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生產(chǎn)中影響還原鐵粉質(zhì)量的因素有哪些？

      為了提高還原鐵粉的質(zhì)量，我們研究還原鐵粉生產(chǎn)過程，發(fā)現(xiàn)還原鐵粉在生產(chǎn)過程易受到以下因素的影響：

一.原料

   1.原料中雜質(zhì)的影響

    原料中雜質(zhì)特別是SiO₂的含量超過一定限度后，不僅還原時間延長，并且使還原不，鐵粉中鐵含量降低。這是因?yàn)橐徊糠盅趸F還原到浮斯體的階段即與SiO₂結(jié)合而生成極難還原的硅酸鐵(2FeO + SiO₂--> Fe₂SiO₄)。所以要求原料中總鐵含量要大于70~73%，SiO2含量要小于0.25~0.30%，為了達(dá)到此要求，都要對原料進(jìn)行磁選。
   2.原料粒度的影響

      多相反應(yīng)與界面有關(guān)，原料粒度愈細(xì)，界面的面積愈大，進(jìn)而促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行。實(shí)際生產(chǎn)中，粒徑為1毫米，20分鐘還原百分率達(dá)90%以上，而粒徑為4毫米，達(dá)到同樣的還原百分率要70分鐘以上，所以原料要粉碎到細(xì)小顆粒。

二.固體碳還原劑

   1.固體碳還原劑類型影響

      在生產(chǎn)中常用的還原劑有木炭，焦炭和無煙煤，還原能力: 木炭 >焦炭 >無煙煤.這是因?yàn)橐康臍饪茁剩钚砸?。但是木炭價格較貴，產(chǎn)量有限，因此，常采用焦炭或無煙煤作為還原劑。焦炭和無煙煤含有較高的硫，會使還原鐵粉含硫量增高。為此，使用焦炭和無煙煤時，同時要加入適理的脫硫劑，如石灰石，以去除其中的硫。

   2.固體碳還原劑用量影響

      在一定還原條件下，固體碳的消耗量主要是根據(jù)氧化鐵的含氧量而定。如果還原溫度變了，則碳使用量也會變化。在1000℃時，當(dāng)加入木炭量低于86%時，木炭不夠還原全部氧化鐵；當(dāng)加入木炭多于90%時，則有木炭剩余，鐵粉中含碳量升高，最合適的木炭加入量為：86~90%，可得到含鐵98%以上含碳0.5%以下的還原鐵粉。

三.還原工藝條件

   1.還原溫度和還原時間的影響

      在還原過程中，如其他條件不變，還原溫度和還原時間互相影響。實(shí)踐證明，隨著還原溫度的提高，還原時間可以縮短。但是過高的還原溫度高溫?zé)Y(jié)合得海綿鐵塊變硬，同時合海綿鐵滲碳趨勢增大，將造成下一步粉碎困難?？偟膩碚f，在一定范圍內(nèi)提高還原溫度是強(qiáng)化還原過程的措施之一，因此，采用高溫快速還原工藝，可顯著縮短還原時間，提高還原爐的產(chǎn)量，但必須根據(jù)成具體情況，既要發(fā)揮有利一面，也要注意不利的一面，還原時間不可能減到太短。

   2.料層的厚度的影響

      料層厚度不同，在還原溫度一定時，還原時間也不同，實(shí)踐證明，隨著料層厚度增加，還原時間也隨之增長。由于料層厚度影響害的時間，合理裝料便是一個重要的問題。用固體碳還原鐵鱗時，過去曾用裝罐層裝法，改用裝罐環(huán)裝法后，還原效果有所提高，因?yàn)橛伤綄友b改為環(huán)裝，使得在傳熱方向上的料層厚度減小，這有利于熱的傳遞，現(xiàn)在采用裝罐柱裝法；即每罐裝5-7柱，還原效果比環(huán)裝法更好。

   3.還原罐密封程度的影響

      在還原過程中，除了選擇適當(dāng)?shù)臏囟群蜁r間外，還在保證一定的氣氛。為了保證氣氛中有足夠的一氧化碳濃度，在用裝罐法還原時必須密封還原罐，否則，往往還原不透，或者使海綿鐵在冷卻過程中容易氧化。

