专利名称：低松装密度还原铁粉及其制造方法
技术领域：
本发明属粉末冶金(金属材料)领域，具体地说是制造低密度粉末冶金异形件和发热材料所用原料铁粉及其制造方法。
目前普遍使用的还原铁粉的松装密度一般在2.4-2.8g/cm3之间，由于其松装密度偏高，在制造加工件时往往造成成形性下降，使加工件的压坯强度不够理想。瑞典赫格纳斯公司曾提供了一种松装密度为2.1-2.4g/cm3松装铁粉的生产工艺，它是采用精铁矿粉为原料，经铁鳞处理(干燥、球磨、筛分、磁选)，一次还原、海绵铁破碎、二次还原、解碎、筛分、合批、包装等工序，制得低松装密度还原铁粉。由于该工艺采用铁精矿粉为原料，致使产品成本偏高，不适合在我国大规模生产中使用；同时，由于铁精矿粉粒度细，松装密度低，一次还原过程还原终点不易控制，造成铁粉含碳量增高，影响铁粉的压缩性能。
本发明所述的技术方案包括一种低松装密度还原铁粉以及它的制造方法。
本发明所述的低松装密度还原铁粉的物理化学性能特征在于该铁粉的松装密度为2.0-2.38g/cm3；压缩性为≥6.6g/cm3；化学成分为C≤0.03％、Si≤0.10％、Mn≤0.30％、S≤0.030％、P≤0.020％、余量为Fe；平均颗粒直径60-70μm。
本发明所述的低松装密度还原铁粉的制造方法包括原料选用、一次还原、海绵铁破碎、二次还原、解碎、筛选、包装等工序，主要技术特征在于原料选用和一次还原、二次还原工艺参数范围的确定和优选。
为了降低制造成本，减少加工程序，结合国内原料来源情况，本发明所述的低松装密度还原铁粉选用优质普碳钢线材铁鳞为基本原料。
为了确保最终产品还原铁粉的化学成分和松装密度要求，本发明所述的低松装密度还原铁粉所选用原料铁鳞的松装密度应控制≤2.0g/cm3，颗粒细度应为75μm以下大于80％杂质化学成分包括Si≤0.10％、Mn≤0.30％、P≤0.020％、S≤0.030％为了适应以铁鳞为原料制造低松装密度还原铁粉的工艺要求，本发明人对制造工艺条件，特别是一次还原、二次还原的工艺参数范围重新进行了研究评选。本发明所述的低密度还原铁粉制造方法所说的一次还原的工艺参数范围如下一次还原温度控制范围为1100℃---1180℃一次还原时间范围为18-20小时还原处理是以固体碳作为还原剂，还原气氛为CO气氛。铁鳞装料厚度中上层35mm，下层34mm。
一次还原终点是通过测定海绵铁中的C、O含量来控制的，还原终点的控制指标范围为C∶O＝1∶(4-6)。
一次还原结束后的半成品海绵铁经过破碎后形成150μm以下的铁粉颗粒，再进行二次还原。二次还原工序的主要工艺参数范围如下二次还原温度控制范围为750-800℃还原处理是在氨分解气中(N25％，H75％)进行的氨分解气流量控制范围为8-9m3/hr本发明所述的低松装密度还原铁粉制造工艺的关键在于控制还原过程中的温度和时间，经实验筛选确定，本发明所述还原铁粉制造工艺的优选工艺参数范围如下(1)一次还原的优选工艺参数范围为还原温度为1120--1140℃还原时间19-20小时终点控制指标C∶O＝1∶4(2)二次还原的优选工艺参数为还原温度为760---780℃还原时间为60-70min氨分解气流量控制范围为8-9m3/hr本发明所述低松装密度还原铁粉制造方法中其他工序的操作条件可参照现有技术。
由于选用的原料和使用的工艺不同，本发明所述低密度还原铁粉的制造方法与国外现有技术相比有较大改进。
