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［摘要］鋼鐵工業(yè)是我國的支柱產(chǎn)業(yè)之一，有很多技術在世界上都處于領先地位。粉末冶金技術既具有傳統(tǒng)冶金技術的優(yōu)點，同時也發(fā)揮了現(xiàn)代科學技術的重要力量，是一種更加科學和現(xiàn)代的技術，能夠滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求。目前我國的鋼鐵行業(yè)利潤率逐漸降低，在環(huán)保越來越受到重視的情況下，鋼鐵行業(yè)的發(fā)展舉步維艱，因此粉末冶金等更加環(huán)保高效的技術的應用也顯得至關重要。

［關鍵詞］鋼鐵工業(yè)；粉末冶金；技術應用

引言：

受2008年金融危機的影響以及鋼鐵產(chǎn)能迅速擴大等原因，我國鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營面臨著巨大的困境。鋼鐵企業(yè)必須尋求新的經(jīng)營方式，尋找新的利潤增長點，其中鋼鐵粉末冶金材料是重要的發(fā)展方向。粉末冶金是近年來出現(xiàn)的一種新型材料技術，在鋼鐵行業(yè)專業(yè)人士的研究下，有了突破性進展，目前粉末冶金已經(jīng)成為制備高性能機械零件和材料的技術之一。粉末冶金技術的應用既能夠降低污染，又能夠提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量，促進企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

一、粉末冶金技術的特點

粉末冶金就是將金屬粉末混合起來作為原料，通過壓制、燒結等方式進行處理，得到金屬材料或者金屬制品的一項技術。運用粉末冶金技術進行制造，過程中幾乎不需要進行切削加工，因此造成的污染較小，原材料利用率也較高，相對于傳統(tǒng)技術成本較低，能夠在自動化批量生產(chǎn)中得到應用，有效降低生產(chǎn)的資源能源消耗。金屬切削加工中材料利用率不到50%，而運用粉末冶金技術，材料利用率能夠達到95%以上。隨著霧化制粉等技術的發(fā)展，粉末冶金技術在鋼鐵行業(yè)中必將得到更廣泛的重視。粉末冶金技術與傳統(tǒng)鑄造和熔煉技術不同的是能夠盡可能降低合金成分偏析，因此能夠更加輕松的實現(xiàn)材料復合，將不同原材料的優(yōu)良性能充分發(fā)揮出來，具有高性能、低成本等優(yōu)點，一些鋼制品有時用鑄造或者熔煉技術難以生產(chǎn)或者無法生產(chǎn)，采用粉末冶金技術就能夠成功生產(chǎn)。例如在制備粉末冶金高速鋼的過程中，鋼中的碳化物由于冷卻時間較短而無法形成沉淀和團塊，因此消除了鋼中較為粗大的碳化物偏析，制備的鋼材具有更加優(yōu)良的韌性和耐磨性，傳統(tǒng)熔煉技術很難實現(xiàn)。

二、含鐵粉塵的應用現(xiàn)狀分析

鋼鐵企業(yè)都有著豐富的可用含鐵粉塵，如果能夠充分利用這部分資源，就能夠為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益。粉塵處理后能夠得到含鐵塵泥，用于加工軋鋼、煉鋼和煉鐵等。每噸鋼材能夠產(chǎn)生的含鐵塵泥最低約有100千克，可利用空間較大，但是也存在一定的問題，第一是各種塵泥的成本存在很大差異，第二是一些塵泥中有有害元素，會影響高爐冶煉的效果和質(zhì)量，甚至減少高爐壽命。因此在利用過程中，必須清除其中的鋅、鉛等有害元素，但是不同塵泥成分不同，差異較大，去除有害元素難度較大，如果能夠解決這個問題，含鐵粉塵的應用將會有優(yōu)良的環(huán)保意義。一些小企業(yè)將塵泥堆積起來處理，不僅占用了大量土地，含鐵塵泥還會產(chǎn)生揚塵，造成空氣污染和水污染，含鐵塵泥中含有的鋅、鉛等有害元素也會危害人體健康，并且得不到充分利用。如果將含鐵塵泥送到磚廠或者水泥廠作為配料使用，塵泥的利用性價比極低，其中的有害元素也會進入到磚塊、水泥等建材中，在建筑行業(yè)中應用同樣會引發(fā)環(huán)境污染問題。

三、粉末冶金在鋼鐵企業(yè)中的應用

（一）直接還原鐵煉鋼。企業(yè)可以使用氧化鐵在固態(tài)下進行還原來生產(chǎn)直接還原鐵，具有純度高、化學成分穩(wěn)定等優(yōu)點，可以代替部分廢鋼用于電爐煉鋼。傳統(tǒng)廢廢鋼進行電爐煉鋼，雖然廢鋼來源廣、資源豐富，但是化學成分不穩(wěn)定，煉制過程中不易掌握和控制，如果適量加入直接還原鐵，就能夠顯著改善鋼的化學成分，提高鋼水的質(zhì)量和產(chǎn)出效率。