四.添加劑

    1.加入一定的固體碳的影響

      固體碳還原劑的加入方法,一種是原料鐵鱗或鐵礦石與固體碳混合壓團(tuán)去還原，另一種是原料與還原劑分層相間裝入去還原。實(shí)驗(yàn)證明。前者的還原速度比后者要大大提高，但是必須準(zhǔn)確掌握還原劑用量并選用純的固體碳。生產(chǎn)上常采用后者，同時再在原料中加入一定的固體碳。
       加入少量的固體還原劑于原料中，可以同時起疏松劑還輔助還原劑的作用。還原時間一般包括將原料加熱到還原溫度的時間，還原氣體通過料層和原料顆粒擴(kuò)散的時間以及還原反應(yīng)所需的時間，由于料層裝填比較緊密，還原后引起燒結(jié)，使還原氣體通過料層的循環(huán)變壞，所以加入的固體碳可以起疏松劑的作用。別一方面，加入的碳與CO₂或水蒸氣(H₂O+C=CO+H₂)反應(yīng)可促進(jìn)不害的氣相組成中CO濃度增加，所以加入的碳又起到輔助還原劑的作用。

   2.返回料的影響

     往原料中預(yù)先加入一定的密鐵粉，對還原過程有好的影響。在原料中加入10%的密鐵粉可使還原生產(chǎn)率提高18%。

   3.引入氣體還原劑的影響

     生產(chǎn)實(shí)踐中采用管式爐固體碳還原時，同時向爐內(nèi)通入煤氣發(fā)生爐煤氣，用轉(zhuǎn)化天然氣的氣-固聯(lián)合還原均可使還原過程加速，所得海綿鐵比較疏松，質(zhì)量也比較高。這說明固體碳還原時引入氣體是有好作用的。

   4.海綿鐵的處理

    海綿鐵塊破碎成為還原鐵粉時產(chǎn)生加工硬化，并且，海綿鐵有時含氧量較高或嚴(yán)重滲碳。因此，一般海綿鐵粉都要還原退火以起到下列作用：

   1)退火軟化作用，提高還原鐵粉的塑性，改善鐵粉的壓縮性
   2)補(bǔ)充還原作用，把總鐵97%提高到98%以上
   3)脫碳作用，把含碳量從0.4~0.2%降低到0.25~0.05%以下，

       經(jīng)較長時間球磨的還原鐵粉壓縮性差，在壓制壓力4噸/平方厘米時，壓坯密度不大于5g/cm³，將這種鐵粉經(jīng)650℃還原退火處理后，壓坯密度可提高到6g/cm³。同時壓坯表面光潔度很好，壓模壽命因而大大提高。

       為什么不同的退火溫度對還原鐵粉的壓縮性的影響不同？這要從金屬加工硬化說起。所謂加工硬化，簡單說來就是金屬在被冷加工后，金屬的結(jié)晶點(diǎn)陣發(fā)生歪扭，應(yīng)力集中，致使金屬硬化。加工硬化了的金屬在加熱時，在某一溫度范圍，結(jié)晶點(diǎn)陣彈性歪扭的消除過程首先從這些部分開始。這個過程叫做回復(fù)。通常依靠回復(fù)不能愀復(fù)金屬的原有性能。如欲消除加工硬化，就要加熱到某一比加復(fù)溫度上限還要高的所謂再結(jié)晶溫度。一般說來，變形金屬加熱到新的晶核形成和晶粒長大所發(fā)生的過程叫做再結(jié)晶。
       實(shí)踐證明，冷加工的程度愈大，則再結(jié)晶溫度愈低。鐵的再結(jié)晶溫度為450℃左右。根據(jù)以上分析，鐵的理論退火溫度是450~500℃，但是實(shí)際一般退火溫度要略高一些，含碳量小于0.2%的還原鐵粉，退火溫度通常在600~700℃之間。還原鐵粉的退火不是純退火，而是還原退火。因而大都采用700~850度進(jìn)行還原退火。

       經(jīng)過改進(jìn)以上生產(chǎn)工藝的改進(jìn)，最終還原鐵粉性能可達(dá)到以下標(biāo)準(zhǔn)：TFe >98%,C<0.1%,氫損<0.8%,壓縮性可達(dá)6.5g/cm³