烧结工艺介绍

烧结工艺介绍（精选6篇）

篇1：烧结工艺介绍

烧结自动化工艺介绍

高炉炼铁所使用的主要含铁原料是烧结矿。近几年，我国生铁产量不断上升，烧结矿用量大幅增加，提高烧结矿的质量、降低消耗、节约能源、保护环境在烧结生产中显得越来越重要，也是烧结生产工艺技术发展的永恒的课题和方向。

一、中国烧结技术发展情况

1、建设现代化混匀料场，优化用料结构

一大批钢铁企业建立了现代化的原料厂，进口粉矿的使用改善了烧结用料，使含铁原料得到了优化，所生产的烧结矿不但产量高、质量好，环保也有所改善，工序能耗也低。

2、小型烧结设备向大型化转变

烧结机大型化已普遍受到认同，新上烧结机普遍大型化，小型烧结机大都延长扩大面积或淘汰。、一般的混匀制粒到强化混匀制粒的转变

混合制粒时间的延长，由传统的一混和二混30 ～ 60 S 和50 ～80 S延长至120 S 和 180 S，有的甚至增加三段混合，混合制粒时间高达480 S 以上。并多方面采取强化制粒措施，增加石灰用量，烧结粉尘预先制粒，添加各种增效节能添加剂，在混合机进出口料端设导料板和挡圈并安装强化造球挡料板，采用含油尼龙衬板和雾化喷水等提高了混合料 的成球率和小球强度，混合料透气性大为提高，为厚料层烧结创造了条件。

4、酸性及自熔性烧结矿向高碱度烧结转变

由于高碱度烧结矿还原性能及强度好，从1979年初，高碱度烧结矿的技术在全国得到推广。以高碱度烧结矿为主搭配部分酸性炉料(球团矿、块矿)已成为我国公认的高炉合理的炉料结构。

5、薄料层向厚料层的转变

1985年以前，重点钢铁企业烧结厂的料层厚度为220 ～ 250 m m，生产采用薄铺块砖的方针。烧结矿强度及环保差，工序能耗高达105 kg／ t(标煤)，1985年以后，随着烧结新技术，如球团烧结法、配加合理的生石灰用量及生石灰消化技术、预热混合料、各种增效节能添加剂等的实施，提高了料层的透气性，为厚料层烧结提供 了条件和保障。

目前，我国厚料层烧结已达到国际最先进的水平。尤其是莱钢烧结机，烧结机布料厚度已高达到 750～800 m m，居国际和国内领先水平。

6、生产热烧结矿向冷烧结矿的转变

1970 年以前，我国烧结机大部分生产热烧结矿，不能生产冷烧结矿，主要原因是烧结矿冷却设备不过关。1985年以后，解决了大型烧结机的冷却设施，实现了烧结矿的冷却。烧结矿冷却的实现，解决了烧结矿的整粒筛分，为烧结机采用铺底料创造了条件，也为高炉长寿、高产奠定了基础。

7、低品位烧结矿向高品位烧结矿的转变

1998年以前，我国重点钢铁企业烧结厂烧结矿的品位仅为52％左右。近几年，由于进口高品位矿增多和国内精粉品位的提高，烧结矿品位逐步提高，已达54％以上，不少烧结 厂达到 58％ ～ 60％，烧结矿FeO 和Si O下降。有的厂已实现高铁低硅的烧结法。

8、烧结机低作业率向高作业率的转变

1985年以前，我国烧结机作业率较低，重点钢铁企业烧结厂和地方骨干企业烧结厂作业率仅为 79．26％和73．85％。1989年以后 由于普遍采用了新型结构和材质的没备，管理和操作水平的提高，烧结机的作业率普遍提高，烧结机的产能得到有效发挥。

9、人工操作向高度自动化转变

1970年以前，我国烧结厂的操作如人工跑盘配料、烧结机速度和点火温度的控制、混合料水分的控制等全凭简单的仪表和人工操作，稳定性很差。而目前新建和改扩建的大型和中型烧结机几乎都采用了较为完善的过程监控和控制项目，并采用计算机系统对全厂的生产过程自动进行操作、监视 控制及生产管理。有些厂还采用了模糊控制系统技术，人 工智能也在开发之中。

10、机械除尘向高效除尘的转变

烧结烟气除尘和环境除尘设备实现由多管或旋风除向高效布袋除尘和干式电除尘的转变，除尘效率大大提高，高达99％以上，环保大为改观。

11、中温废气由不可回收利用向回收利用的转变

1980年以前，我国烧结生产中产生的中温废气主要是环冷机、带冷机冷却烧结矿产生的中、低温废气，一般直接排放不回收利用。1985 年后相继建成了一批余热回收装置，有用于点火保温炉做助燃风的，有用于热风烧结的，有用于生产热水或蒸汽的，虽然起步较晚但有起色，经济效益显著。

二、烧结的概念

烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将各种粉状含铁原料，配入适量的燃料和熔剂，加入适量的水，经混合和造球后在烧结设备上使物料发生一系列物理化学变化，将矿粉颗粒黏结成块的过程。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。

三、烧结工艺流程介绍

1、铁矿粉造块的目的：

◆综合利用资源，扩大炼铁用的原料种类。

◆去除有害杂质，回收有益元素，保护环境。

◆改善矿石的冶金性能，适应高炉冶炼对铁矿石的质量要求。

2、铁矿粉造块的方法：烧结法和球团法。

3、铁矿粉造块后的产品：分别为烧结矿和球团矿。（供高炉炼铁生产的主要原料）

4、目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如下图所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。

5、烧结的原材料准备:

含铁原料：含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。

熔剂：要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。

燃料： 主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。

6、烧结的配料与混合: 配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。

配料方法：质量配料法，即按原料的质量配料；通过电子计量设备，按一定比例配兑原材料。

混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。

混合的方法：加水润湿、混匀和造球。根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。一次混合的目的：润湿与混匀，当加热返矿时还可使物料预热。二次混合的目的：继续混匀，造球，以改善烧结料层透气性。用粒度10～Omm的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，采用一次混合，混合时间约50s。使用细磨精矿粉烧结时，因粒度过细，料层透气性差，为改善高炉透气性，必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少于2．5～3min。我国烧结厂大多采用二次混合。

7、配料与混合的主要设备: 电子计量称：对放置在皮带上并随皮带连续通过的松散物料进行自动称量的衡器。主要有机械式(常见的为滚轮皮带秤)和电子式两大类。电子皮带秤是使用最广泛的皮带秤。由承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示器组成。

主要用到的自动化产品：称重传感器、速度传感器、数显表、变频器、电动机。

混合机：混合机械是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。混合机械广泛用于各类工业和日常生活中。常用的混合机械分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类。

