中國粉體網訊 傳統的粉末冶金工藝即模壓/燒結（PM）。陰模由淬硬的工具鋼或硬質合金制作的，陰模型腔具有所生產零件的外形。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，于保護性氣氛中燒結，經必要的后續精加工或處理，即制成零件成品。
我國生產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的，高品位鐵精礦較軋鋼鐵鱗在提高鐵粉產量和物理、化學及冶金性能方面都有巨大優勢。
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。全國鋼鐵企業每年產生的氧化鐵皮約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，使還原鐵粉質量、性能受到影響。因此，對原料的選擇和處理很重要，對于鐵鱗中的雜質特別是對SiO2含量質量分數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異的品質和質量穩定性。隨著選礦技術的進步，鐵精礦粉的純度越來越高。超純鐵精礦粉可以達到鐵含量大于71.5%、SiO2含量小于0.2%，Fe3O4純度在99%以上的水平。
Si是鐵精礦中的主要雜質元素，主要以Si02形式存在。鐵精礦的配碳還原一般在1423K下進行，但高于1173 K時Si02會與FeO結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，在隧道窯內高溫還原生成海綿鐵，再經海綿鐵粗細破碎、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在980°C下氧化成Fe2O3。然后將Fe2O3粉喂送至帶式爐內，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
水霧化鐵粉的生產是用高壓水將熔融的金屬液在霧化器內切斷、分散、裂化而成為微小液滴，再經脫水、烘干、生粉高溫還原、粉餅破碎、篩分、合批等工序精制而成。水霧化制粉生產成本較低，工藝流程簡單，技術容易掌握，通過調整工藝，可以生產不同粒度范圍的粉末，但是制得的粉末氧含量相對較高，需要通過后續脫氧還原工藝降低粉末氧含量。
▲水霧化鐵粉生產原理（圖片來源：金屬粉末工業聯合會）
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。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的帶式爐內，在800～1040℃下利用自身所含的氧進行脫碳退火，再用分解氨氣體另行還原退火，即可得粉末冶金用鐵粉。
結語
我國已開發出應用鐵精礦粉生產還原粉、高壓縮性鐵粉（600 MPa壓制密度達到7.24 g/cm3）、無偏析混合粉、水霧化預合金鋼粉（Fe-Mo等）、擴散型合金鋼粉（Fe-Ni-Mo-Cu 等）、易切削鋼粉（添加MnS）、燒結貝氏體鋼粉、電焊條粉、磁性材料用鐵粉、冶金爐料用鐵粉、化工行業用鐵粉等多種產品，滿足了市場需求。2017年萊鋼集團粉末冶金有限公司建成了年產9萬t高性能水霧化鐵粉的自動化生產線，我國已具備了在一定區域內與國際企業競爭的實力。
我國2010~2018年鐵粉銷量年平均增速約為10%，2018年銷量達59.5萬t，其中年產超萬噸的11家鐵粉公司的總產量已占國內總產量的93%，說明鐵粉生產的規模化優勢正在顯現。
然而，目前國內鐵粉行業的生產與下游行業需求處于不平衡的狀態，低檔次鐵粉產量大于需求，而高檔鐵粉卻依然處于供不應求的局面，其中預混合鋼粉、預合金鋼粉和擴散型合金鋼粉等仍主要依賴進口。鋼鐵粉末的質量、品種及穩定性等仍與國外知名生產企業，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.粉末冶金行業現狀及其在我國的發展前景
2.沈進杰等.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
4.黃伯云等.現代粉末冶金材料與技術進展
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鐵粉
7.劉杰等.超級鐵精礦制備試驗研究
（中國粉體網編輯整理/長安）
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