中國粉體網(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。

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程中，由于表面受到氧化而形成氧化鐵層，剝落下來的魚鱗狀物。全國鋼鐵企業(yè)每年產(chǎn)生的氧化鐵皮約1000萬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?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Si0₂會與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，工藝流程簡單，技術(shù)容易掌握，通過調(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較高，需要通過后續(xù)脫氧還原工藝降低粉末氧含量。

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

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熔化造渣除去或減少磷、硅和其他雜質(zhì)元素后，通過漏嘴流入霧化器中，同時噴入高壓（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

我國已開發(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t高性能水霧化鐵粉的自動化生產(chǎn)線，我國已具備了在一定區(qū)域內(nèi)與國際企業(yè)競爭的實力。

我國2010~2018年鐵粉銷量年平均增速約為10%，2018年銷量達(dá)59.5萬t，其中年產(chǎn)超萬噸的11家鐵粉公司的總產(chǎn)量已占國內(nèi)總產(chǎn)量的93%，說明鐵粉生產(chǎn)的規(guī)�；瘍�(yōu)勢正在顯現(xiàn)。

然而，目前國內(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)定性等仍與國外知名生產(chǎn)企業(yè)，如瑞典Höganäs、加拿大魁北克 、美國Höeganäes、日本JFE、日本神戶制鋼等存在一定的差距。

參考來源：

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

2.沈進(jìn)杰等.鐵鱗制取還原鐵粉試驗

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.超級鐵精礦制備試驗研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知刪除！