8、烧结生产：

烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。

布料:将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业

当采用铺底料工艺时，在布混合料之前，先铺一层粒度为10～25mm，厚度为20～25mm的小块烧结矿作为铺底料，其目的是保护炉箅，降低除尘负荷，延长风机转子寿命，减少或消除炉箅粘料。铺完底料后，随之进行布料。布料时要求混合料的粒度和化学成分等沿台车纵横方向均匀分布，并且有一定的松散性，表面平整。目前采用较多的是圆辊布料机布料。

点火：点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。

点火要求有足够的点火温度，适宜的高温保持时间，沿台车宽度点火均匀。点火温度取决于烧结生成物的熔化温度。常控制在1250±50℃

点火时间通常40～60s。

点火真空度4～6kPa。

点火深度为10～20mm。

烧结：准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。

烧结风量：平均每吨烧结矿需风量为3200m3，按烧结面积计算为(70～90)m3／(cm2．min)。

真空度：决定于风机能力、抽风系统阻力、料层透气性和漏风损失情况。

料层厚度：合适的料层厚度应将高产和优质结合起来考虑。国内一般采用料层厚度为250～500mm。

机速：合适的机速应保证烧结料在预定的烧结终点烧透烧好。实际生产中，机速一般控制在1.5～4m／min为宜。

烧结终点的判断与控制：控制烧结终点，即控制烧结过程全部完成时台车所处的位置。中小型烧结机终点一般控制在倒数第二个风箱处，大型烧结机控制在倒数第三个风箱处。

例：带式烧结机抽风烧结过程是自上而下进行的，沿其料层高度温度变化的情况一般可分为5层，各层中的反应变化情况如图2—5所示。点火开始以后，依次出现烧结矿层，燃烧层，预热层，干燥层和过湿层。然后后四层又相继消失，最终只剩烧结矿层。

①烧结矿层

经高温点火后，烧结料中燃料燃烧放出大量热量，使料层中矿物产生熔融，随着燃烧层下移和冷空气的通过，生成的熔融液相被冷却而再结晶(1000—1100℃)凝固成网孔结构的烧结矿。这层的主要变化是熔融物的凝固，伴随着结晶和析出新矿物，还有吸入的冷空气被预热，同时烧结矿被冷却，和空气接触时低价氧化物可能被再氧化。②燃烧层

燃料在该层燃烧，温度高达1350～1600℃，使矿物软化熔融黏结成块。该层除燃烧反应外，还发生固体物料的熔化、还原、氧化以及石灰石和硫化物的分解等反应。

③预热层

由燃烧层下来的高温废气，把下部混合料很快预热到着火温度，一般为400～800℃。此层内开始进行固相反应，结晶水及部分碳酸盐、硫酸盐分解，磁铁矿局部被氧化。④干燥层

干燥层受预热层下来的废气加热，温度很快上升到100℃以上，混合料中的游离水大量蒸发，此层厚度一般为l0～30mm。实际上干燥层与预热层难以截然分开，可以统称为干燥预热层。该层中料球被急剧加热，迅速干燥，易被破坏，恶化料层透气性。⑤过湿层

从干燥层下来的热废气含有大量水分，料温低于水蒸气的露点温度时，废气中的水蒸气会重新凝结，使混合料中水分大量增加而形成过湿层。此层水分过多，使料层透气性变坏，降低烧结速度。

四、烧结工艺参数对烧结过程产品的影响

精矿粉是烧结的主要原料，它是选矿厂的最终产品。物理化学性能对烧结矿 质量影响最大。具体要求如下： 1．含铁量（矿石品位）

铁精矿的含铁量是衡量铁精矿粉质量的指标。精矿含铁量越高，生产出的烧结 矿含铁量也高，经济价值越高，铁精矿粉含铁量一般在55%-65%，当然越高越好。2．脉石成分及含量

要求精矿粉的脉石矿物含量要少，而和含量高一些，经济价值也会高一些。3．有害杂质

硫、磷、砷、铜、铅、锌、钾、钠。铁矿石中有害杂质含量越少越好。4．铁精矿粉的粒度

精矿粒度很细，用网目表示，小于200目的占60%以上，精矿粒度粗细与矿石 的晶粒大小有关，与磨矿生产工艺有关。

烧结用的精矿粒度不宜太细，一般小于0.074mm（-200目）的量小于80%。5．成分稳定

6．铁精矿粉的烧结性能

铁精矿粉的烧结性能对烧结过程和烧结矿的产量、质量都有十分重要的影响。了解各种精矿烧结性能，选择和搭配使用烧结性能不同的铁精矿粉，合理掌握烧结因素，是充分利用资源，达到优质高产的有效措施。

篇2：烧结工艺介绍

高炉是用焦炭、铁矿石和熔剂炼铁的一种竖式的反应炉（如图2-3）。高炉是一个竖立的圆筒形炉子，其内部工作空间的形状称为高炉内型，即通过高炉中心线的剖面轮廓。现代高炉内型一般由圆柱体和截头圆锥体组成，由下而上分为炉缸、炉腹、炉腰、炉身和炉喉五段。由于高炉炼铁是在高温下进行的，所以它的工作空间是用耐火材料围砌而成，外面再用钢板作炉壳。

1-炉底耐火材料； 2-炉壳；

3-生产后炉内砖衬侵蚀线； 4-炉喉钢砖； 5-煤气导出管； 6-炉体夸衬； 7-带凸台镶砖冷却壁； 8-镶砖冷却壁； 9-炉底碳砖； 10-炉底水冷管； 11-光面冷却壁； 12-耐热基墩； 13-基座

l图2-3 高炉的结构

在高炉炉顶设有装料装置，通过它将冶炼用的炉料（由焦炭和矿石按一定比例组成）按批装入炉内。在高炉下部炉缸的上沿，沿圆周均匀地布置了若干个风口（100m3小高炉有 8-10个，4000m3以上的大高炉则有36-42 个）。加热到1000℃以上的热风，经铜质水冷风口送入炉内，供焦炭燃烧形成高温煤气。在炉缸的底部设有铁口，可周期性或连续性地排放出液态生铁和炉渣。在风口和铁口之间还设有渣口以排放部分炉渣，减轻铁口负担。

l现代高炉采用优质耐火材料，例如炉底、炉缸部位用微碳孔碳砖，炉身下部和炉腰部位用铝碳砖或碳化硅砖，其它部位用优质高铝砖和高致密度的粘土砖等作炉衬。炉壳用含锰的高强度低合金钢制作，安装有性能好的含铬耐热铸铁、球墨铸铁或铜质立式冷却器，或铜质的卧式冷却器。