（二）氧化鐵皮生產(chǎn)還原鐵粉。大型鋼鐵企業(yè)在生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的鋼鐵除塵灰和氧化鐵皮，能夠用于生產(chǎn)還原鐵粉，氧化鐵皮是一種固態(tài)廢棄物，具有雜質(zhì)少、鐵元素含量高的優(yōu)點，能夠用于提純，提純后得到的鐵粉再進行處理，能夠得到性能優(yōu)良的鐵粉，這些鐵粉能夠用來生產(chǎn)還原鐵粉。在煉鋼過程中還會產(chǎn)生除塵灰，將除塵灰進行沉降處理，可以得到含鐵塵泥，對塵泥進行干燥、磁選、去除雜質(zhì)等處理后，將得到的鐵粉在進行表面粗糙化處理，能夠顯著提高性能。由于鐵粉在眾多生產(chǎn)領域中的廣泛應用，鐵粉質(zhì)量會對機械制造、汽車生產(chǎn)和家電生產(chǎn)等眾多產(chǎn)業(yè)造成影響，盡可能去除有害元素和雜質(zhì)，得到純度更高、性能更好的粉末料是粉末冶金研究的重點技術。

（三）鋼水生產(chǎn)霧化鐵粉。霧化鐵粉是將鋼水在霧化器內(nèi)用高壓水切斷、分散，然后裂化為非常小的液滴，液滴在進行脫水、烘干、還原和篩分等工序制作而成。上世紀七十年代，一名德國人將這種技術進行了改進，在高溫環(huán)境下還原霧化鐵粉，鐵粉能夠形成局部燒結，粉末顆粒的性能更加優(yōu)良。霧化鐵粉具有壓縮性好、純度高等優(yōu)點，非常適合用于制作粉末冶金制品，特別是制作磁性材料和高密度零件等。

四、直接還原鐵在中外鋼鐵企業(yè)中的生產(chǎn)情況

大型鋼鐵企業(yè)一般都有豐富的可以利用的鋼鐵二次資源，如果能夠充分利用這部分資源，在一定程度上能夠緩解直接還原鐵的原料問題。日本的川崎制鐵是一家鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，工廠內(nèi)每年能夠出場含鐵粉塵數(shù)十萬噸，主要采取兩種方法進行處理，一種是用固態(tài)碳還原優(yōu)質(zhì)氧化鐵皮生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)還原鐵粉，年產(chǎn)量在15萬噸以上，一種是用還原法制造直接還原鐵球團，將含鐵粉塵做成球狀，然后使用還原劑得到直接還原鐵，此鋼鐵企業(yè)年產(chǎn)量能夠達到35萬噸以上，生產(chǎn)的直接還原鐵按照品味不同，可以用于生產(chǎn)還原鐵粉或者用于高爐煉鋼等。另一家鋼鐵企業(yè)新日鐵則開發(fā)了使用含鐵粉塵和煉鋼粉塵生產(chǎn)直接還原鐵的工藝，從粉塵中不僅能夠得到直接還原鐵，還能減少粉塵中的有害元素的含量，促進煉鋼零排放目標的實現(xiàn)，預計直接還原鐵年產(chǎn)量能夠達到40萬噸以上。武鋼是我國生產(chǎn)直接還原鐵的一個基地，生產(chǎn)還原鐵粉的第一道工序就是生產(chǎn)直接還原鐵，早在上世紀六十年代，武鋼就開始研制使用氧化鐵皮生產(chǎn)還原鐵粉的工藝，1985年武鋼建設了我國第一條還原鐵粉生產(chǎn)線，目前武鋼已經(jīng)有4條隧道窯海綿鐵生產(chǎn)線，年產(chǎn)量能夠達到5萬噸以上。天津鋼管集團則創(chuàng)新使用“海綿鐵+鐵水+廢鋼”的冶煉技術，大大提高了冶煉速度，并且有效降低了鋼材中的有害元素含量。寶鋼集團也一直致力于鋼鐵二次資源的開發(fā)利用，2001年寶鋼對含鐵二次資源進行了統(tǒng)一管理，累積已有將近500萬噸的資源得到利用，降低成本增加效取得了良好的效果，有效提高了經(jīng)濟效益和社會效益。

結束語

綜上，近年來環(huán)保問題成為社會各界廣泛關注的問題，鋼鐵行業(yè)利潤空間進一步縮減，如果能夠充分利用粉末冶金技術的優(yōu)良性狀，能夠為鋼鐵企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟效益和廣闊的發(fā)展空間。近年來我國針對粉末冶金的研究有了一定成績，但是與發(fā)達的工業(yè)國家相比仍然有較大差距。加強技術研究，加快新產(chǎn)品研制速度，才能促進我國粉末冶金技術的進一步發(fā)展。

參考文獻：

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[3]遲悅.粉末冶金高速壓制成形技術[J].粉末冶金工程，2015（05）.

作者：楊永 單位：六盤水師范學院化學與材料工程學院