本發(fā)明屬于冶金材料工程領(lǐng)域，特別涉及一種提高水霧化鐵粉或鋼粉細粉率的方法。
背景技術(shù)：
：鐵粉和鋼粉的生產(chǎn)歷來在粉末冶金工業(yè)中占有重要地位，其生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品種類、質(zhì)量和產(chǎn)量直接影響粉末冶金工業(yè)的發(fā)展。在粉末冶金
技術(shù)領(lǐng)域：
中，霧化法制取金屬粉末是一種現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝。自1965年美國A.0.Smith公司率先以工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)水霧化鐵粉以來，由于水霧化鐵粉生產(chǎn)工藝的高靈活性和工業(yè)化生產(chǎn)潛力大，世界各工業(yè)國家紛紛采用和發(fā)展了水霧化鐵粉和鋼粉的生產(chǎn)工藝，并形成規(guī)模經(jīng)濟生產(chǎn)。水霧化法是通過高速、高壓的水流作為霧化和冷卻介質(zhì)，快速撞擊熔融鐵水或鋼水，從而引起液流破碎的制粉方法。制粉方式主要是高壓水流從環(huán)縫噴嘴或V型噴嘴噴出呈倒錐狀，同時，液流自由下落，在錐頂角處被水流擊碎制得粉末。雖然這樣可以大批量穩(wěn)定生產(chǎn)鐵粉或鋼粉，但是粉末粒度較大，高壓水動能轉(zhuǎn)化率不高。有研究表明：在水霧化過程中，只有1％高速水流的動能轉(zhuǎn)化為破碎鐵粉或鋼粉的表面能，粉體粒度很難進一步細化，冷卻速度很難再提高。當今粉末冶金技術(shù)要求制取性能更優(yōu)越的鐵粉或鋼粉，如粉體粒度更細，分布更窄，球形度更高。采用超聲波技術(shù)或高壓水噴槍設(shè)計是當今生產(chǎn)超細鐵粉或鋼粉的主要手段，但質(zhì)量和價格不能滿足市場需求，其原因是工藝參數(shù)難以控制，產(chǎn)品成品率不高?，F(xiàn)有的研究中有通過提高霧化水流壓力和流量、提高鐵水或鋼水的過熱度、輸液管的內(nèi)徑和突出長度等措施來細化鐵粉或鋼粉粒度。很少有人在霧化介質(zhì)方面做工作，中南大學(xué)的研究者在氣霧化制備金屬或合金粉末時，不改變霧化壓力向霧化氣體中加入鹽增大氣體密度提高氣體沖擊力，同時，鹽的線膨脹系數(shù)小在高溫易爆裂，以達到細化金屬粉末目的。該方法的缺點成形后金屬粉末中殘余鹽很難完全洗凈，這會對后續(xù)粉末冶金壓實密度有影響，再者，由于鹽溶于水，所以不適用于制備水霧化鐵粉或鋼粉。技術(shù)方案本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種提高水霧化鐵粉或鋼粉細粉率的方法，在普通水霧化制備鐵粉或鋼粉條件下，不需要提高高壓水的壓力和流量，只需改變霧化和冷卻介質(zhì)水 流沖擊動量，就可以大幅度提高鐵粉或鋼粉細粉率，并使粉末粒度分布更窄，經(jīng)濟成本較為低廉。一種提高霧化鐵粉或鋼粉細粉率的方法，氧化鐵皮制成氧化鐵皮粉末后，將氧化鐵皮粉末裝入發(fā)送罐，鐵皮粉平均粒度D50≤4～6μm；采用高壓氣流將氧化鐵皮粉末輸送到霧化器中，氧化鐵皮粉末的流量為1.8～4.2kg/min；高速的粉末在高壓水中迅速分散，并隨水流從霧化器的噴嘴處噴出，擊碎從水口下落中的鐵水或鋼水制得鐵粉或鋼粉，然后利用還原氣體還原鐵粉或鋼粉中氧，還原氣體采用氫氣或氫氣與氮氣混合氣體，還原溫度為300～500℃，還原時間20～40min，從而制得純度高、粒度小及分布窄鐵粉或鋼粉。