l4 工艺流程：

高炉冶炼过程是一个连续的生产过程，全过程是在炉料自上而下，煤气自下而上的相互接触过程中完成的。如图2-4所示。

l炉料从受料斗进入炉腔。在高炉底部的炉缸和炉腹中装满焦炭。炉腰和炉身中则是铁矿石、焦炭和石灰石，层层相间，一直装到炉喉。

l从风口鼓入的热风温度高达1000-1300℃，炉料中焦炭在风口前燃烧，迅速产生大量的热，使风口附近炉腔中心温度高达1800℃以上。

l由于底部焦炭很厚，燃烧不完全，因此，炉气中存在大量CO气体，在炉内造成了良好的还原性气氛，产生的CO气体在炉体中上升。同时，由于下部的焦炭燃烧产生空隙，上面的焦炭、矿石和熔剂在炉体内缓慢下降，速度大约为0.5-1mm/s。炽热的CO气体在炉内上升过程中加热缓慢下降的炉料，并把铁矿石中铁氧化物还原为金属铁，铁矿石在570-1200℃之间受到CO气体和红热焦炭的还原，形成了海绵铁。海绵铁在1000-1100℃的高温下溶入大量的碳，因而铁的熔点下降，形成了生铁。生铁的熔点约为1200℃，以液体状态滴入炉缸。矿石中未被还原的物质形成熔渣，实现渣铁分离。最后调整铁液的成分和温度达到终点，定期从炉内排入炉渣和生铁。上升的高炉煤气流，由于将能量传给炉料而温度不断下降，最终形成高炉煤气从炉顶导出管排出。1-料斗；2-大钟； 3-焦炭；4-燃料带； 5-炉渣；6-铁水； 7-渣罐；8-铁罐； 9-铁口；10-风口； 11-矿石；12-上升煤气

l图2-3 高炉治炼过程示意图

烧结工艺流程介绍2010-04-29 08:42 烧结工艺流程介绍

为了保证供给高炉的铁矿石中铁含量均匀，并且保证高炉的透气性，需要把选矿工艺产出的铁精矿制成10-25mm的块状原料。铁矿粉造块目前主要有两种方法：烧结法和球团法。两种方法所获得的块矿分别为烧结矿和球团矿。本专题将详细介绍烧结生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息，其次，我们将简要介绍球团法生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，栏目中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。

铁矿粉造块的目的：

◆综合利用资源，扩大炼铁用的原料种类。

◆去除有害杂质，回收有益元素，保护环境。

◆改善矿石的冶金性能，适应高炉冶炼对铁矿石的质量要求。

铁矿粉造块的方法：烧结法和球团法。

铁矿粉造块后的产品：分别为烧结矿和球团矿。（供高炉炼铁生产的主要原料）

一、烧结生产的工艺流程介绍：

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烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节，它是将铁矿粉、粉（无烟煤）和石灰、高炉炉尘、轧钢皮、钢渣按一定配比混匀。经烧结而成的有足够强度和粒度的烧结矿可作为炼铁的熟料。利用烧结熟料炼铁对于提高高炉利用系数、降低焦比、提高高炉透气性保证高炉运行均有一定意义。

烧结生产的流程

目前生产上广泛采用带式抽风烧结机生产烧结矿。烧结生产的工艺流程如图下所示。主要包括烧结料的准备，配料与混合，烧结和产品处理等工序。

烧结的原材料准备:

含铁原料：含铁量较高、粒度<5mm的矿粉，铁精矿，高炉炉尘，轧钢皮，钢渣等。一般要求含铁原料品位高，成分稳定，杂质少。

熔剂：要求熔剂中有效CaO含量高，杂质少，成分稳定，含水3％左右，粒度小于3mm的占90％以上。在烧结料中加入一定量的白云石，使烧结矿含有适当的MgO，对烧结过程有良好的作用，可以提高烧结矿的质量。

燃料： 主要为焦粉和无烟煤。对燃料的要求是固定碳含量高，灰分低，挥发分低，含硫低，成分稳定，含水小于10％，粒度小于3mm的占95％以上。

烧结的配料与混合:

配料目的：获得化学成分和物理性质稳定的烧结矿，满足高炉冶炼的要求。

配料方法：质量配料法，即按原料的质量配料；通过电子计量设备，按一定比例配兑原材料。

混合目的：使烧结料的成分均匀，水分合适，易于造球，从而获得粒度组成良好的烧结混合料，以保证烧结矿的质量和提高产量。

混合的方法：加水润湿、混匀和造球。根据原料性质不同，可采用一次混合或二次混合两种流程。一次混合的目的：润湿与混匀，当加热返矿时还可使物料预热。二次混合的目的：继续混匀，造球，以改善烧结料层透气性。用粒度10～Omm的富矿粉烧结时，因其粒度已经达到造球需要，采用一次混合，混合时间约50s。使用细磨精矿粉烧结时，因粒度过细，料层透气性差，为改善高炉透气性，必须在混合过程中造球，所以采用二次混合，混合时间一般不少于2．5～3min。我国烧结厂大多采用二次混合。

配料与混合的主要设备:

电子计量称：对放置在皮带上并随皮带连续通过的松散物料进行自动称量的衡器。主要有机械式(常见的为滚轮皮带秤)和电子式两大类。电子皮带秤是使用最广泛的皮带秤。由承重装置、称重传感器、速度传感器和称重显示器组成。

主要用到的自动化产品：称重传感器、速度传感器、数显表、变频器、电动机

混合机：混合机械是利用机械力和重力等，将两种或两种以上物料均匀混合起来的机械。混合机械广泛用于各类工业和日常生活中。常用的混合机械分为气体和低粘度液体混合器、中高粘度液体和膏状物混合机械、热塑性物料混合机、粉状与粒状固体物料混合机械四大类。

主要用到的自动化产品：断路器、接触器、电动机

烧结生产：

烧结作业是烧结生产的中心环节，它包括布料、点火、烧结等主要工序。

布料:将铺底料、混合料铺在烧结机台车上的作业

点火：点火操作是对台车上的料层表面进行点燃，并使之燃烧。

烧结：准确控制烧结的风量、真空度、料层厚度、机速和烧结终点。

二、球团矿生产工艺流程

把细磨铁精矿粉或其他含铁粉料添加少量添加剂混合后，在加水润湿的条件下，通过造球机滚动成球，再经过干燥焙烧，固结成为具有一定强度和冶金性能的球型含铁原料。

球团矿生产的流程：

一般包括原料准备、配料、混合、造球、干燥和焙烧、冷却、成品和返矿处理等工序，如下图所示。

球团矿的生产流程中，配料、混合与烧结矿的方法一致；将混合好的原料经造球机制成10-25mm的球状。

球团矿生产中的主要设备：

圆盘造球机：将焦炭粉、石灰石粉或生石灰、铁精矿粉混合后，输入圆盘造球机上部的混合料仓内，均匀地向造球机布料，同时由水管供给雾状喷淋水，倾斜（倾角一般为40一50°）布置的圆盘造球机，由机械传动旋转，混合料加喷淋水在圆盘内滚动成球。

