中國(guó)粉體網(wǎng)訊  傳統(tǒng)的粉末冶金工藝即模壓/燒結(jié)（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(hù)性氣氛中燒結(jié)，經(jīng)必要的后續(xù)精加工或處理,，即制成零件成品,。

我國(guó)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(shì),。

1,、還原鐵粉

1.1 軋鋼鐵鱗還原鐵粉

軋鋼鐵鱗又稱氧化鐵皮，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)的魚鱗狀物。全國(guó)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(guó)基本國(guó)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(duì)原料的選擇和處理很重要，對(duì)于鐵鱗中的雜質(zhì)特別是對(duì)SiO₂含量質(zhì)量分?jǐn)?shù)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%。

1.2 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(wěn)定性。隨著選礦技術(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(dá)到鐵含量大于71.5%,、SiO₂含量小于0.2%，F(xiàn)e₃O₄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(jié)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％。

1.3 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(nèi)高溫還原生成海綿鐵,，再經(jīng)海綿鐵粗細(xì)破碎,、還原、粉餅破碎,、篩分,、合批等工序精制而成。

▲還原鐵粉生產(chǎn)工藝流程（圖片來(lái)源：鞏義市仁和冶金材料有限公司）

1.3.1 赫格納斯法

1.3.2 派隆法

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(nèi)在980°C下氧化成Fe₂O₃,。然后將Fe₂O₃粉喂送至帶式爐內(nèi)，在溫度不超過(guò)1050°C下通以氫氣使之還原成鐵粉,。

2,、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(nèi)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(diào)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(duì)較高,，需要通過(guò)后續(xù)脫氧還原工藝降低粉末氧含量,。

▲水霧化鐵粉生產(chǎn)原理（圖片來(lái)源：金屬粉末工業(yè)聯(lián)合會(huì)）

2.1 低碳鋼液水霧化法

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,。

2.2 QMP法

QMP法為加拿大魁北克公司所開發(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(hù)的帶式爐內(nèi),，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,。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)已開發(fā)出應(yīng)用鐵精礦粉生產(chǎn)還原粉、高壓縮性鐵粉（600 MPa壓制密度達(dá)到7.24 g/cm³）,、無(wú)偏析混合粉,、水霧化預(yù)合金鋼粉（Fe-Mo等）、擴(kuò)散型合金鋼粉（Fe-Ni-Mo-Cu 等）,、易切削鋼粉（添加MnS）,、燒結(jié)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,，滿足了市場(chǎng)需求,。2017年萊鋼集團(tuán)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，我國(guó)已具備了在一定區(qū)域內(nèi)與國(guó)際企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的實(shí)力,。

我國(guó)2010~2018年鐵粉銷量年平均增速約為10%,，2018年銷量達(dá)59.5萬(wàn)t,，其中年產(chǎn)超萬(wàn)噸的11家鐵粉公司的總產(chǎn)量已占國(guó)內(nèi)總產(chǎn)量的93%，說(shuō)明鐵粉生產(chǎn)的規(guī)�,；瘍�(yōu)勢(shì)正在顯現(xiàn),。

然而，目前國(guó)內(nèi)鐵粉行業(yè)的生產(chǎn)與下游行業(yè)需求處于不平衡的狀態(tài),，低檔次鐵粉產(chǎn)量大于需求,，而高檔鐵粉卻依然處于供不應(yīng)求的局面，其中預(yù)混合鋼粉,、預(yù)合金鋼粉和擴(kuò)散型合金鋼粉等仍主要依賴進(jìn)口,。鋼鐵粉末的質(zhì)量、品種及穩(wěn)定性等仍與國(guó)外知名生產(chǎn)企業(yè),，如瑞典Höganäs,、加拿大魁北克 、美國(guó)Höeganäes,、日本JFE,、日本神戶制鋼等存在一定的差距。

參考來(lái)源：

1.馮士超等.粉末冶金行業(yè)現(xiàn)狀及其在我國(guó)的發(fā)展前景

2.沈進(jìn)杰等.鐵鱗制取還原鐵粉試驗(yàn)

3.郭壽鵬等.軋鋼鐵鱗的綜合利用技術(shù)

4.黃伯云等.現(xiàn)代粉末冶金材料與技術(shù)進(jìn)展

5.曹羽鑫等.添加劑對(duì)鐵精礦制備還原鐵粉的影響

6.方建鋒等.超純鐵精礦粉直接還原制備超細(xì)鐵粉

7.劉杰等.超級(jí)鐵精礦制備試驗(yàn)研究

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/長(zhǎng)安）

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