[發(fā)明專利]一種基于電磁場(chǎng)作用下的粉末冶金鐵粉制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110603534.3
• 申請(qǐng)日: 2021-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN113351872B
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭正啟;朱德慶;潘建;楊聰聰;董韜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F9/04
• 分類號(hào): B22F9/04;B22F9/22;C21B13/08;C22B1/02;C22B1/24
• 代理公司: 長(zhǎng)沙永星專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;林毓俊

本發(fā)明公開了一種基于電磁場(chǎng)作用下的粉末冶金鐵粉制備方法，包括以下步驟：步驟(1)：造球；步驟(2)：預(yù)熱和焙燒；步驟(3)：還原；步驟(4)：電磁協(xié)同調(diào)控；步驟(5)：篩分、破碎和磨礦；步驟(6)：氫還原。本發(fā)明針對(duì)傳統(tǒng)的隧道窯生產(chǎn)粉末冶金鐵存在還原時(shí)間長(zhǎng)、效率低的問題，提出了一種獨(dú)特電磁感應(yīng)加熱方法，利用電場(chǎng)、磁場(chǎng)和熱場(chǎng)的協(xié)同作用，在較短的時(shí)間內(nèi)，可以顯著的誘導(dǎo)金屬球團(tuán)中鐵晶粒生長(zhǎng)，促進(jìn)鐵晶粒遷移、互聯(lián)、聚集和長(zhǎng)大，消除晶格缺陷，降低鐵顆粒的孔隙率，提高致密度，從而可以顯著改善粉末冶金鐵粉的松裝密度和流動(dòng)性，降低工藝所需時(shí)間。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于粉末冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于電磁場(chǎng)作用下的粉末冶金鐵粉制備方法。

背景技術(shù)

粉末冶金是一種不僅能生產(chǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)良、價(jià)格低廉的機(jī)械零件，還能制備具有各種特殊性質(zhì)材料的工藝，是指經(jīng)過燒結(jié)或成型處理的粉末制備出不同類別材料及成品的工藝過程。近年來快速發(fā)展的社會(huì)需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)有效地促進(jìn)了汽車、工程機(jī)械等行業(yè)的發(fā)展，特別是汽車、電器及航空運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展尤為迅速，粉末冶金鐵粉需求量急速增長(zhǎng)，鐵基粉末冶金使用的原料主要是鐵粉，鐵粉在粉末冶金工業(yè)中用量最大。粉末冶金技術(shù)節(jié)能節(jié)材的特點(diǎn)使其具有巨大的成本優(yōu)勢(shì)，如今粉末冶金行業(yè)粉末總用量鐵基粉末原料占比已經(jīng)超過了七成，提供了廣闊的平臺(tái)供鐵基粉末進(jìn)行發(fā)展。

目前，粉末冶金鐵粉的制備方法主要分為還原法、霧化法及羰基法。由于還原法工藝簡(jiǎn)單，投資成本低，成為了粉末冶金鐵粉制備的主流工藝。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?01010613426.6)公布了一種用鐵精礦粉直接制取粉末冶金用還原鐵粉的方法。該法包括超純鐵粉的提煉、海綿鐵的制造、一次鐵粉的制造和還原鐵粉的制造，該方法獲得粉末冶金鐵粉產(chǎn)品具有純度高、含碳量低、壓制性好的性能，但是也存在還原時(shí)間長(zhǎng)(還原時(shí)間長(zhǎng)達(dá)38-40h)、生產(chǎn)效率低的難題。

中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?01010501580.4)公布了一種酸再生鐵粉的利用方法酸，首先講再生鐵粉30～50、鐵鱗50～70、焦粉≤10；然后再加質(zhì)量份配比1～15的水與3～5的粘結(jié)劑腐植酸混合均勻；將上述混合料,用皮帶送入壓餅機(jī),在25±5MPa壓力下擠壓成壓餅,把壓餅烘干或自然風(fēng)干；接著入窯冶煉將壓餅裝入罐中,用焦炭填實(shí)、密封料罐,1300℃±100℃條件下,保溫8h±1h,冷卻6h±1h成海綿鐵,出窯。該方法可以實(shí)現(xiàn)酸再生鐵粉代替部分鐵鱗得到了海綿鐵粉，節(jié)約了成本，但是存在保溫時(shí)間長(zhǎng)達(dá)8h，且產(chǎn)品質(zhì)量不高的缺點(diǎn)。

中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?01310253233.8)公布一種粉末冶金用還原鐵粉的制備方法，利用市場(chǎng)上采購(gòu)的還原鐵為原料，在隧道窯中還原，隨后通過破碎、磁選；然后在25％的氮?dú)?75％氫氣的混合氣體進(jìn)行二次還原。中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?01711340876.0)提出了一種低溫碳?xì)潆p聯(lián)還原制備超細(xì)鐵粉的方法，首先將一定純度的鐵精礦粉、碳粉和催化劑分別球磨；然后將所述步驟一中球磨后的物料按照一定比例混合均勻；接著，將混合均勻后的物料置于保護(hù)氣氛下進(jìn)行加熱還原，冷卻后得到一次還原鐵并進(jìn)行球磨；球磨后的一次還原鐵置于氫氣氣氛下進(jìn)行終還原，經(jīng)冷卻后出爐；氫還原后的還原鐵粉進(jìn)行球磨，獲得超細(xì)鐵粉。該工藝所加入的添加劑為碳酸鉀、碳酸鈉或二者的混合物，其比例為1％左右，這不但提高了成本，且容易導(dǎo)致還原鐵粉的鐵品位降低，影響其質(zhì)量。

中國(guó)專利(申請(qǐng)?zhí)?01510303028.7)公布一種粉末冶金用還原鐵粉的制備方法，將含金屬鐵的原料經(jīng)過粉碎后依次進(jìn)行濕式磨礦和弱磁選，得到一次除雜鐵粉，然后將一次除雜后的鐵粉進(jìn)行脫碳焙燒，將脫碳焙燒產(chǎn)物經(jīng)過選礦除雜、酸洗、過濾、干燥、合批后得到粉末冶金用還原鐵粉。該方法拓展了粉末冶金鐵粉原料來源，為粉末冶金用還原鐵粉的制備開辟了一條新的途徑，但是也存在工藝流程長(zhǎng)，酸洗廢水處理難度大等不足。

目前，傳統(tǒng)隧道窯工藝生產(chǎn)還原鐵粉具有產(chǎn)量低、能耗高、污染嚴(yán)重、自動(dòng)化程度低的缺點(diǎn)。在節(jié)能環(huán)保及工業(yè)自動(dòng)化發(fā)展的大潮下，隧道窯工藝明顯不符合未來發(fā)展的趨勢(shì)。使用鐵精礦球團(tuán)代替?zhèn)鹘y(tǒng)隧道窯法中的鐵精粉則因一次還原產(chǎn)品分離容易，可獲得質(zhì)地純凈的金屬化球團(tuán)，防止帶入煤灰及殘?zhí)迹绊懞罄m(xù)產(chǎn)品質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容