主要用到的自动化产品：断路器、接触器、电动机

带式焙烧机：带式焙烧机工艺使球团焙烧的整个工艺过程——干燥、预热、焙烧、冷却都在一个设备上完成，具有工艺过程简单、布置紧凑、所需设备吨位轻等特点，为工厂缩小占地面积、减少工程量、实现焙烧气体的循环利用以及降低热耗和电耗创造了条件。

篇3：烧结工艺介绍

在功率芯片组装方面, 目前存在的主要问题是:组装后的芯片, 因底部空洞面积较多, 热阻较大, 工作时产生的大量热量无法通过有效途径传输到外壳, 从而导致工作时结温过高, 可靠性下降, 降低了功率器件的工作寿命, 甚至由于结温过高而被热击穿失效[1]。近几年来, 随着电子工业的高速发展, 真空烧结工艺开始得到广泛应用, 空洞率、热阻、连接强度、可靠性等得到显著改善, 或将成为功率芯片组装的关键技术之一。

1 烧结机理

两种不同的金属可在远低于各自熔点的温度下, 按一定比例形成共熔合金, 这个较低的温度即为它们的低共熔点。烧结工艺就是在芯片和载体 (基片或管壳) 之间放入一合金薄片 (焊料) , 在一定的真空或保护气氛中加热到合金共熔点使其熔融, 熔化成液态的合金浸润整个芯片衬底的焊接层金属和载体焊接面, 焊料与焊接层金属和载体焊接面的金属发生物理化学反应, 生成一定量的金属间化合物, 然后在冷却到共熔点以下的过程中, 通过焊料及金属间化合物将芯片与载体焊接在一起, 形成良好的欧姆接触, 从而完成芯片与载体的焊接[2]。

本文分别选用隧道烧结炉和真空烧结炉将芯片与DBC板进行焊接, 并通过X射线扫描对比分析两种工艺的空洞率, 证明真空烧结工艺的实际效果更好。

2 隧道炉烧结工艺试验

运用隧道炉加热, 在DBC板与芯片之间加入焊料片, 当焊料片受热熔化后, 借助于它对DBC板覆铜部分的相互熔融而形成金属间化合物, 实现新的合金面将芯片与DBC板牢靠地焊接在一起。试验结果如下:

图1 (a) 是隧道炉烧结温度控制曲线图;图1 (b) 是在图1 (a) 条件下, 隧道烧结炉完成的芯片背面X射线扫描图, 利用计算机得出芯片烧结后的空洞率为8.7%。

3 真空烧结炉工艺试验

试验所用真空烧结炉是一种带有快速退火功能的焊接回流炉, 是一个多用途“冷壁”工艺焊炉。腔室顶盖配有观察窗, 通过它可以对烧结过程的每一个阶段做到实时记录, 方便及时地调整温度曲线。

工艺控制过程:将芯片与DBC板置于密封良好的腔室内, 开启真空泵抽取空气 (真空度1×10-5mbar) ;然后充入氮气稀释残留的空气;再次开启真空泵抽取氮气;待真空度达到极限、腔室内基本没有残留的气体时, 充入氢气开始升温。在高温下利用氢气的还原作用, 将DBC板、焊料及芯片还原, 去除氧化物, 提高焊料的浸润率。经过一段时间的高温之后, 芯片与DBC板已经焊接在一起, 不过焊接面仍存在着不少气泡。第三次开启真空泵, 经过一段时间后, 就能将焊接面残留气泡尽可能地抽出, 从而使得芯片焊接的空洞减少, 空洞率也随之降低。

整个工艺过程可通过计算机进行编程控制, 每个程序段所用的时间、气体流量及温度都可以做到精确设定, 且操作方便。此外, 由于使用了焊料片, 做到了无助焊剂焊接, 使得烧结后的芯片可直接送至下道工序, 减少了清洗环节, 降低生产成本。试验结果如下:

图2 (a) 是真空烧结温度控制曲线图;图2 (b) 是在图2 (a) 条件下, 真空烧结完成的芯片背面X射线扫描图, 利用计算机得出芯片烧结后的空洞率只有0.52%。

4 结果分析

将上述两种不同烧结工艺的结果进行分析对比, 可以得出:

1) 烧结时间:真空烧结时间仅为隧道烧结炉时间的1/4, 大大提高了生产效率。

2) 烧结空洞率:真空烧结空洞率 (0.52%) 仅为隧道烧结炉空洞率 (8.7%) 的6%, 降低了16倍, 有效焊接面积得到显著提高。

由上述试验结果对比可知:真空烧结较隧道炉烧结工艺可获得更高质量的烧结结果, 生产效率和产品可靠性得到显著改善;且整个烧结过程完全由计算机编程做到精确控制, 避免人为操作带来的误差。

5 结束语

随着半导体生产制造工艺的不断改进, 真空烧结工艺及相关设备必将日益更新和完善, 取得更为广泛的认可和市场应用, 然而影响功率芯片烧结质量的因素还有很多, 有待我们去进一步认识和探索。

参考文献

[1]张世伟.真空烧结在电子组装中的应用技术[J].电子工艺技术, 2011 (3) :36-39.

篇4：烧结工艺介绍

关键词： 冶金过程；工艺质量；烧结焊剂；凹坑；控制

中国分类号： TG423

Abstract： The metallurgical processes， welding arc behavior and usability quality control of fluorine basic type sintered flux were discussed. The results show that the silicon reduction reaction and manganese oxidation reaction in the drop reaction zone is the main. The carbon monoxide gas produced in the crystal part of molten pool is an important reasons of appear porosity or press hole inevitably in the weld metal. The arc shape of submerged arc welding should belong to the continuous and inactive type， and drop transfer is a typical flux wall guided transfer form. The water effects in the flux among many factors producing weld press hole are internal factors， and the other parameters influences are external factors. The control method taking reduce press hole tendency as a target is reasonable ， and its pertinence is clear.