高壓氣流壓力為0.4～0.8Mpa，高壓水霧化壓力為115～120Mpa。本發(fā)明的有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制得的鐵粉或鋼粉粒度更細且粒度分布更窄。鐵皮粉分散于高壓高速的水流中，在與鐵液流或鋼液流相碰撞，一方面提高能量轉(zhuǎn)化率和霧化效率，另一方面，鐵皮粉微小顆粒作為液滴形核中心，縮短液滴凝固時間以避免液滴凝固過程中長大，細化了鐵粉或鋼粉粒度。制得鐵粉或鋼粉粒度小且分布均勻，省去了進一步破碎工序。本發(fā)明采用的鐵皮粉，其原料來源廣泛，制備方法簡單，價格便宜，后續(xù)還原方法也簡單易行，所以應(yīng)用該方法制備鐵粉或鋼粉經(jīng)濟成本較為低廉。具體實施方式下面通過一些實施例對本發(fā)明進一步說明。采用軋鋼時產(chǎn)生氧化鐵皮為原料，經(jīng)行星式球磨機磨成粉末，將鐵皮粉裝入發(fā)送罐內(nèi)，以壓縮空氣或高壓惰性氣體(N2)作為粉末的載流氣體，將粉末輸送至限制型環(huán)縫霧化器中，高壓高速鐵皮粉與高壓水匯流從噴嘴噴出將鐵水流或鋼水流擊碎制得鐵粉或鋼粉，制得的鐵粉或鋼粉在還原裝置由還原氣體還原粉末中的氧。本實驗采用的鐵皮粉平均粒度D50為4～6μm?？諝鈮嚎s機輸送高壓氣流壓力為0.6Mpa，空氣流量為3.5m3/min；高壓水霧化壓力為115～120Mpa，流量為180～200m3/min。鐵水過熱度為450～500K，液流直徑為5～7mm。氧化鐵皮粉末的流量為1.8～4.2kg/min；還原氣體是氫氣，還原溫度為450℃，還原時間30min。表1為鐵水經(jīng)正常水霧化工藝和水粉混合霧化工藝所得粉末粒度的比較，表2是兩種工 藝所制得的粉末粒度分布的比較。在兩種工藝對比試驗中，鐵水的過熱度，液流直徑和噴嘴相同，水粉混合霧化制得的鐵粉平均粒度D50為23.62μm，粒度分布在15.18μm～62.22μm之間，原來水霧化制得的鐵粉平均粒度D50為63.55μm，粒度分布在55.08μm～180.56μm之間，兩者平均粒度相差39.93μm，后者粒度分布區(qū)間遠大于前者的粒度分布區(qū)間。因此，水粉混合霧化工藝制得的粉末粒度更細，粒度分布較窄。表3給出了兩種工藝條件下鐵粉經(jīng)氫氣還原后殘余氧含量T.O，由分析結(jié)果可知，兩種工藝下的鐵粉經(jīng)氫氣還原后總氧含量相差不大。一般來說，氧化鐵皮粉末流量和流速取決于載流氣體流量和壓力，也就是說，載流氣體流量和壓力越大，氧化鐵皮粉末流量和流速越大，擊碎鐵水動能越大，制得的鐵粉粒度越細，但是氧化鐵皮粉末流量過大會造成霧化器中環(huán)縫噴嘴的堵塞，因此，本實驗選擇空氣壓縮機壓力為0.6Mpa，空氣流量為3.5m3/min，輸送氧化鐵皮粉末流量為4.2kg/min。表1水霧化和水粉混合霧化所得粉末粒度對比樣品名稱試樣編號平均粒度D50/μm霧化方式Fe123.62水粉混合霧化Fe263.55水霧化表2水霧化和水粉混合霧化所得粉末粒度分布(μm)比較(重量百分比，wt％)樣品編號占比10％占比30％占比50％占比70％占比95％占比100％Fe1≤15.18≤18.98≤23.62≤30.46≤43.06≤62.22Fe2≤55.08≤58.42≤63.55≤70.22≤110.21≤180.56表3兩種工藝所得鐵粉經(jīng)氫氣還原后殘余氧含量T.O/ppm樣品名稱試樣編號T.OFe155Fe262當前第1頁1 2 3