首先是原料选用和处理过程进行了改进，省略了球磨工序，将铁鳞直接筛分、磁选后直接进入-次还原，有利于降低装罐铁鳞的松装密度，经本发明工艺处理的装罐铁鳞松装密度基本保持在2.0g/cm3以下。
本发明直接选用优质普碳钢线材铁鳞为原料，既适应我国原料和生产设备现状，又能降低生产成本，适合于我国现有粉末冶金的规模。
本工艺在选用隧道窑和钢带式还原炉的情况下，研究确定了优选还原温度、时间、还原气氛以及装料厚度等主要工艺条件。有利于在保证还原过程完成的前提下，降低海绵铁的渗碳程度，保证了最终产品还原铁粉的产品质量。
采用本发明所述原料铁鳞和本发明制造工艺条件制造的低松装密度还原铁粉的各项技术指标如下松装密度2.0-2.38g/cm3压缩性≥6.6g/cm3化学成分为C≤0.03％、Si≤0.10％、Mn≤0.30％、S≤0.030％、P≤0.020％、余量为Fe。
平均颗粒直径为60-70μm。
具体实施例方式选取符合本发明原料要求的铁鳞经筛分、磁选后将75μm左右(75μm以下≥80％)的铁鳞送入按选定工艺条件装罐后送入隧道窑进行一次还原，一次还原完成后将海绵铁破碎成150μm以下的铁粉颗粒送入钢带式还原炉，按选定工艺条件进行二次还原，二次还原结束后，再按现有技术进行解碎、筛分、合批、包装后即可作商品上市。
具体实施例如下原料铁磷 工艺条件 产品化学成分(％) 产品指标
权利要求
1.一种低松装密度还原铁粉；其特征在于该铁粉的松装密度为2.0-2.38g/cm3；压缩性≥6.6g/cm3；化学成分中C≤0.03％、Si≤0.10％、Mn≤0.30％、S≤0.030％、P≤0.020％、O≤0.3％、余量为Fe；平均颗粒直径60-70μm。
2.如权利要求书1所述的低松装密度还原铁粉的制造方法，它包括原料选用、一次还原、海绵铁破碎、二次还原、解碎、筛分、合批、包装各工序，其特征在于(1)原料选用普碳钢线材铁鳞；(2)一次还原工艺参数范围为铁鳞装料厚度中上层35mm，下层34mm；还原温度1100℃-1180℃；还原时间18-20小时；还原气氛CO气；一次还原终点控制指标碳氧比例为1∶(4-6)(3)二次还原工艺参数范围为还原温度750℃-800℃还原时间45-70分钟还原气氛氨分解气氨分解气流量8-9m3/hr二次还原终点控制指标C≤0.03％、O≤0.30％
3.如权利要求2所述的低松装密度还原铁粉的制造方法，其特征在于所选用的厚料铁鳞的松装密度≤2.0g/cm3；颗粒细度75μm以下大于80％；杂质化学成分包括Si≤0.10％、Mn≤0.30％、S≤0.030％、P≤0.020％。
4.如权利要求2所述的低密度松装还原铁粉的制造方法，其特征在于(1)一次还原的优选工艺参数范围为还原温度1120-1140℃；还原时间19-20小时；终点控制指标C∶O＝1∶4；(2)二次还原的优选工艺参数范围为还原温度760-780℃；还原时间60-70分钟
全文摘要
本发明为一种低松装密度还原铁粉及其制造方法，它选用普碳钢线材铁鳞为基本原料，采用改进的两次还原工艺加工制造，产品还原铁粉的松装密度为2.0－2.38g/cm
文档编号B22F9/16GK1410552SQ02149120
公开日2003年4月16日 申请日期2002年11月25日 优先权日2002年11月25日
发明者刘世民, 刘增林, 李金恒, 徐从京, 刘曰军 申请人:莱芜钢铁集团粉末冶金有限公司