Key words： metallurgical process； usability quality； sintered flux； press hole； control

0 前言

氟碱型烧结焊剂在埋弧焊工艺发展道路上，经历了逐渐被认可而后满意的工程应用过程，近年来所占焊材市场份额越来越多。然而并不是在所有的情况下该焊剂均能适应工程需求，在一些情况下，焊缝压痕、凹坑敏感性比较大，与个别牌号焊丝匹配时还出现熔敷金属抗拉强度偏低、不达标等现象。上述工艺质量问题的出现与焊剂的冶金过程相关，而焊剂的冶金过程亦与埋弧焊的电弧特性及熔滴过渡密不可分。迄今为止，介绍埋弧焊电弧和冶金特性较经典的文献，也仅限于上世纪80年代出版的有数几本[1-3]，进入本世纪以来，具有创新理论的相关文献甚少。为此，本文特意将氟碱型烧结焊剂（SJ101）的冶金过程、电弧行为与焊剂的工艺质量相联系，探讨焊剂的工艺质量影响因素和控制方法。该项研究对深入了解烧结焊剂的冶金机理，合理选用焊剂和匹配工艺，乃至开启焊剂性能改进新思路，具有一定的参考意义和实用价值。

1 氟碱型烧结焊剂的冶金过程

1.1 电弧空腔内的冶金过程

表1列出了埋弧焊试样的焊丝和熔敷金属化学成分实测结果。其中，试验条件：I=550～620 A，U=28～30 V，可以看出，与焊丝成分相比，熔敷金属成分中的Mn和C的含量减少了，而Si的含量增加了（P和S含量也有变化）。这是由于在氟碱型渣系中含有少量的SiO2。在熔滴反应区可能发生了下列反应：

上述3式均属于渗硅反应，但（2）式是典型的渗Si增氧反应，（3） 式是熔滴中的碳与熔渣中的SiO2反应可能生成CO气体。（1）式是焊丝中锰元素的氧化烧损反应，由于焊剂渣中加入（MnO）较少，锰的过渡系数通常不高，约为0.60左右，可以反映Mn氧化反应进行的激烈程度。

在熔滴反应区，主要是渗硅氧化和锰元素的氧化烧损反应，而且进行得比较激烈。在熔池反应区，上述反应也可能进行，但反应的激烈程度可能较弱。埋弧焊电弧空腔内充满了焊丝、焊剂熔化和加热后产生的气体（含金属和非金属矿物蒸汽）。

1.2 熔池反应区的冶金过程

在熔池金属与熔化的熔渣间进行下列冶金过程：式中 [FeO]——平衡时FeO在熔池金属中的浓度；

（FeO）——平衡时FeO在熔渣中的浓度；

L （T ） ——分配常数，其数值决定于温度、溶质FeO、熔池和熔渣两相的物理特性。

熔渣中的（FeO）向熔池金属中[FeO]转移，即发生：[FeO]←（FeO）过程，此为扩散氧化。该过程使熔池金属氧化，含氧量增加。熔池金属中的[FeO]向熔渣中（FeO）转移，即发生：[FeO]→（FeO）过程，此为扩散脱氧。该过程使熔池金属含氧量减小，熔池金属被脱氧。

在熔池反应区，或熔池的后部，温度较低，有利于扩散脱氧[FeO]→（FeO）过程的进行。虽然氟碱型焊剂熔渣中（FeO）较少，但氟碱型焊剂熔渣的分配常数L （T ）比酸性焊剂熔渣的小，因此该渣系焊剂的扩散氧化倾向比较大，焊剂对铁锈、氧化皮敏感。同时，氟碱型焊剂熔渣中（SiO2）较少，难以与熔渣中（FeO）生成复合化合物，实现扩散脱氧[FeO]→（FeO）过程的可能性很小。

需要指出的是，在熔池的结晶部分可能发生下列反应：

这是该类烧结焊剂焊缝中不可避免地出现气孔或压坑的重要原因。

2 氟碱型烧结焊剂的电弧行为与工艺质量

2.1 电弧形态和熔滴过渡形态

2.1.1 电弧形态

埋弧焊的电弧是掩埋在焊剂之中燃烧的如图1所示，从外部看不到电弧发出的弧光和电弧形态。早期有文献[1]探讨过该种焊接方法的电弧现象。认为电弧是在焊丝周围熔渣围成的“空腔”内燃烧，而且弧柱的一部分侧壁直接与熔渣接触，亦即弧柱部分地被熔渣构成的外壁所包围。因为受到电弧加热的焊剂要产生一些气体，以及熔池金属本身含有的碳与氧结合放出CO气体，因此可以想象在电弧区附近的气体行为是活跃的。但是埋弧焊电弧与气体中的电弧有本质上的差异。实心焊丝CO2 气保护焊时，电弧是在焊丝端头整个截面上产生的，同时熔滴在短路过渡瞬间会出现电弧瞬间熄灭现象，因此实心焊丝的电弧形态属于活动、断续型。而埋弧焊丝熔滴的过渡是沿“空腔”的渣壁向下滑落的，并未出现电弧瞬间熄灭现象，因此该类焊接方法的电弧形态应属于连续、非活动型。

2.1.2 熔滴过渡特性

埋弧焊电弧在焊剂空腔内燃烧，虽然电弧的引燃可能是短路过程，且短路时间非常短，但焊丝熔化金属的过渡方式却排除了短路过渡形态。文献[1]认为，埋弧焊中电磁收缩效应的作用力很大，相信其焊丝端部熔化金属是以颗粒状过渡的。X射线高速摄影观察表明，埋弧焊大部分熔滴呈渣壁过渡形态[3]。所谓渣壁过渡是指脱离焊丝末端的熔滴，沿空腔内壁滑落进入熔池的过渡方式（图2）。一般低速焊时，熔滴沿电弧前面渣壁过渡较多，焊接速度加快后，熔滴沿电弧后面渣壁过渡较多。此外，亦不排除少数熔滴以滴状直接过渡。熔滴的大小和过渡频率可能受到焊接电流和焊剂特性的控制，进而影响焊缝的成形等工艺质量。

2.2 工艺参数对焊剂工艺质量的影响

埋弧焊的电参数直接控制“空腔”内的电弧及熔滴过渡行为，进而影响它的焊接冶金过程和工艺质量。表2是在已给参数（I=450 A， U=30 V， ν=23 m/h， 焊丝伸出长度= 25 mm，电源极性：直流反接，焊剂厚度=25 mm，焊剂粒度：标准粒度）基础上，单参数变化时焊剂工艺质量试验结果。可以看出，在本文试验条件下（试验用参数幅度变化有限），焊接电流增大时主要影响焊缝余高量增高，电流过大还使焊缝压坑敏感。这是因为电流过大后熔滴细化，携带进入熔池的氢总量增多，同时熔深过大使熔池中气体逸出路径增大所致。电弧电压升高时电弧长度变长，电弧飘移不稳，由于电弧空腔受到焊剂保护，表面氧化色变化并不大，熔深减小、熔宽增大，有利于气体逸出，熔滴不被细化亦是压坑不太敏感因素之一。焊接速度增大时主要使熔宽变窄，若是速度过快时，熔池存在时间太短了，熔池中气体逸出条件恶化（尤其是熔池边缘气体逸出困难），很容易出压坑。焊丝伸出长度太长时，电阻热使焊丝熔化速度加快，焊缝余高增大，但对压坑影响不明显，这是因为焊丝伸出长度在有限范围变长，没有增大熔池中氢含量，也没有恶化氢的逸出条件。焊剂堆高厚度增大时，对工艺指标影响不太明显，但过厚时透气性受到阻碍，使焊缝压坑敏感。焊剂含水量升高时熔滴气爆干扰电弧使电弧不稳、弧气氧化使渣中氧化亚铁剧增使脱渣变差、表面氧化色加重、进入熔池的水分使焊缝压坑剧增。

