1 前言
馬鞍山鋼鐵股份有限公司鐵鱗資源總量約5萬ｔ/ａ。為合理利用資源,根據(jù)對市場供需情況的分析,公司于1992年立項建設年產萬噸級鐵粉生產線。
馬鋼鐵粉工程系馬鋼股份有限公司與中國節(jié)能投資公司聯(lián)合投資的國家重點項目。該項目由原機械工業(yè)部天津第五設計院設計。其設計結合了國內外鐵粉生產廠家的*工藝技術,設計的工藝特點為“3次磁選、2次還原”,目標是生產高質量的鐵粉。
馬鋼鐵粉一期工程主體設備有:隧道窯（長166ｍ）1座;從德國克萊默公司引進生產能力為700ｋｇｈ的ｃｂｒ-700-95ｅ鐵粉還原爐（包括生產能力為80ｍ3ｈ的ａｓｐ-80型氨分解器和生產能力為80ｍ3ｈ的ｄｒ-80型氣體干燥器）1臺;以及從德馬克公司引進的細粉碎機2臺。整個工程已經竣工投產。
馬鋼鐵鱗數(shù)量雖不大,但品種多,成分復雜,且有大量庫存鐵鱗。如何從中選出合格鐵鱗原料用于還原鐵粉生產線,是鐵粉工程投產首要解決的問題。為此,我們對公司軋材廠所有的軋制點的鐵鱗進行了取樣分析,并進行了海綿鐵半工業(yè)化生產試驗,以找出符合鐵粉生產工藝的鐵鱗資源。
2 還原鐵粉對原料鐵鱗的質量要求
鐵粉產品對ｍｎ、ｓｉ、ｃ、ｓ、ｐ及酸不溶物等有嚴格的限制,因此生產海綿鐵時對原料鐵鱗應嚴格把關。通常鐵粉生產廠家對處理后的鐵鱗成分有如下要求,見表1。
3 鐵鱗取樣分析及鐵鱗處理工藝
3.1 鐵鱗取樣分析
根據(jù)文獻[1]及同行的實際生產經驗,海綿鐵生產多采用熱軋低碳沸騰鋼鐵鱗作原料,因為低碳沸騰鋼中ｓｉｏ2、ａｌ2ｏ3等含量較低,用它作原料制造的鐵粉雜質少,性能好。為了選出鐵鱗,我們對本公司所有軋制點的鐵鱗作了全面的取樣分析。結果如表2所示。
3.2 鐵鱗處理工藝及經處理鐵鱗的技術指標
馬鋼鐵鱗處理工藝流程:鐵鱗收集—堆放—過篩—水洗—烘干—磁選—球磨—篩分—混料—初還原經鐵鱗處理工藝處理后的高線普碳、二軋型材和三軋（帶鋼、線材）鐵鱗,各項技術指標均符合使用要求;中板、初軋（420方坯、連軋）鐵鱗,經鐵鱗處理工藝處理后,酸不溶物超標;棒材、ｈ型材和初軋開坯鐵鱗,經鐵鱗處理工序后,ｍｎ及酸不溶物超標。
4 馬鋼鐵鱗用于海綿鐵半工業(yè)化生產試驗及分析
4.1 半工業(yè)化生產試驗
從馬鋼鐵粉項目建設以來,公司有關部門已收集到高線普碳,二軋型材及三軋帶鋼、型材等3種基本可滿足海綿鐵生產需要的鐵鱗及中板、初軋（連軋、420方坯）2種酸不溶物超標的鐵鱗共約4萬余噸,其中有庫存期達2-4年的鐵鱗,這部分鐵鱗已深度氧化。本次進行的半工業(yè)化生產試驗,對象為上述2類共10種鐵鱗。對于中板、初軋鐵鱗的實驗,主要視其經還原成海綿鐵并經磁選后的技術指標是否合格。至于經處理工藝后仍嚴重超標的棒材、ｈ型鋼、初軋開坯等3種鐵鱗,不作為實驗對象。
工業(yè)化生產試驗所選用的倒焰窯的基本尺寸為:直徑4.8ｍ,容積20ｍ3。共進行了兩窯實驗。為了準確反映不同鐵鱗對海綿鐵質量的影響,將不同鐵鱗裝罐堆放在不同扇形區(qū)域（視為倒焰窯各扇形區(qū)的熱工制度基本相同）,每區(qū)域共堆放10組還原罐,每組共堆放4層罐,如圖1所示。
