polveri.
Il percorso di produzione convenzionale
La materia prima tradizionale per la produzione di polvere di ferromolibdeno è la molibdenite, ovvero il concentrato di bisolfuro di molibdeno. Prima della fusione, il concentrato viene ossidato e arrostito, tipicamente in un forno a più-camere o a più-focolari, per ottenere un minerale di molibdeno arrostito, talvolta chiamato sinterizzazione tecnica dell'ossido di molibdeno, con un contenuto di zolfo residuo inferiore allo 0,07%. La fusione viene quindi effettuata all'esterno del-forno-, in stile alluminotermico: il ferrosilicio contenente il 75% di silicio insieme a una piccola quantità di granuli di alluminio agisce come riducente, la reazione produce una lega fusa e una scoria e dopo il raffreddamento il lingotto di ferromolibdeno viene frantumato e macinato in polvere.
La polvere di ferromolibdeno preparata in questo modo normalmente contiene dal 50 al 60% di molibdeno. Aumentare il contenuto di molibdeno oltre il 70% attraverso lo stesso percorso comporta reali difficoltà tecniche: la riduzione diventa meno completa, la viscosità delle scorie e la separazione si deteriorano, si verifica la segregazione delle regioni ricche di molibdeno-da quelle ricche di ferro-e l'assorbimento di ossigeno durante la frantumazione e la macinazione aumenta il contenuto di ossigeno della polvere finita.
Metodo di preparazione migliorato per un elevato contenuto di molibdeno
Per superare queste limitazioni, è stato sviluppato un percorso di metallurgia delle polveri che costruisce la lega da polveri elementari anziché da un bagno fuso. Il metodo viene eseguito in quattro passaggi.
Fase 1 – Materie prime e miscelazione.La polvere di ferro ridotta o la polvere di ferro atomizzata in gas- viene utilizzata insieme alla polvere di molibdeno ultrafine, con il contenuto di molibdeno della lega target superiore al 70% in peso. La polvere di ferro ha una purezza superiore al 98% e una dimensione delle particelle di meno 100 mesh, mentre la polvere di molibdeno ha una dimensione delle particelle di 100 µm o più fine e una purezza del 99% o superiore. Le due polveri vengono miscelate meccanicamente in un mixer di tipo V-, a doppio-cono o a tamburo.
Fase 2 – Caricamento del mulino.La polvere miscelata viene posta in un vaso di macinazione a sfere e vengono aggiunte sfere di acciaio di 10 mm, 5 mm e 3 mm di diametro. La massa delle sfere di macinazione non è superiore a 20 volte la massa della polvere. Il barattolo viene quindi sigillato.
Passaggio 3: fresatura a sfere.Il vaso sigillato viene fatto funzionare su un mulino a sfere con velocità di rotazione controllata nell'intervallo da 300 a 500 giri al minuto e un tempo di macinazione da 1 a 2 ore, che produce una miscela di polvere fine, legata meccanicamente.
Passaggio 4: ricottura di riduzione.La polvere di lega macinata viene ricotta per riduzione in un'atmosfera di idrogeno a 500-600 gradi per 1,5-2 ore, che rimuove gli ossidi superficiali e riduce il contenuto di ossigeno della polvere.
