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    國內外工業純鐵的研發進展及方向

    發布時間:2017-12-8 21:06:23   來源:搜狐    瀏覽次數:3558

    工業純鐵是一種重要的鋼鐵基礎材料,主要用于冶煉各種高溫合金、耐熱合金、精密合金、馬氏體時效鋼等航空航天、軍工和民用合金或鋼材。根據用途,其主要分為電磁純鐵、原料純鐵和軍工純鐵三大類。
    工業純鐵的研發進展
    工業純鐵的制備技術。目前,國內外有很多企業生產工業純鐵。由于工業純鐵的碳含量與鋼相當,采用火法冶金即傳統的鐵礦石—燒結(或球團礦)—高爐煉鐵—煉鋼的長流程進行生產,可以符合工業純鐵對碳含量的要求。但由于工業純鐵對夾雜物含量要求極其嚴格,后續需采用特殊精煉工藝和精煉設備以滿足其要求,因此,大規模生產仍具有一定難度。
    鋼鐵企業以現有生產流程為基礎,開展了提高工業純鐵純凈度、縮短生產流程和改善產品性能的嘗試。例如,鞍鋼采用轉爐煉鋼+LF+RH真空處理+連鑄的工藝,成功開展了原料純鐵的試制。日本的神戶制鋼生產ELCH2電磁純鐵由于切削性較差,在其基礎上開發了ELCH2S電磁純鐵,將純鐵含硫量提高,改善了切削加工性能。
    另一種普遍應用的工業純鐵生產方法是鐵溶液電解法,即以待提純的鐵作為陽極,將鐵的鹽溶液作為電解液,另一種純金屬作為陰極,通電進行電解,在陰極上就可以得到相當純的鐵。日本生產的電解鐵純度最高,英美也多購買日本的電解鐵。但是,電解鐵成本高,價格昂貴,限制了它的應用。如何采用短流程、低成本、綠色及可循環鋼鐵制造技術,是生產工業純鐵制品未來的研究方向。
    國內外工業純鐵制備技術的研發進展。我國工業純鐵的市場需求量較大,部分需依賴進口。國內主要企業生產工業純鐵的成分見表1、表2,表中所列出的是太鋼、武鋼、寶鋼現有批量生產的原料純鐵成分,撫順特鋼的產品是2000年采用三聯法試制的高純凈工業純鐵,其雜質元素已達到很低的程度。表3、表4是日本JFE公司生產的工業純鐵的成分。比較表1~表5可見,國內主要生產廠家與日本主要生產廠家的工業純鐵雜質控制水平相當。
    研發方向展望
    短流程、低成本生產和檢測技術的開發。工業純鐵的制備工藝仍非常復雜,費用昂貴。如何實現短流程生產,降低生產成本,是未來純鐵研究的一大難題,F在工業純鐵正朝著純度越來越高的方向發展,如何檢驗其中的痕量元素也成為研究的一個熱點,F有檢測方法存在技術復雜、成本高和難以大規模工業應用的局限性,仍有待進一步研究。
    前沿技術的引入。電渣重熔是20世紀末的一門前沿技術,它可以將金屬的凝固、合成、精煉成型等過程集中在一道工序之中,可以得到材質純凈,成分均勻、綜合性能優良的鑄件。電渣重熔是一門問世時間很短的跨專業技術,因為它不僅具有精煉提純功能,而且具有順序凝固的功能。將電渣重熔技術引入工業純鐵的生產工藝,有助于縮短工藝流程,降低成本,提高產品的最終性能。
    空間提純技術是20世紀80年代美國率先開展的。2002年我國“神州4號”也開展了空間電泳提純技術試驗,取得了良好的提純效果。宇宙空間的超高真空、超低溫、無重力的條件,為金屬提純提供了優越條件。液態金屬具有最大的表面張力系數,物料可自由懸浮而無需坩堝,可以實現純鐵無污染熔煉,為生產純度更高的純鐵提供有利條件。
    新型鐵基合金材料。純鐵的純度達到一定值時,其性質會發生很大的改變。例如鐵鉻合金(不銹鋼),鉻含量的極限值為30%。而超純鐵中的鉻含量極限值可以達到50%,這樣合金的耐高溫性能可以提高到1000℃以上,可用于耐高溫的環境,如超音速噴氣機發動機等。純鐵純度的提高將產生特殊性能的合金,會大大擴大合金材料的使用范圍,延長其使用壽命。
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