焊剂粒度对工艺质量的影响较复杂。为了掌握焊剂粒度配比对工艺性的影响规律，采用直径φ4 mm的H08A焊丝和SJ101焊剂，在20 mm厚Q235钢板制成90°十字接头船形位置角接头上施焊，焊机型号为MZ-1000，直流反接，用三种焊剂在不同的焊接规范下施焊：①号焊剂为市售的SJ101烧结焊剂，虽说粗细粉混合，但该焊剂细粉较多；②号焊剂是把①号焊剂用20目筛子过后留在筛子中的较粗的焊剂；③号试样是把①号焊剂用20目筛子过后的细粉焊剂。试验结果见表3。可以看出，焊剂粒度对电弧稳定性、焊缝成形，以及脱渣性的影响并不明显，主要对焊缝中的压坑有影响。含有较多细粉的①焊剂对焊缝凹坑敏感；减少或去除细粉后的焊剂焊缝中的凹坑明显减少；全部为细粉的焊剂焊缝有凹坑，但比混合粉凹坑少；全细粉大电流焊接反而不出凹坑；全粗粉大电流焊接也不出凹坑。

含有较多细粉的焊剂对焊缝凹坑敏感的试验结果，与文献[1]中“全部为细粉焊剂时，具有较小的堆积密度，焊剂颗粒间空隙反而较多，其透气性较好”的观点不一致。原因是，在这种情况下，可能破坏了焊剂应有的粒度搭配及分布，致使焊剂的透气性变差。大电流焊接时，电弧空腔体积较大，不仅熔池存在时间相对较长，而且空腔内冲出的气体压力增大，无论全细粉焊剂或全粗粉焊剂的透气性都可能得以改善，焊缝表面凹坑倾向减小。不难看出，为了控制焊剂粒度对凹坑的影响，所用焊剂颗粒度大小比例要适度，搭配应均匀。大小粒度数量比例不当时反而使堆积密度增加，把颗粒间的空隙填死，堵住气体排出的通道，使焊缝表面产生凹坑的机会增加。不仅如此，焊剂颗粒度与焊接电流的匹配关系也是控制凹坑产生的可调因素。

从以上工艺参数对焊缝质量指标的影响看，主要的问题是焊缝中压坑倾向。其中影响最突出的参数首推焊剂中的水分，可以说，焊剂中水分的增大对应着压坑倾向的直线上升。其次是焊剂的粒度及粗细粉比例对压坑倾向的影响，情况比较复杂。再其次是焊接速度的影响。就压坑产生原理而论，焊剂中水分是内因，其他参数是外因。对脱渣性影响较为明显的是焊剂中的水分，然有文献报道[4]，焊接参数匹配不当也会影响脱渣性。

3 氟碱型烧结焊剂工艺质量的控制

氟碱型烧结焊剂涉及的工艺质量包括稳弧、成形、脱渣、焊接缺陷，以及熔敷金属化学成分、力学性能等方面。论文重点探讨用户反应强烈的、焊缝中压坑的控制。焊缝中凹坑控制的基本思路有两条：一是从源头上控制焊剂中的水分，尽量使焊剂含水量低于0.10%[5]；二是控制或改善熔渣中气体逸出条件。可供实际应用的凹坑控制原理如图3所示。当采用焊剂低水分控制时，应当尽量采用不含或少含结晶水的原材料，对含结晶水的原材料进行去除结晶水预处理，同时提高焊剂烘干温度和复烘温度。当采用控制熔渣中气体逸出条件时，可能有三条途径：一是适当增大熔渣的碱度，即在焊剂中加入适量碱性氧化物，使熔渣变稀，气体容易逸出；二是调整熔渣中氧化物种类和比例，即调整配方设计，适度降低熔渣粘度，或调整熔渣熔点到最佳或较好，有利气体逸出；三是适当减慢焊接速度，延长熔池存在时间，改善熔池中或熔池与熔渣界面间气体逸出条件。如此这样，焊缝中的压痕、凹坑倾向当会显著减小。诚然，在工程应用中，焊接规范参数的合理选用和调整，亦是避免凹坑出现的不可忽视的辅助环节。

上述思路中，第一条比较容易实施，已被广泛采用。第二条改善熔渣中气体逸出条件方面，熔渣的碱度过高，电弧不稳，成形不好，也会产生凹坑；熔渣粘度和熔点的控制需要恰到好处，否则效果不会明显。从使用者（即用户）观点看，上述思路所列第二条前两款，主要针对的是焊剂生产单位，生产单位有义务使成品焊剂的性能达到国标技术要求，其中亦包含对焊缝中压痕和凹坑的禁止要求。

4 结论

（1）在SJ101型焊剂的埋弧焊熔滴反应区，主要是渗硅氧化和锰元素的氧化烧损反应，而且进行得比较激烈。在熔池的结晶部分冶金反应生成CO气体，是焊缝中不可避免地出现气孔或凹坑的重要原因。

（2）使用SJ101型焊剂的埋弧焊电弧是在一个充满气体的所谓空腔内燃烧的，电弧形态应属于连续、非活动型，而熔滴过渡则是呈典型的渣壁过渡形态。

（3）烧结焊剂SJ101虽然具有良好的焊接工艺性能，然而该焊剂对焊缝中压坑缺陷较为敏感，在诸多影响因素中，焊剂中的水分是压坑产生的内因，其他参数是外因。

（4）以减小焊缝中凹坑倾向为目标的控制方法，思路合理，生产单位必须重视控制埋弧焊焊缝压痕、凹坑缺陷的研究。

参考文献

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[4] 李振，杨晓敏，牛贺. SJ101烧结焊剂脱渣性能的分析[J].金属加工（热加工），2014（18）：70-71.

[5] 中华人民共和国国家质量技术监督局.中华人民共和国国家标准 埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂 GB/T5293-1999[S].北京：中国标准出版社，1999.