實驗工藝參數(shù)是在借鑒兄弟廠家比較成熟的工藝指標的基礎上,結合本公司原料的特點經實驗優(yōu)化后制定的[2]。
*窯工藝參數(shù):還原溫度為1050-1150℃;還原時間50ｈ;原料配比:鐵鱗∶焦碳=1∶0.55。還原后得到的海綿鐵的鐵含量示于表3。同時還對還原得較好的以高線、三軋、二軋鐵鱗為原料生產的海綿鐵中的碳含量及還原情況進行了分析,新軋制和庫存鐵鱗的碳含量及還原結果比較示于表4。
第二窯工藝參數(shù):還原溫度為1050-1150℃;還原時間56ｈ;原料配比:鐵鱗∶焦碳=1∶0.55。還原得到的海綿鐵的鐵含量示于表5。同樣,對還原得較好的高線、三軋、二軋鐵鱗為原料生產的海綿鐵中的碳含量及還原狀況進行了分析,新軋制和庫存鐵鱗的碳含量及還原效果示于表6。
4.2 試驗結果分析
本次實驗主要對海綿鐵中的鐵含量進行分析。從表3、表4結果看,高線普碳、三軋線材、二軋中型材所產鐵鱗在對應的工藝條件下能生產出合格的海綿鐵;而庫存鐵鱗因深度氧化在該工藝條件下未能達到還原終點而出現(xiàn)夾生。從表5、表6結果看,高線普碳、三軋線材、二軋中型材所產庫存鐵鱗在改變后的工藝條件下能生產出合格的海綿鐵,而相同工藝下新軋制鐵鱗因還原溫度提高、時間延長而過燒滲碳,導致海綿鐵出格。此外試驗結果還顯示,中板、初軋鐵鱗不能用作生產海綿鐵的原料。
我們還將本實驗兩窯次中合格海綿鐵經精還原工序（破碎—磁選—精還原—解碎—磁選—分級合批）處理,其精還原鐵粉的化學成分示于表7。從表7可知,選用馬鋼高線、三軋、二軋鐵鱗能夠生產出化學成分合乎生產要求的還原鐵粉。
4.3 馬鋼鐵鱗選擇的原則
通過上述試驗結果分析,我們認為:為了保證馬鋼鐵粉項目投產后的質量,對馬鋼鐵鱗的選擇應遵循以下原則:
（1）鐵粉生產宜選用高線、三軋、二軋等熱軋沸騰鋼鐵鱗為原料;
（2）針對目前同種鋼材軋制量減少的特點,要嚴格注意鋼種變化,不符合要求的鐵鱗嚴禁收集;
（3）露天*存放的鐵鱗易受污染,因此用于海綿鐵生產的鐵鱗應及時從軋制現(xiàn)場收集至原料堆放棚;
（4）對于部分庫存鐵鱗,應制定相應的工藝制度單獨處理,這樣才可生產出合格的海綿鐵。
5 結論
（1）經取樣分析及鐵鱗處理工藝處理后篩選出來的馬鋼高線普碳、二軋型材和三軋帶鋼、線材新軋制鐵鱗,在原料配比鐵鱗∶焦碳=1∶055、還原溫度1050-1150℃,還原時間50ｈ的工藝條件下,可生產出合格的海綿鐵;
（2）對于鐵鱗種類與（1）相同的庫存鐵鱗,在原料配比與（1）相同,還原溫度為1100-1150℃,還原時間56ｈ的工藝條件下,亦可產出合格的海綿鐵;
（3）將二種工藝條件下獲得的合格海綿鐵粉進行精還原處理,所得還原鐵粉化學成分符合生產要求。
參考文獻
[1] 黃培云.粉末冶金原理[ｍ].北京:冶金工業(yè)出版社,1982.24-38.
[2] 劉傳習等.粉末冶金工藝學[ｍ].北京:科學普及出版社,1995.14-40.