纯铁的国内外研究进展及发展趋势

纯铁作为工业生产中重要的铁基原料,因其优良性能一直以来被国内外国家广泛使用,国内外研究机构与生产企业对于纯铁高纯化发展研究工作高度重视。 介绍了我国对不同类别的纯铁牌号、规格、成分含量的规定,以及生产中工业纯铁主要冶炼方式和国内外研究人员对超高纯铁制备技术的探索成果。分析了国内太钢、鞍钢、邢钢等企业大规模生产工业纯铁的工艺流程,并将我国企业与日本JFE公司生产的工业纯铁进行对比分析。指出纯铁高纯化的发展趋势,电渣重熔技术、空间电泳提纯技术的发展给纯铁高纯化研究注入了新的活力。     

关于高纯铁生产的研究

以由铁精矿粉直接还原出来的海绵铁为原料，以非真空尖炉和真空感应炉为冶炼设备，对纯铁的冶炼工艺进行了研究与试验。通过试验，找出了最佳冶炼工艺，研制出了纯度达到日本电解铁Ｆ级水平的高纯铁。     

电解法制备高纯铁的工艺研究

研究了以净化后的高纯硫酸亚铁溶液为电解液,以钛板为阴极,钛涂钌材料为阳极,以电解法制备高纯铁.考察了电解液初始pH、溶液初始Fe2+质量浓度、电解温度、电流密度等因素对阴极产品的影响.结果表明:在电解液初始pH为3～4、Fe2+质量浓度为90～100 g/L、电解液温度80℃左右、阴极电流密度15～15.5A/dm2条件下,电流效率较高,可以获得表面质量较好的高纯铁产品.     

晶粒取向纯铁研究现状及技术分析

 晶粒取向纯铁是一种具有(110)[001]织构的电磁纯铁,因具有高饱和磁感应强度、低矫顽力的直流磁性,常被用于制作磁屏蔽、电磁铁,特别是高磁场下工作的变压器和电机。总结了国内外研究及生产晶粒取向纯铁的技术情况,分析了不同研究者及生产厂家的生产技术特点。综合目前关于晶粒取向纯铁的报道,其磁感应强度[B800＝]1.80～1.91 T,仅新日铁的几篇专利[B800]达到1.92～2.03 T,相比纯铁的饱和磁感应强度2.16 T（纯铁理论饱和磁感应强度值）仍有较大的提升空间。同时,缺乏关于晶粒取向纯铁二次再结晶行为和抑制剂控制的系统研究。     

石墨炉原子吸收法直接测定生铁及高纯铁中Mn

试样用ＨＣｌ处理，以ＨＮＯ３为介质测定，方法的灵敏度：０．５９μｇ／１／１％Ａ，检出限５．７μｇ／ｌ，测定范围０．０００５－０．００５％。     

Ce对00Cr17高纯铁素体不锈钢再结晶及晶粒长大的影响

利用显微硬度计、金相显微镜、差热分析仪和XRD研究了稀土元素Ce对00Cr17高纯铁素体不锈钢再结晶及晶粒长大的影响.结果表明,00Cr17钢中加入Ce降低了再结晶温度,促进了再结晶的发生.主要是由于微量Ce固溶到00Cr17钢中引起晶格畸变,增加了冷变形储存能,从而增大了00Cr17钢的再结晶驱动力.00Cr17钢中加入Ce增加了晶粒长大激活能,减小了晶粒生长指数,阻碍了00Cr17钢的晶粒长大,这是由于Ce偏聚到晶界,增大晶界运动的阻力.     

高纯铸造生铁有害元素的脱除与控制

由于高性能铸铁件要求铸造生铁有较高的纯净度,对铸造用高纯生铁有害元素的炉外脱除进行了理论分析,研究发现:Ti,Al可在炉外处理过程中较容易地氧化脱除;而若要把B,Mn,V,Cr,P等元素氧化脱除至较低水平,不仅要在炉外脱除时控制脱除条件,同时也要在高炉冶炼中抑制这些元素进入铁水。对高炉冶炼和炉外处理过程中B,Mn,V,Cr,P脱除情况进行综合分析,冶炼每吨铁水入炉原料中这些元素的质量要控制在如下水平:硼小于2.0 kg,锰小于5.0 kg,钒小于1.9 kg,铬小于1.9 kg,磷小于2.0 kg。     

