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(yú)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(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(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(kāi)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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