篇5：中国烧结钕铁硼磁体工艺技术

以往我钕铁硼企业比较重视技术进步，把性能提高看作企业发展的关键。过去由于我与国外相比性能相差太远，所以性能如何成为制约企业发展的关键。没有高的性能我就没有订单，所以过去的做法并没有错。但是今天，钕铁硼骨干企业基本在性能上都能做到N4545M42H40SH35UH32EH等，有些企业甚至可以做到N5048M45H38UH35EH等，仅从性能上讲基本与世界水准持平或略低，起码已经到中上水平。而实际上N50之类的高性能订单并不是太多，大多数订单在45M及以下的档次上因此现在关键是“性能做稳定，产品内在品质好，及时交货并且价格低”而要达到上述几点，企业内部的管理将是重要的一环。

认为中国的钕铁硼企业大致可分为三类：1民营企业、2真正合资企业、3国有及类国有企业。之所以使用“真正合资企业”说法，因为某些企业虽然名义上为合资企业，但实际管理上为激进国有企业的一套管理方法。这样的企业在钕铁硼行业中并不在少数。通过访问诸多的同行，发现民营企业的管理效率最高，而且各家都有自己的管理及产品特色。民营企业管理效率较高本来是情理之中的但如此之高仍然使我大吃一惊。仅以两个较有代表性的企业为例，年产量在500600吨之间，设备维修部仅有6个人（3个电工，3个机修）而一般国有及类国有同样规模的企业，设备维修部的人数在15~25人之间。不只是人数少，而且在设备维修效率上民营企业要远远高于国有及类国有企业。如果我用20个人干6个人同样的工作，那么竞争之中孰赢孰输显而易见。之所以能够用6个人干20个人的工作，因为以下三点：一般维修由生产班组长自己完成，设备维修部人员仅仅负责大修，设备维修费与生产部挂钩；2部件替换维修法；3空余时间设备维修部人员改造旧设备并制造新设备，同时负责新设备的装置等。第一点使操作人员更加珍惜设备，大大减少由于误操作而造成的设备损坏，减少了设备维修的次数与成本。第二点做法是把损坏部件直接换下来，装上好部件，生产继续进行，同时维修损坏部件。这样维修占用很少的生产时间，大大提高设备的利用率。完成第三点就意味着可以根据使用情况，使设备设计上得到改善，更适合于本公司的具体情况，从而减少维修。如果局部设备由自己制造，则维修人员对设备的情况极为熟悉，有利于维修。以上仅仅为一个实例，从根本上来讲关键是思想的转变和制度的革新。当然，如果让国有企业或类国有企业完全依照民营企业的一套来办，显然是幼稚的而且是行不通的不过国有企业或类国有企业完全可以参照民营

企业的一些方法进行改革，认为这不仅可能，而且一定能够胜利。记得在太原某公司的一位老总说过这样的一句话“现在以小吃大，以快吃慢”相信这并非虚言。如果许多大企业仍然是国有企业保守的一套管理办法，这种局面用不了多久就会出现。依我观点看，也想说一句话：“现在以有特色吃无特色，以高效率吃低效率，以低利息吃高成本”宁波永久磁业的特色在于高效率，较高牌号的产品等；宁波招宝磁业的特色在于产品种类，重点放在高矫顽力产品上；盂县京秀磁材有限公司的管理效率、小圆柱产品特色及低利息值得学习；太原天和高新技术有限公司的特色在于高牌号、高价钱，管理上也有许多值得借鉴之处。相信这些公司在将来的3~5年内都会有较大的发展。

实际上所有的钕铁硼企业都有许多共同之处，应该在管理上有许多通用的规则，这里我提出几点，供大家参考。

1.1生产各工序实行“联产承包制”联产承包制并非什么新的方法，实际1978年在国的农村就已经开始推广。20多年过去了事实证明这种方法在农村是胜利的而在钕铁硼行业的许多民营企业中正在胜利地推行这种方法，所以在国有或类国有企业及合资企业中，这种方法对于提高工作效率、保证生产质量、降低利息等都应该是有效的原因很简单，因为工作的业绩与收入捆绑到一起，真正体现了“多劳多得”原则。可以按熔炼、制粉（包括中碎、气流磨等）成型、烧结、质检、后加工、包装等分组承包。

1.2完善“各工序的自检与他检”如果要采取联产承包制，必需加强自检与他检，否则我会仅仅强调数量而忽视质量。每一工序必需有自检质量及数量报告同时必需得到下一工序的检认可方可进入下一工序，质检部门作为仲裁单位将在保证质量方面发挥越来越大的作用。

1.3生产设备日常维修与设备部脱钩：基本的日常设备维修应由承包人自己完成。如果承包人没有能力完成，应该采取与维修工联合承包的方式或日常维修人员一定要隶属于生产车间，并且不是全职维修工。较大公司的设备部应有2~3名专职人员，配合研发与生产负责设备改造、大修、装置并调试新设备、制造新设备等工作。

强调管理的重要是因为如果管理跟不上，即使再好的技术和产品性能仍然不能保证我激烈的市场竞争中取胜。可以说今天已经到要强调管理的时候了但这并不意味我技术已经达到完美，技术方面我仍然有许多工作要做。2技术发展方向

对于钕铁硼的认识，单单从知识角度讲，中国人比日本人、美国人、欧洲人等都不差，实际上所谓的技术进步在今天来讲至少有90%设备的进步。从下面的论述中我会看到有许多工作要做。2.1 熔炼 2.1.1

带铸工艺又称速凝薄片工艺。这种工艺最早由日本的饿三德金属（仅提供速凝薄带，不生产磁体）与住友金属采用并获得专利权。带铸工艺的特点在于有效地消除了α-Fe富钕相分布均匀并使晶粒得到细化，容易得到高剩磁及高矫顽力的产品。中国的钕铁硼磁体厂家在1997年前后开始知道此信息并展开研究工作。经过5年多的努力，中国的设备厂家已经在这方面取得了长足的进步。现在不只有25kg甩带炉，而且50kg和100kg甩带炉都已经市场化。但是就带子的一致性上来讲，与三德金属相比还有相当的差异，自由面凹凸不平的现象很严重。刚开始时的主要问题是带子厚度问题，那时将带子厚度甩到大于0.2mm很困难，存在大量的非晶，很难用于烧结钕铁硼。现在几个主要厂家的带子厚度都能够做到0.3mm以上，有的甚至可到0.5mm除了带子一致性不好外，粘连问题亦是一个影响质量的重要问题。图1给出某厂家的产品（有粘连现象）横截面金相）可见大量的α-Fe析出；图2另一厂家的带子的金相，带子厚度在0.3~0.5mm柱状晶晶粒宽大，大部分柱状晶宽度在15~30μm之间，无α-Fe析出；但富钕相分布不太均匀。图3为日本三德金属的速凝薄带，大部分柱状晶宽度在3μ左右，无α-Fe析出，富钕相分布均匀。由三张金相照片可以清楚地看到目前的差异。如果对我国目前的甩带情况下一个结论，则是可用，但不太令人满意。认为除了要解决均匀性、一致性的问题以外，同时亦要解决产量与效率的问题。未来3~5年内，设备厂家应该能够提供500~1000kg甩带炉。现在甩带炉的高度不够，至少要在10~15m高才干够有足够的空间和薄带冷却时间。如果速凝薄带合格，则带铸工艺应该说是最简单的工艺之一（配方单一，中碎及气流磨效率高，其余与激进工艺无明显区别）因此在中国推广的可能性也最大。2.1.2.双合金工艺或类双合金工艺

