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國內(nèi)外工業(yè)純鐵的研發(fā)進(jìn)展及方向
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| 發(fā)布時(shí)間：2017-12-8 21:06:23 來源：搜狐 瀏覽次數(shù)：5909 |
工業(yè)純鐵是一種重要的鋼鐵基礎(chǔ)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(shí)效鋼等航空航天、軍工和民用合金或鋼材。根據(jù)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(yè)純鐵的研發(fā)進(jìn)展
工業(yè)純鐵的制備技術(shù)。目前，國內(nèi)外有很多企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)純鐵。由于工業(yè)純鐵的碳含量與鋼相當(dāng)，采用火法冶金即傳統(tǒng)的鐵礦石—燒結(jié)(或球團(tuán)礦)—高爐煉鐵—煉鋼的長流程進(jìn)行生產(chǎn)，可以符合工業(yè)純鐵對碳含量的要求。但由于工業(yè)純鐵對夾雜物含量要求極其嚴(yán)格，后續(xù)需采用特殊精煉工藝和精煉設(shè)備以滿足其要求，因此，大規(guī)模生產(chǎn)仍具有一定難度。
鋼鐵企業(yè)以現(xiàn)有生產(chǎn)流程為基礎(chǔ)，開展了提高工業(yè)純鐵純凈度、縮短生產(chǎn)流程和改善產(chǎn)品性能的嘗試。例如，鞍鋼采用轉(zhuǎn)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(chǎn)ELCH2電磁純鐵由于切削性較差，在其基礎(chǔ)上開發(fā)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(yīng)用的工業(yè)純鐵生產(chǎn)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(jìn)行電解，在陰極上就可以得到相當(dāng)純的鐵。日本生產(chǎn)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(jià)格昂貴，限制了它的應(yīng)用。如何采用短流程、低成本、綠色及可循環(huán)鋼鐵制造技術(shù)，是生產(chǎn)工業(yè)純鐵制品未來的研究方向。
國內(nèi)外工業(yè)純鐵制備技術(shù)的研發(fā)進(jìn)展。我國工業(yè)純鐵的市場需求量較大，部分需依賴進(jìn)口。國內(nèi)主要企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)純鐵的成分見表1、表2，表中所列出的是太鋼、武鋼、寶鋼現(xiàn)有批量生產(chǎn)的原料純鐵成分，撫順特鋼的產(chǎn)品是2000年采用三聯(lián)法試制的高純凈工業(yè)純鐵，其雜質(zhì)元素已達(dá)到很低的程度。表3、表4是日本JFE公司生產(chǎn)的工業(yè)純鐵的成分。比較表1~表5可見，國內(nèi)主要生產(chǎn)廠家與日本主要生產(chǎn)廠家的工業(yè)純鐵雜質(zhì)控制水平相當(dāng)。
研發(fā)方向展望
短流程、低成本生產(chǎn)和檢測技術(shù)的開發(fā)。工業(yè)純鐵的制備工藝仍非常復(fù)雜，費(fèi)用昂貴。如何實(shí)現(xiàn)短流程生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，是未來純鐵研究的一大難題。現(xiàn)在工業(yè)純鐵正朝著純度越來越高的方向發(fā)展，如何檢驗(yàn)其中的痕量元素也成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)。現(xiàn)有檢測方法存在技術(shù)復(fù)雜、成本高和難以大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的局限性，仍有待進(jìn)一步研究。
前沿技術(shù)的引入。電渣重熔是20世紀(jì)末的一門前沿技術(shù)，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(zhì)純凈，成分均勻、綜合性能優(yōu)良的鑄件。電渣重熔是一門問世時(shí)間很短的跨專業(yè)技術(shù)，因?yàn)樗粌H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(shù)引入工業(yè)純鐵的生產(chǎn)工藝，有助于縮短工藝流程，降低成本，提高產(chǎn)品的最終性能。
空間提純技術(shù)是20世紀(jì)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(shù)試驗(yàn)，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(yōu)越條件。液態(tài)金屬具有最大的表面張力系數(shù)，物料可自由懸浮而無需坩堝，可以實(shí)現(xiàn)純鐵無污染熔煉，為生產(chǎn)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(dá)到一定值時(shí)，其性質(zhì)會發(fā)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(dá)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(huán)境，如超音速噴氣機(jī)發(fā)動機(jī)等。純鐵純度的提高將產(chǎn)生特殊性能的合金，會大大擴(kuò)大合金材料的使用范圍，延長其使用壽命。
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