直接还原铁应用技术研究及实践

2020-06-02 作者：佚名网友评论 0 条

介绍了以直接还原铁性为原料，采用短流程生产铁基新材料产品的冶金新工艺，产品具有成分、性能优，生产流程节能、环保等优点，并进行了生产技术研究，采用冶金新工艺，以直接还原铁为原料，试制出了优质超低碳奥氏体不锈钢试验产品。

岳崇锋, 洪益成, 徐立军

1.北京钢研新冶工程技术中心有限公司

2.钢铁研究总院工程技术中心

1前言

2019年《产业结构调整指导目录》中明确鼓励非高炉炼铁技术。我国钢铁行业处于转型期，随着近年我国电弧炉短流程炼钢的快速发展，电弧炉生产企业将不可避免的面临废钢短缺、产品有害成分控制困难的问题，大力推动直接还原铁发展，契合国家产业政策和电弧炉生产企业需求，具有较大的发展空间。

2直接还原铁应用技术研究

直接还原铁化学成分稳定，P、S含量少，五害杂质（Pb、Sn、As、Sb、Bi）含量低。以直接还原铁为原料，可生产的延伸产品及生产工艺如表2-1所示。

1）电工纯铁(电磁纯铁，工业纯铁)

牌号：DT3、DT4、DT4A、DT4E、DT4C

用途：电工纯铁棒材（￠1.8mm-250mm），用于电器，电讯，仪表电磁铁芯，电磁元件等车，铣加工，机械制造，电磁离合器，航空电器,电磁阀，磁屏蔽器材等；电工纯铁冷轧卷，冷轧板,(≠0.5mm—≠6.0mm)用于继电器，电磁阀，冲压，电子元器件等;纯铁中板(≠6.0mm—≠220mm)用于镀锌锅，离合器，电磁锁，磁选机等：纯铁厚板及板坯(≠50mm-230mm)用于机械加工制造，磁选机，轧制圆钢，扁钢，锻打锻造。

成份范围：C：0.003 P：0.009 S：0.006 Al：0.30(%)

规格：冷拉直条，冷拉光圆（Φ1.8-----Φ48mm）、热轧盘条（Φ5.5----Φ42 mm）、圆钢（Φ20---Φ350 mm）、冷轧薄板及卷料（≠0.3-----6.0mm）、中厚板材（≠6.0-----220mm）、方坯（220*1250*3000mm,可以按要求加工剪切）及各类煅件，铸件等

军工纯铁的牌号为DT8A，DT9，产品主要用在国防尖端科技的各种精密仪器、航天飞船及元件上，具有最佳的真空性和密闭性，可提供各类圆钢及方坯。

2）非晶材料

在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料,如玻璃之类；而金属通常内部原子排列有序，属于多晶体的材料。科学家发现，金属在熔化后，内部原子处于活跃状态。一旦金属开始冷却，原子就会随着温度的下降而慢慢地按照一定的晶态规律有序地排列起来，成为晶体。如果冷却过程很快，原子还来不及重新排列就被凝固住了，就会便成为非晶态合金。制备非晶态合金采用的正是一种快速凝固的方法：将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。钢水以每秒百万度的速度被迅速冷却——用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，形成非晶带材。

用非晶合金制作铁芯的变压器比硅钢片作铁芯变压器的空载损耗（指变压器次级开路时，在初级测得的功率损耗）下降75％左右，空载电流（变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流）下降约80％，对于农村电网和发展中地区等负载率较低的地方，其节能效果更加明显，因而格外适用。为此，中国的上市公司——置信电气从美国通用电气公司引进非晶合金变压器的专有技术后，通过消化吸收，自主创新开发了适合中国电网运行的非晶合金变压器系列产品。我国年均生产配电变压器约2.4亿kVA，如30%改用非晶材料，年生产非晶变压器为7200万kVA，以每台变压器300kVA为例，年需求非晶变压器将达24万台。这将降低变压器空载损耗13万kW，一年可节约用电11.4 亿kWh。相当节约电煤43.3 万吨，减少燃煤有害气体排放1.1万吨。

3）钕铁硼磁性材料

钕铁硼（Neodymium magnet）也称为钕铁硼磁铁，是以金属间化合物Re2Fe14B为基础的永磁材料。主要成分为稀土（Re）、铁（Fe）、硼（B）。其中稀土Nd为了获得不同性能可用部分镝（Dy）、镨（Pr）等其他稀土金属替代，铁也可被钴（Co）、铝（Al）等其他金属部分替代，硼的含量较小，但却对形成四方晶体结构金属间化合物起着重要作用，使得化合物具有高饱和磁化强度，高的单轴各向异性和高的居里温度。生产钕铁硼的主要原料是稀土金属钕29%-32.5% 金属元素铁 63.95-68.65% 非金属元素硼1.1-1.2%，以及少量添加的镝0.6-1.2% 铌0.3-0.5% 铝0.3-0.5% 铜0.05-0.15%等元素。

钕铁硼分为烧结钕铁硼和粘结钕铁硼两种，烧结钕铁硼一般分轴向充磁与径向充磁两类，根据所工作面的需要来确定。烧结钕铁硼因易腐蚀，表面需镀层，一般镀锌、镍、环保锌、环保镍、镍铜镍、环保镍铜镍等。粘结钕铁硼用高分子材料将钕铁硼粉粘结而成。粘结钕铁硼的各个方向都有磁性，耐腐蚀；与烧结磁比较，它可以一次成形，无需二次加工、可以做成各种形状复杂的磁体，这也是烧结磁体所无法相比的，应用它可大大减少电机的体积及重量。但是它的应用开发较晚，所以应用面还不广，用量也较小，主要用于办公室自动化设备、电装机械、视听设备、仪器仪表、小型马达和计量机械、在手机、CD-ROM、DVD-ROM驱动电机、硬盘主轴电机HDD、其他微特直流电机和自动化仪器仪表等领域。近年我国粘结钕铁硼永磁材料的应用比例为：计算机占62%，电子工业占7%，办公室自动化设备占8%，汽车占7%，器具占7%，其他占9%。

目前《京都议定书》已经生效，各国对环保节能的日益重视，并由于全球高油价的压力，环保节能也在成为影响各国制造业发展的重要因素。钕铁硼磁性材料因其磁性能优异而被称为“磁王”，是推动环保节能的重要原材料之一，因为它是发展风电、混合动力汽车、电子、ＩＴ、新能源、航空航天等战略性新兴领域的重要支撑材料，有着不可替代的作用，影响巨大。所以，其产量和应用水平与人们的生活息息相关，被认为是衡量一个国家综合国力与国民经济发展水平标志之一。

4）铁基高温合金材料

提纯处理后的直接还原铁可以实现质地非常纯净，杂质含量极低，可以作为“精密铸造、高温合金以及各种铁基合金”生产的基本原料，例如可用于粉末高温合金涡轮盘等高温材料的生产。中国钢研生产的某型发动机用FGH95（使用温度650℃）、FGH97（使用温度800℃）合金高压涡轮盘如图2-1所示。