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巩义市仁和冶金材料有限公司专注于还原铁粉的生产以及行业相关的应用
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影响还原铁粉质量的因素

来源:本站原创 2017-06-07 09:58:16 铁粉技术 311 ℃ 0 评论

生产中影响还原铁粉质量的因素有哪些?

      为了提高还原铁粉的质量,我们研究还原铁粉生产过程,发现还原铁粉在生产过程易受到以下因素的影响:

一.原料

   1.原料中杂质的影响

    原料中杂质特别是SiO2的含量超过一定限度后,不仅还原时间延长,并且使还原不完全,铁粉中铁含量降低。这是因为一部分氧化铁还原到浮斯体的阶段即与SiO2结合而生成极难还原的硅酸铁(2FeO + SiO2--> Fe2SiO4)。所以要求原料中总铁含量要大于70~73%,SiO2含量要小于0.25~0.30%,为了达到此要求,都要对原料进行磁选。
   2.原料粒度的影响

      多相反应与界面有关,原料粒度愈细,界面的面积愈大,进而促进反应的进行。实际生产中,粒径为1毫米,20分钟还原百分率达90%以上,而粒径为4毫米,达到同样的还原百分率要70分钟以上,所以原料要粉碎到细小颗粒。

二.固体碳还原剂

   1.固体碳还原剂类型影响

      在生产中常用的还原剂有木炭,焦炭和无烟煤,还原能力: 木炭 >焦炭 >无烟煤.这是因为要炭的气孔率最大,活性也最大。但是木炭价格较贵,产量有限,因此,常采用焦炭或无烟煤作为还原剂。焦炭和无烟煤含有较高的硫,会使还原铁粉含硫量增高。为此,使用焦炭和无烟煤时,同时要加入适理的脱硫剂,如石灰石,以去除其中的硫。

   2.固体碳还原剂用量影响

      在一定还原条件下,固体碳的消耗量主要是根据氧化铁的含氧量而定。如果还原温度变了,则碳使用量也会变化。在1000时,当加入木炭量低于86%时,木炭不够还原全部氧化铁;当加入木炭多于90%时,则有木炭剩余,铁粉中含碳量升高,最合适的木炭加入量为:86~90%,可得到含铁98%以上含碳0.5%以下的还原铁粉。

三.还原工艺条件

   1.还原温度和还原时间的影响

      在还原过程中,如其他条件不变,还原温度和还原时间互相影响。实践证明,随着还原温度的提高,还原时间可以缩短。但是过高的还原温度高温烧结合得海绵铁块变硬,同时合海绵铁渗碳趋势增大,将造成下一步粉碎困难。总的来说,在一定范围内提高还原温度是强化还原过程的措施之一,因此,采用高温快速还原工艺,可显著缩短还原时间,提高还原炉的产量,但必须根据成具体情况,既要发挥有利一面,也要注意不利的一面,还原时间不可能减到太短。

   2.料层的厚度的影响

      料层厚度不同,在还原温度一定时,还原时间也不同,实践证明,随着料层厚度增加,还原时间也随之增长。由于料层厚度影响害的时间,合理装料便是一个重要的问题。用固体碳还原铁鳞时,过去曾用装罐层装法,改用装罐环装法后,还原效果有所提高,因为由水平层装改为环装,使得在传热方向上的料层厚度减小,这有利于热的传递,现在采用装罐柱装法;即每罐装5-7柱,还原效果比环装法更好。

   3.还原罐密封程度的影响

      在还原过程中,除了选择适当的温度和时间外,还在保证一定的气氛。为了保证气氛中有足够的一氧化碳浓度,在用装罐法还原时必须密封还原罐,否则,往往还原不透,或者使海绵铁在冷却过程中容易氧化。

四.添加剂

    1.加入一定的固体碳的影响

      固体碳还原剂的加入方法,一种是原料铁鳞或铁矿石与固体碳混合压团去还原,另一种是原料与还原剂分层相间装入去还原。实验证明。前者的还原速度比后者要大大提高,但是必须准确掌握还原剂用量并选用纯的固体碳。生产上常采用后者,同时再在原料中加入一定的固体碳。
       加入少量的固体还原剂于原料中,可以同时起疏松剂还辅助还原剂的作用。还原时间一般包括将原料加热到还原温度的时间,还原气体通过料层和原料颗粒扩散的时间以及还原反应所需的时间,由于料层装填比较紧密,还原后引起烧结,使还原气体通过料层的循环变坏,所以加入的固体碳可以起疏松剂的作用。别一方面,加入的碳与CO2或水蒸气(H2O+C=CO+H2)反应可促进不害的气相组成中CO浓度增加,所以加入的碳又起到辅助还原剂的作用。

   2.返回料的影响

     往原料中预先加入一定的密铁粉,对还原过程有好的影响。在原料中加入10%的密铁粉可使还原生产率提高18%。

   3.引入气体还原剂的影响

     生产实践中采用管式炉固体碳还原时,同时向炉内通入煤气发生炉煤气,用转化天然气的气-固联合还原均可使还原过程加速,所得海绵铁比较疏松,质量也比较高。这说明固体碳还原时引入气体是有好作用的。

   4.海绵铁的处理

    海绵铁块破碎成为还原铁粉时产生加工硬化,并且,海绵铁有时含氧量较高或严重渗碳。因此,一般海绵铁粉都要还原退火以起到下列作用:

   1)退火软化作用,提高还原铁粉的塑性,改善铁粉的压缩性
   2)补充还原作用,把总铁97%提高到98%以上
   3)脱碳作用,把含碳量从0.4~0.2%降低到0.25~0.05%以下,

       经较长时间球磨的还原铁粉压缩性差,在压制压力4吨/平方厘米时,压坯密度不大于5g/cm3,将这种铁粉经650还原退火处理后,压坯密度可提高到6g/cm3。同时压坯表面光洁度很好,压模寿命因而大大提高。


       为什么不同的退火温度对还原铁粉的压缩性的影响不同?这要从金属加工硬化说起。所谓加工硬化,简单说来就是金属在被冷加工后,金属的结晶点阵发生歪扭,应力集中,致使金属硬化。加工硬化了的金属在加热时,在某一温度范围,结晶点阵弹性歪扭的消除过程首先从这些部分开始。这个过程叫做回复。通常依靠回复不能完全愀复金属的原有性能。如欲完全消除加工硬化,就要加热到某一比加复温度上限还要高的所谓再结晶温度。一般说来,变形金属加热到新的晶核形成和晶粒长大所发生的过程叫做再结晶。
       实践证明,冷加工的程度愈大,则再结晶温度愈低。铁的再结晶温度为450左右。根据以上分析,铁的理论退火温度是450~500,但是实际一般退火温度要略高一些,含碳量小于0.2%的还原铁粉,退火温度通常在600~700之间。还原铁粉的退火不是纯退火,而是还原退火。因而大都采用700~850度进行还原退火。

       经过改进以上生产工艺的改进,最终还原铁粉性能可达到以下标准:TFe >98%,C<0.1%,氢损<0.8%,压缩性可达6.5g/cm3
   




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