纯铁纯度对其再结晶织构及晶粒Schmid因子的影响

 为了研究纯铁纯度对其再结晶织构及Schmid因子的影响,以商业的2N8、3N5纯铁和实验室制备的4N级公斤级高纯铁为原料,通过退火再结晶和EBSD研究了2N、3N、4N纯度纯铁再结晶织构特征和晶粒的Schmid因子。结果表明,2N8、3N5和4N3纯铁的晶粒组织均为等轴铁素体,残余应力少、位错密度低,样品再结晶完全。其中,2N8和3N5纯铁的织构呈现出相同的分散分布特征,而4N3高纯铁织构特征集中,随机织构较少。ODF图和取向线分布密度进一步表明,2N8和3N5纯铁具有相似的α织构{hkl}〈110〉和γ织构{111}〈uvw〉特征及变化趋势,即两者都在α取向线的{111}〈110〉取向具有较高的分布密度和γ取向线密度随φ₁的增大而有降低;而4N3高纯铁具有〈113〉|X和γ织构特征,且包含利于材料力学性能各向异性的{332}〈113〉织构,另外,其γ取向线密度随φ₁的增大逐渐升高,直至{111}〈112〉取向密度高于2N8和3N5纯铁。晶粒Schmid因子及其频率分布直方图结果表明,2N、3N、4N纯铁均存在低Schmid因子晶粒被高Schmid因子晶粒包围的现象,且在{110}〈111〉、{112}〈111〉和{123}〈111〉这3个滑移系下晶粒Schmid因子总和平均值为0.467(4N3)＞0.461(3N5)＞0.459(2N8),呈现出纯铁晶粒Schmid因子总和平均值随纯度增大的趋势;根据Schmid定律可知,4N3纯铁的织构特征最有利于其变形。综上所述,在本工作中,随着纯铁纯度由2N8提升至4N3,样品中杂质原子减少,促进了4N3高纯铁产生强烈的〈113〉|X和γ织构特征以及利于材料力学性能各向异性的{332}〈113〉织构,增大了其晶粒Schmid因子总和平均值。     

Cause of stamping cracks in pure iron magnetic shielding covers

This study explores reasons for the random occurrence of stamping cracks during the production of pure iron magnetic shielding covers.Scanning electron microscopy and energy spectrum are used to observe cracks within parts,and results show significant brittle fracture morphology with chunks of manganese silicate and aluminum silicate inclusions present in the fracture surface.The chemical composition,mechanical properties,and microstructure are also analyzed for a corresponding batch of cold rolled pure iron sheet.The oxygen content of the material is found to be high,resulting in the random distribution of a large amount of long chain manganese silicate and aluminum silicate inclusions along the rolling direction,which corresponds to inclusions found on the fractured surface.The stamping cracks are thus assumed to be caused by the randomly distributed chain of inclusions within the cold rolled sheet.It is suggested that the amount of deoxidizer used should be more carefully controlled to decrease the inclusion contents and to thus avoid the recurrence of such defects.     

高纯氧化镥中痕量铁的富集及测定研究

采用吡咯二硫代氨基甲酸铵（APDC）沉淀富集高纯氧化镥中痕量的铁,再将沉淀溶于甲基异丁基酮（MIBK）溶液中,分离富集后的溶液用石墨原子吸收法直接测定.当盐酸酸度控制在0.4 mol/L,加2%APDC溶液2 mL,沉淀放置时间为15 min,选取石墨炉原子吸收光谱仪的灰化温度1100℃,原子化温度2300℃时,铁的测定效果最佳.铅、镍、铬、钴、铜等基体元素对铁的测定基本无干扰.该方法具有较好的精密度和准确度,相对标准偏差为4.5%,加标回收率在94.0%～108.0%之间.     

纯铁药型罩材料的动态应力-应变行为

利用Hopkinson杆技术对经930℃下退火2h的纯铁药型罩材料进行了冲击压缩实验,测定了该材料在不同应变率下的动态应力-应变关系.借助光学显微镜对变形后纯铁的组织进行了观察,研究了在不同应变率下变形过程中纯铁的组织演变和动态应力-应变行为.研究表明:在650~3850s^-1的应变率范围内,纯铁药型罩材料有显著的孪生变形,发生了明显的应变强化和应变率强化效应,且最大应变也随应变率的提高而增加;在高应变率冲击下,孪生和滑移是纯铁的主要塑性变形机制,也是纯铁高应变率增强增塑的主要机制.     

纯铁中间层对热轧不锈钢复合板性能的影响

 为了减少不锈钢和碳钢热轧复合时结合界面形成脆性化合物,提高复合板的力学性能,在轧制温度为1 000、1 100及1 200 ℃,压下量约为70%的条件下,进行了添加不同厚度纯铁中间层的真空热轧复合试验。通过光学显微镜、SEM观察以及拉伸试验等,研究了纯铁中间层对复合板界面微观组织和拉伸性能的影响。结果表明,当加入不同厚度纯铁中间层时,同温度下不锈钢/碳钢复合板拉伸性能都有不同程度的提高。并且在小于70%压下量下,2 mm厚度的纯铁中间层可以完全阻止碳钢中的碳元素向不锈钢侧扩散,避免了碳铬化合物的形成,使结合界面的组织得到改善,力学性能得到提高。     

二次硬化钢用纯铁的冶炼技术

介绍了二次硬化钢用高纯度纯铁的冶炼技术,阐述了超低磷、低硫、低硅、低锰、低铝、低钛纯铁的冶炼控制方法.     

高锰铁水冶炼高碳钢的工艺探讨

根据C-P选择性氧化的热力学方程和试验结果,探讨了冶炼高碳钢的一些规律,认为:冶炼高碳钢合适的供氧制度是"高→低→高→低"的氧压和枪位操作;合理的造渣制度是双渣法操作及其合适的倒渣量;并提出了合理渣系的规范值.