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國內外工業(yè)純鐵的研發(fā)進(jìn)展及方向

發(fā)布時(shí)間：2017-12-8 21:06:23 來(lái)源：搜狐瀏覽次數：4537

工業(yè)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(shí)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(lèi)。
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，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(cháng)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格，后續需采用特殊精煉工藝和精煉設備以滿(mǎn)足其要求，因此，大規模生產(chǎn)仍具有一定難度。
鋼鐵企業(yè)以現有生產(chǎn)流程為基礎，開(kāi)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，鞍鋼采用轉爐煉鋼+LF+RH真空處理+連鑄的工藝，成功開(kāi)展了原料純鐵的試制。日本的神戶(hù)制鋼生產(chǎn)ELCH2電磁純鐵由于切削性較差，在其基礎上開(kāi)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(yáng)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純的鐵。日本生產(chǎn)的電解鐵純度最高，英美也多購買(mǎi)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(lái)的研究方向。
國內外工業(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(chǎng)需求量較大，部分需依賴(lài)進(jìn)口。國內主要企業(yè)生產(chǎn)工業(yè)純鐵的成分見(jiàn)表1、表2，表中所列出的是太鋼、武鋼、寶鋼現有批量生產(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(jiàn)，國內主要生產(chǎn)廠(chǎng)家與日本主要生產(chǎn)廠(chǎng)家的工業(yè)純鐵雜質(zhì)控制水平相當。
研發(fā)方向展望
短流程、低成本生產(chǎn)和檢測技術(shù)的開(kāi)發(fā)。工業(yè)純鐵的制備工藝仍非常復雜，費用昂貴。如何實(shí)現短流程生產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，是未來(lái)純鐵研究的一大難題�，F在工業(yè)純鐵正朝著(zhù)純度越來(lái)越高的方向發(fā)展，如何檢驗其中的痕量元素也成為研究的一個(gè)熱點(diǎn)�，F有檢測方法存在技術(shù)復雜、成本高和難以大規模工業(yè)應用的局限性，仍有待進(jìn)一步研究。
前沿技術(shù)的引入。電渣重熔是20世紀末的一門(mén)前沿技術(shù)，它可以將金屬的凝固、合成、精煉成型等過(guò)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(mén)問(wèn)世時(shí)間很短的跨專(zhuān)業(yè)技術(shù)，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(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80年代美國率先開(kāi)展的。2002年我國“神州4號”也開(kāi)展了空間電泳提純技術(shù)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(wú)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，物料可自由懸浮而無(wú)需坩堝，可以實(shí)現純鐵無(wú)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。純鐵的純度達到一定值時(shí)，其性質(zhì)會(huì )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?lài)姎鈾C發(fā)動(dòng)機等。純鐵純度的提高將產(chǎn)生特殊性能的合金，會(huì )大大擴大合金材料的使用范圍，延長(cháng)其使用壽命。

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