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(duì)市場供需情況的分析,公司于1992年立項(xiàng)建設(shè)年產(chǎn)萬噸級(jí)鐵粉生產(chǎn)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(diǎn)項(xiàng)目。該項(xiàng)目由原機(jī)械工業(yè)部天津第五設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)。其設(shè)計(jì)結(jié)合了國內(nèi)外鐵粉生產(chǎn)廠家的*工藝技術(shù),設(shè)計(jì)的工藝特點(diǎn)為“3次磁選、2次還原”,目標(biāo)是生產(chǎn)高質(zhì)量的鐵粉。
馬鋼鐵粉一期工程主體設(shè)備有:隧道窯（長166ｍ）1座;從德國克萊默公司引進(jìn)生產(chǎn)能力為700ｋｇｈ的ｃｂｒ-700-95ｅ鐵粉還原爐（包括生產(chǎn)能力為80ｍ3ｈ的ａｓｐ-80型氨分解器和生產(chǎn)能力為80ｍ3ｈ的ｄｒ-80型氣體干燥器）1臺(tái);以及從德馬克公司引進(jìn)的細(xì)粉碎機(jī)2臺(tái)。整個(gè)工程已經(jīng)竣工投產(chǎn)。
馬鋼鐵鱗數(shù)量雖不大,但品種多,成分復(fù)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(chǎn)線,是鐵粉工程投產(chǎn)首要解決的問題。為此,我們對(duì)公司軋材廠所有的軋制點(diǎn)的鐵鱗進(jìn)行了取樣分析,并進(jìn)行了海綿鐵半工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn),以找出符合鐵粉生產(chǎn)工藝的鐵鱗資源。
2 還原鐵粉對(duì)原料鐵鱗的質(zhì)量要求
鐵粉產(chǎn)品對(duì)ｍｎ、ｓｉ、ｃ、ｓ、ｐ及酸不溶物等有嚴(yán)格的限制,因此生產(chǎn)海綿鐵時(shí)對(duì)原料鐵鱗應(yīng)嚴(yán)格把關(guān)。通常鐵粉生產(chǎn)廠家對(duì)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(xiàn)[1]及同行的實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),海綿鐵生產(chǎn)多采用熱軋低碳沸騰鋼鐵鱗作原料,因?yàn)榈吞挤序v鋼中ｓｉｏ2、ａｌ2ｏ3等含量較低,用它作原料制造的鐵粉雜質(zhì)少,性能好。為了選出鐵鱗,我們對(duì)本公司所有軋制點(diǎn)的鐵鱗作了全面的取樣分析。結(jié)果如表2所示。
3.2 鐵鱗處理工藝及經(jīng)處理鐵鱗的技術(shù)指標(biāo)
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(jīng)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(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均符合使用要求;中板、初軋（420方坯、連軋）鐵鱗,經(jīng)鐵鱗處理工藝處理后,酸不溶物超標(biāo);棒材、ｈ型材和初軋開坯鐵鱗,經(jīng)鐵鱗處理工序后,ｍｎ及酸不溶物超標(biāo)。
4 馬鋼鐵鱗用于海綿鐵半工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)及分析
4.1 半工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)
從馬鋼鐵粉項(xiàng)目建設(shè)以來,公司有關(guān)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(chǎn)需要的鐵鱗及中板、初軋（連軋、420方坯）2種酸不溶物超標(biāo)的鐵鱗共約4萬余噸,其中有庫存期達(dá)2-4年的鐵鱗,這部分鐵鱗已深度氧化。本次進(jìn)行的半工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn),對(duì)象為上述2類共10種鐵鱗。對(duì)于中板、初軋鐵鱗的實(shí)驗(yàn),主要視其經(jīng)還原成海綿鐵并經(jīng)磁選后的技術(shù)指標(biāo)是否合格。至于經(jīng)處理工藝后仍嚴(yán)重超標(biāo)的棒材、ｈ型鋼、初軋開坯等3種鐵鱗,不作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。
工業(yè)化生產(chǎn)試驗(yàn)所選用的倒焰窯的基本尺寸為:直徑4.8ｍ,容積20ｍ3。共進(jìn)行了兩窯實(shí)驗(yàn)。為了準(zhǔn)確反映不同鐵鱗對(duì)海綿鐵質(zhì)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(shí)驗(yàn)工藝參數(shù)是在借鑒兄弟廠家比較成熟的工藝指標(biāo)的基礎(chǔ)上,結(jié)合本公司原料的特點(diǎn)經(jīng)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化后制定的[2]。
*窯工藝參數(shù):還原溫度為1050-1150℃;還原時(shí)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(shí)還對(duì)還原得較好的以高線、三軋、二軋鐵鱗為原料生產(chǎn)的海綿鐵中的碳含量及還原情況進(jìn)行了分析,新軋制和庫存鐵鱗的碳含量及還原結(jié)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(shí)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(duì)還原得較好的高線、三軋、二軋鐵鱗為原料生產(chǎn)的海綿鐵中的碳含量及還原狀況進(jìn)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(yàn)結(jié)果分析
本次實(shí)驗(yàn)主要對(duì)海綿鐵中的鐵含量進(jìn)行分析。從表3、表4結(jié)果看,高線普碳、三軋線材、二軋中型材所產(chǎn)鐵鱗在對(duì)應(yīng)的工藝條件下能生產(chǎn)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(dá)到還原終點(diǎn)而出現(xiàn)夾生。從表5、表6結(jié)果看,高線普碳、三軋線材、二軋中型材所產(chǎn)庫存鐵鱗在改變后的工藝條件下能生產(chǎn)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(shí)間延長而過燒滲碳,導(dǎo)致海綿鐵出格。此外試驗(yàn)結(jié)果還顯示,中板、初軋鐵鱗不能用作生產(chǎn)海綿鐵的原料。
我們還將本實(shí)驗(yàn)兩窯次中合格海綿鐵經(jīng)精還原工序（破碎—磁選—精還原—解碎—磁選—分級(jí)合批）處理,其精還原鐵粉的化學(xué)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(chǎn)出化學(xué)成分合乎生產(chǎn)要求的還原鐵粉。
4.3 馬鋼鐵鱗選擇的原則
通過上述試驗(yàn)結(jié)果分析,我們認(rèn)為:為了保證馬鋼鐵粉項(xiàng)目投產(chǎn)后的質(zhì)量,對(duì)馬鋼鐵鱗的選擇應(yīng)遵循以下原則:
（1）鐵粉生產(chǎn)宜選用高線、三軋、二軋等熱軋沸騰鋼鐵鱗為原料;
（2）針對(duì)目前同種鋼材軋制量減少的特點(diǎn),要嚴(yán)格注意鋼種變化,不符合要求的鐵鱗嚴(yán)禁收集;
（3）露天*存放的鐵鱗易受污染,因此用于海綿鐵生產(chǎn)的鐵鱗應(yīng)及時(shí)從軋制現(xiàn)場收集至原料堆放棚;
（4）對(duì)于部分庫存鐵鱗,應(yīng)制定相應(yīng)的工藝制度單獨(dú)處理,這樣才可生產(chǎn)出合格的海綿鐵。
5 結(jié)論
（1）經(jīng)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(shí)間50ｈ的工藝條件下,可生產(chǎn)出合格的海綿鐵;
（2）對(duì)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(shí)間56ｈ的工藝條件下,亦可產(chǎn)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(jìn)行精還原處理,所得還原鐵粉化學(xué)成分符合生產(chǎn)要求。
參考文獻(xiàn)
[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(xí)等.粉末冶金工藝學(xué)[ｍ].北京:科學(xué)普及出版社,1995.14-40.