什么是還原鐵粉?還原鐵粉是怎樣制備的?傳統的粉末冶金工藝即模壓/燒結(PM)。陰模由淬硬的工具鋼或硬質(zhì)合金制作的,陰模型腔具有所生產(chǎn)零件的外形。將粉末裝于陰模型腔中,然后用垂直移動(dòng)的模沖施加壓力。壓胚從模具中脫出后,在低于主要材料組分熔點(diǎn)的溫度下,于保護性氣氛中燒結,經(jīng)必要的后續精加工或處理,即制成零件成品。
我國生產(chǎn)還原鐵粉的原料基本為軋鋼鐵鱗,西歐、北美和日本的還原鐵粉80%是以高品位鐵精礦為原料生產(chǎn)的,高品位鐵精礦較軋鋼鐵鱗在提高鐵粉產(chǎn)量和物理、化學(xué)及冶金性能方面都有巨大優(yōu)勢。
還原鐵粉
軋鋼鐵鱗還原鐵粉
軋鋼鐵鱗又稱(chēng)氧化鐵皮,在鋼材加熱和軋制過(guò)程中,由于表面受到氧化而形成氧化鐵層,剝落下來(lái)的魚(yú)鱗狀物。全國鋼鐵企業(yè)每年產(chǎn)生的氧化鐵皮約1000萬(wàn)t,研究軋鋼鐵鱗制取粉末冶金用還原鐵粉技術(shù)符合我國基本國情。采用軋鋼鐵鱗為原料,由于軋鋼批量、鋼種的不同容易混入雜質(zhì),使還原鐵粉質(zhì)量、性能受到影響。因此,對原料的選擇和處理很重要,對于鐵鱗中的雜質(zhì)特別是對SiO2含量質(zhì)量分數的控制有較高的要求,一般要求鐵鱗中w(TFe)>70%~73% ,w(SiO2)<0. 25%~0. 35%。
鐵精礦還原鐵粉,以鐵精礦粉作為原料制備還原鐵粉所用原料來(lái)源廣泛、成分均一,制備出的還原鐵粉具有明顯優(yōu)異的品質(zhì)和質(zhì)量穩定性。隨著(zhù)選礦技術(shù)的進(jìn)步,鐵精礦粉的純度越來(lái)越高。超純鐵精礦粉可以達到鐵含量大于71.5%、SiO2含量小于0.2%,Fe3O4純度在99%以上的水平。Si是鐵精礦中的主要雜質(zhì)元素,主要以Si02形式存在。鐵精礦的配碳還原一般在1423K下進(jìn)行,但高于1173 K時(shí)Si02會(huì )與FeO結合生成極難還原的硅酸亞鐵(Fe2Si04),使還原鐵粉的TFe含量難以提升。通常Si02含量超過(guò)0.2%后,含量每增加0.1%,海綿鐵中TFe含量下降0.4%。
還原鐵粉制備工藝
軋鋼鐵鱗還原鐵粉與鐵精礦還原鐵粉生產(chǎn)工藝類(lèi)似,以軋鋼鐵鱗(或高純鐵精礦粉)作原料,用固體碳(焦粉或低硫無(wú)煙煤)做還原劑,在隧道窯內高溫還原生成海綿鐵,再經(jīng)海綿鐵粗細破碎、還原、粉餅破碎、篩分、合批等工序精制而成。
派隆法將低碳沸騰鋼的軋鋼鐵鱗破碎至小于0.147mm后,置于多爐床焙燒爐內在980°C下氧化成Fe2O3。然后將Fe2O3粉喂送至帶式爐內,在溫度不超過(guò)1050°C下通以氫氣使之還原成鐵粉。
水霧化鐵粉
水霧化鐵粉的生產(chǎn)是用高壓水將熔融的金屬液在霧化器內切斷、分散、裂化而成為微小液滴,再經(jīng)脫水、烘干、生粉高溫還原、粉餅破碎、篩分、合批等工序精制而成。水霧化制粉生產(chǎn)成本較低,工藝流程簡(jiǎn)單,技術(shù)容易掌握,通過(guò)調整工藝,可以生產(chǎn)不同粒度范圍的粉末,但是制得的粉末氧含量相對較高,需要通過(guò)后續脫氧還原工藝降低粉末氧含量。
低碳鋼液水霧化法是將低碳廢鋼通過(guò)熔化造渣除去或減少磷、硅和其他雜質(zhì)元素后,通過(guò)漏嘴流入霧化器中,同時(shí)噴入高壓(約8.3MPa)水流擊碎金屬流而成液滴,液滴落入底下的水槽冷卻而凝固成粉。粉末經(jīng)磁選、脫水和干燥后,送入帶式爐,在800~1000℃下以分解氨氣予以還原退火處理,即得純度高的水霧化鐵粉。
QMP法為加拿大魁北克公司所開(kāi)發(fā)。將高純的熔融生鐵水(含碳量約為3.3%~3.8%)注入漏包,從漏嘴流下的鐵水被水平噴射的高壓水流擊碎成粒(約3.2mm)后,落入一吸入空氣的水冷容器中,使之部分氧化。經(jīng)干燥的鐵粒用球磨法加以粉碎,然后將過(guò)篩至小于0.147mm的粉末送入有分解氨氣保護的帶式爐內,在800~1040℃下利用自身所含的氧進(jìn)行脫碳退火,再用分解氨氣體另行還原退火,即可得粉末冶金用鐵粉。
我國已開(kāi)發(fā)出應用鐵精礦粉生產(chǎn)還原粉、高壓縮性鐵粉(600 MPa壓制密度達到7.24 g/cm3)、無(wú)偏析混合粉、水霧化預合金鋼粉(Fe-Mo等)、擴散型合金鋼粉(Fe-Ni-Mo-Cu 等)、易切削鋼粉(添加MnS)、燒結貝氏體鋼粉、電焊條粉、磁性材料用鐵粉、冶金爐料用鐵粉、化工行業(yè)用鐵粉等多種產(chǎn)品,滿(mǎn)足了市場(chǎng)需求。2017年萊鋼集團粉末冶金有限公司建成了年產(chǎn)9萬(wàn)t高性能水霧化鐵粉的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn),我國已具備了在一定區域內與國際企業(yè)競爭的實(shí)力。