www.188betkr.com 讯传统的粉末冶金工艺即模压/烧结(PM)。阴模由淬硬的工具钢或硬质合金制作的,阴模型腔具有所生产零件的外形。将粉末装于阴模型腔中,然后用垂直移动的模冲施加压力。压胚从模具中脱出后,在低于主要材料组分熔点的温度下,于保护性气氛中烧结,经必要的后续精加工或处理,即制成零件成品。
我国生产还原铁粉的原料基本为轧钢铁鳞,西欧、北美和日本的还原铁粉80%是以高品位铁精矿为原料生产的,高品位铁精矿较轧钢铁鳞在提高铁粉产量和物理、化学及冶金性能方面都有巨大优势。
1、还原铁粉
1.1 轧钢铁鳞还原铁粉
轧钢铁鳞又称氧化铁皮,在钢材加热和轧制过程中,由于表面受到氧化而形成氧化铁层,剥落下来的鱼鳞状物。全国钢铁企业每年产生的氧化铁皮约1000万t,研究轧钢铁鳞制取粉末冶金用还原铁粉技术符合我国基本国情。
采用轧钢铁鳞为原料,由于轧钢批量、钢种的不同容易混入杂质,使还原铁粉质量、性能受到影响。因此,对原料的选择和处理很重要,对于铁鳞中的杂质特别是对SiO2含量质量分数的控制有较高的要求,一般要求铁鳞中w(TFe)>70%~73% ,w(SiO2)<0. 25%~0. 35%。
1.2 铁精矿还原铁粉
以铁精矿粉作为原料制备还原铁粉所用原料来源广泛、成分均一,制备出的还原铁粉具有明显优异的品质和质量稳定性。随着选矿技术的进步,铁精矿粉的纯度越来越高。超纯铁精矿粉可以达到铁含量大于71.5%、SiO2含量小于0.2%,Fe3O4纯度在99%以上的水平。
Si是铁精矿中的主要杂质元素,主要以Si02形式存在。铁精矿的配碳还原一般在1423K下进行,但高于1173 K时Si02会与FeO结合生成极难还原的硅酸亚铁(Fe2Si04),使还原铁粉的TFe含量难以提升。通常Si02含量超过0.2%后,含量每增加0.1%,海绵铁中TFe含量下降0.4%。
1.3 还原铁粉制备工艺
轧钢铁鳞还原铁粉与铁精矿还原铁粉生产工艺类似,以轧钢铁鳞(或高纯铁精矿粉)作原料,用固体碳(焦粉或低硫无烟煤)做还原剂,在隧道窑内高温还原生成海绵铁,再经海绵铁粗细破碎、还原、粉饼破碎、筛分、合批等工序精制而成。
▲还原铁粉生产工艺流程(图片来源:巩义市仁和冶金材料有限公司)
1.3.1 赫格纳斯法
1.3.2 派隆法
派隆法将低碳沸腾钢的轧钢铁鳞破碎至小于0.147mm后,置于多炉床焙烧炉内在980°C下氧化成Fe2O3。然后将Fe2O3粉喂送至带式炉内,在温度不超过1050°C下通以氢气使之还原成铁粉。
2、水雾化铁粉
水雾化铁粉的生产是用高压水将熔融的金属液在雾化器内切断、分散、裂化而成为微小液滴,再经脱水、烘干、生粉高温还原、粉饼破碎、筛分、合批等工序精制而成。水雾化制粉生产成本较低,工艺流程简单,技术容易掌握,通过调整工艺,可以生产不同粒度范围的粉末,但是制得的粉末氧含量相对较高,需要通过后续脱氧还原工艺降低粉末氧含量。
▲水雾化铁粉生产原理(图片来源:金属粉末工业联合会)
2.1 低碳钢液水雾化法
低碳钢液水雾化法是将低碳废钢通过熔化造渣除去或减少磷、硅和其他杂质元素后,通过漏嘴流入雾化器中,同时喷入高压(约8.3MPa)水流击碎金属流而成液滴,液滴落入底下的水槽冷却而凝固成粉。粉末经磁选、脱水和干燥后,送入带式炉,在800~1000℃下以分解氨气予以还原退火处理,即得纯度高的水雾化铁粉。
2.2 QMP法
QMP法为加拿大魁北克公司所开发。将高纯的熔融生铁水(含碳量约为3.3%~3.8%)注入漏包,从漏嘴流下的铁水被水平喷射的高压水流击碎成粒(约3.2mm)后,落入一吸入空气的水冷容器中,使之部分氧化。经干燥的铁粒用球磨法加以粉碎,然后将过筛至小于0.147mm的粉末送入有分解氨气保护的带式炉内,在800~1040℃下利用自身所含的氧进行脱碳退火,再用分解氨气体另行还原退火,即可得粉末冶金用铁粉。
结语
我国已开发出应用铁精矿粉生产还原粉、高压缩性铁粉(600 MPa压制密度达到7.24 g/cm3)、无偏析混合粉、水雾化预合金钢粉(Fe-Mo等)、扩散型合金钢粉(Fe-Ni-Mo-Cu 等)、易切削钢粉(添加MnS)、烧结贝氏体钢粉、电焊条粉、磁性材料用铁粉、冶金炉料用铁粉、化工行业用铁粉等多种产品,满足了市场需求。2017年莱钢集团粉末冶金有限公司建成了年产9万t高性能水雾化铁粉的自动化生产线,我国已具备了在一定区域内与国际企业竞争的实力。
我国2010~2018年铁粉销量年平均增速约为10%,2018年销量达59.5万t,其中年产超万吨的11家铁粉公司的总产量已占国内总产量的93%,说明铁粉生产的规模化优势正在显现。
然而,目前国内铁粉行业的生产与下游行业需求处于不平衡的状态,低档次铁粉产量大于需求,而高档铁粉却依然处于供不应求的局面,其中预混合钢粉、预合金钢粉和扩散型合金钢粉等仍主要依赖进口。钢铁粉末的质量、品种及稳定性等仍与国外知名生产企业,如瑞典H?gan?s、加拿大魁北克 、美国H?egan?es、日本JFE、日本神户制钢等存在一定的差距。
参考来源:
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2.沈进杰等.铁鳞制取还原铁粉试验
3.郭寿鹏等.轧钢铁鳞的综合利用技术
4.黄伯云等.现代粉末冶金材料与技术进展
5.曹羽鑫等.添加剂对铁精矿制备还原铁粉的影响
6.方建锋等.超纯铁精矿粉直接还原制备超细铁粉
7.刘杰等.超级铁精矿制备试验研究
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