Panoramica dei parametri di processo
| Parametro | Valore in questo metodo |
|---|---|
| Contenuto di molibdeno della polvere di ferromolibdeno | superiore al 70% in peso |
| Tipo di polvere di ferro | polvere di ferro ridotta o polvere di ferro atomizzata |
| Purezza della polvere di ferro | superiore al 98% |
| Granulometria della polvere di ferro | meno 100 maglie |
| Granulometria della polvere di molibdeno | 100 µm o più fine |
| Purezza della polvere di molibdeno | 99% o superiore |
| Attrezzatura per la miscelazione | Mixer di tipo V-, doppio-cono o per batteria |
| Diametri delle sfere di macinazione | 10 mm, 5 mm, 3 mm |
| Rapporto massa sfera/polvere | non superiore a 20 a 1 |
| Velocità di fresatura | Da 300 a 500 giri/min |
| Tempo di macinazione | 1 o 2 ore |
| Atmosfera di ricottura | idrogeno |
| Temperatura di ricottura | Da 500 a 600 gradi |
| Tempo di ricottura | 1,5 - 2 ore |
Vantaggi Rispetto al Percorso Convenzionale
Il metodo amplia la scelta delle materie prime, poiché è possibile utilizzare la maggior parte delle polveri di ferro e di molibdeno disponibili in commercio, riducendo così il costo delle materie prime e il rischio di acquisto. Il processo in sé è semplice, le esigenze in termini di attrezzature di produzione sono modeste e il percorso è adatto alla produzione su scala industriale piuttosto che al lavoro batch in laboratorio. Anche la qualità della polvere migliora: la polvere di ferromolibdeno ad alto contenuto di molibdeno prodotta da questo percorso combina un elevato livello di molibdeno con un basso livello di ossigeno ed è quindi adatta per la preparazione di acciai legati ad alte-prestazioni e materiali metallurgici delle polveri. Le applicazioni tipiche includono la produzione di acciai legati e per utensili, miscele di metallurgia delle polveri, materiali di consumo per riporti duri e acciai rapidi sinterizzati-.
Considerazioni sul controllo di qualità e sulla consegna
Poiché le proprietà finali dipendono dalle caratteristiche della polvere, l'ispezione in entrata dovrebbe verificare la dimensione delle particelle di polvere di molibdeno, la dimensione delle maglie della polvere di ferro, la purezza mediante analisi chimica e il contenuto di umidità. Dopo la macinazione e la ricottura, i test di routine riguardano il contenuto di molibdeno, il contenuto di ossigeno, la distribuzione delle dimensioni delle particelle e la densità apparente. Il ferromolibdeno cristallino per la produzione dell'acciaio è normalmente commercializzato con ISO 5451 o GB/T 3649, con gradi come FeMo60 e FeMo70 che indicano il livello nominale di molibdeno; un prodotto in polvere dovrebbe inoltre specificare il taglio del setaccio e il contenuto massimo di ossigeno concordato tra fornitore e utente.
Domande frequenti
D: Quale contenuto di molibdeno si può ottenere con il percorso di fusione convenzionale?
Il classico percorso di torrefazione della molibdenite e fusione fuori dal-forno fornisce polvere di ferromolibdeno con circa il 50-60% di molibdeno, e superare il 70% con questo percorso è tecnicamente difficile.
D: Quali sono le quattro fasi del metodo di preparazione migliorato?
Miscelazione di polvere di ferro con polvere di molibdeno ultrafine, caricamento della miscela in un barattolo di macinazione a sfere sigillato con sfere di acciaio graduate, macinazione a palle da 300 a 500 giri al minuto per 1-2 ore, quindi ricottura di riduzione in idrogeno a 500-600 gradi per 1,5-2 ore.
D: Perché il rapporto tra la massa della pallina e la polvere è limitato?
Un rapporto non superiore a 20 a 1 mantiene l'energia di macinazione sufficiente per la legatura e la raffinazione delle particelle, limitando al tempo stesso la contaminazione, l'eccessiva saldatura a freddo e l'assorbimento di ossigeno dai mezzi di macinazione.
D: Qual è lo scopo della ricottura per riduzione dell'idrogeno?
La ricottura in idrogeno rimuove l'ossido superficiale formato durante la macinazione, abbassa il contenuto di ossigeno della polvere e allevia la deformazione introdotta dalla lega meccanica.
D: Quali materie prime sono necessarie?
Polvere di ferro con purezza superiore al 98% e dimensione delle particelle inferiore a 100 mesh, più polvere di molibdeno di 100 µm o più fine con purezza pari o superiore al 99%, con la lega target superiore al 70% in peso di molibdeno.
D: Dove viene utilizzata la polvere di ferromolibdeno ad alto contenuto di molibdeno?
Viene utilizzato per acciai legati, acciai per utensili e stampi, acciai rapidi sinterizzati-, materiali di consumo per riporti duri e altri materiali derivanti dalla metallurgia delle polveri che richiedono un'elevata concentrazione di molibdeno con un basso contenuto di ossigeno.