除了速凝薄带的工作以外，国大多数厂家的精力放在降低铸锭厚度，提高冷却效率上。降低铸锭厚度方面已经能够广泛采用双面水冷厚10mm铸锭的工艺，也有采用100kg转盘式单面冷浇注（厚15mm左右）工艺的厂家。有的厂家采用了盐水冷冻液冷却熔炼炉锭模的方法。所有这些方法对我提高磁体性能都做出了积极的贡献。但是也应该看到这种思路几乎已经没有太大的发展空间（浇口不可能更窄，锭模不可能更大；转盘式铸锭厚薄不匀，外表难以打磨）需要换一下思路。双合金法应该是一条可行之路。非常遗憾的过去的若干年里中国的钕铁硼厂家大多数没有对双合金法给予足够重视。双合金法并不是什么玩意，早就有所知，而且其优点也是显而易见的如果采用双合金法我将不需要炼几十种不同配方的锭子，只要有几个主相合金和几个富钕相合金就可以得到所有性能的磁体。德国的VA C及日本的日立金属等采用这种方法得到性能优异的烧结钕铁硼磁体，而且其产品性能一点都不比住友采用带铸法的产品差。现在普遍做法是把锭子设法作薄，而双合金法并不太在意锭子的厚度，相反，由于要经过均匀化处理，所以过薄的锭子反而易造成氧化（因为锭子越薄外表积越大）认为在目前中国宜采用200~500kg熔炼炉来炼这种锭子，否则其优点（均匀性、一致性优于25kg炉，效率高等）难以显现进去。均匀化处理是双合金法的关键一步，实际上经过均匀化处理的锭子亦可以用于单合金法，这里把它叫做“类双合金法”这种方法已经被国内许多厂家用来生产高性能的产品。但是认为如果仍然用25kg熔炼炉，则这种方法的潜力未能充分发挥。总之，对于熔炼我应向两极发展：或者更薄，或者更厚。

2.1.3离心甩铸法

这种方法是将盛有合金熔液的坩锅置于旋转的金属筒中，当合金熔液倒下时，由于离心作用，熔液贴在金属筒壁上迅速冷凝。这是一种界于甩带法和激进锭模浇注法之间的一种方法，其产品厚度小于10mm性能优良，效率高，很有发展潜力。2.2中碎

2.2.1氢爆碎工艺（HD 这也不是什么新的东西，而且从确切意义上讲，不应该单独被称为一种工艺，只不过是生产中的一步。即可以用于甩带料，亦可以用于普通铸锭，同时也可以用双合金法。对于其工艺我都已比较熟悉，主要是由于设备的原因，将HD法用于批量生产推迟了至少3年。现在氢爆设备的国产化的雏形已经完成，预计在最近三年内至少有一半的中国烧结钕铁硼生产将利用HD工艺。可喜的据我所知，目前至少已经有三家企业将HD用于批量生产。通过采用HD可以提高气流磨效率（50~80kg/h改善磁体微结构，大大提高抗蚀能力（例如我某产品在PCT实验箱中120℃，０.2MPa168h后失重仅8mg/cm2图4为HD工艺所得产品的金相照片，晶粒大小在10μm左右。2.2.2改进后的类锤磨设备

现在大多数公司已经采用两步中碎法，即鳄破或粗锤破+锤磨。这样就甩掉了对辊、带筛球磨、锥磨等设备，节省了时间提高了效率。一般一台设备每小时能够处置200kg左右的锭子，粗粉粒度可到50~100目之间。这种设备的效率是提高了但存在如下两个问题：一是粒度分布太宽，细粉太多；二是故障率太高。第一个问题在两种设备中都存在第二个问题主要存在锤磨中。磨腔中卡机的问题时常发生，而且维修起来需要拆掉整个磨室，很不方便。未来的两年内应该能够解决这些问题。2.3气流磨

国的气流磨基本上都是模仿德国细川阿尔派的设计。虽然有些厂家自认为对气流磨做了改进，而且在自造气流磨，但大多数改进是毫无理论依据，而且效果也并不好。当然也不排除局部厂家在此方面已经取得了胜利。认为我国气流磨目前存在问题有三点：1超细粉太多，粒度分布太宽；2管壁粘料现象严重；3出料速度慢。如果超细粉多，则磁粉易着火；如果管壁粘料严重，则易出现大颗粒；出料速度应达到60~80kg/h才有可能降低稀土总量并防止氧化。解决这几个问题的方法在某些厂家已经找到估计用3年左右的时间会在全国推行。2.4成型

2.4.1半自动压机成型与手捧模成型并重

考察中发现宁波地区半自动压机成型远远多于太原地区，太原地区基本上都是手捧模（手动模、手扒模）成型。当然，这与生产规模有关,生产规模越大，订单越大，越有利于使用半自动压机。这里所发现的问题是有些相当规模的企业居然没有半自动压机，而有些较大的企业基本上已经抛弃了手捧模。希望看到局面是两者偏重。半自动压机效率高，但产品易开裂，模具制作利息高、时间长手捧模模具制作容易，对于压φ3~φ10mm柱子及异型产品（如圆环、圆筒等）有独到之处。2.4.2平行压压机

实际上钕铁硼刚开始生产时使用的平行压压机，而后来在中国基本上都改为垂直压。平行压产品Br低，由平行压改为垂直压毫无疑问是一种进步。一般情况下，同样的料采用垂直压剩磁要增大0.03~0.05T300~500G磁能积增大24~40kJ/m33~5MGOe但是现在情况不同了很容易就可以把剩磁做到1.35T左右，而且在许多情况下我并不需要如此高的剩磁。考虑到平行压在柱形（外圆很圆，磨削量小）及异型（例VCM产品时的优势，预测在近几年内平行压压机将有一个的大发展。2.4.3径向定向压制

目前的垂直压压机很适合径向取向的圆柱或圆环产品对于大尺寸产品当然没有问题；但对于小尺寸产品如果不采用多穴模具则效率太低。模具制造自身不是什么问题，问题是如何往多个平行的穴中均匀填料。一种解决办法是采用手捧模，这仅仅能够局部解决问题；另一种是采用全自动喂料系统。2.4.4多极定向压机

多极定向产品的应用越来越多，所以在未来的几年中，多极定向压机将有一定的问题。2.4.5单片压

中国钕铁硼企业基本上都是先得到烧结毛坯，然后切片或线割到废品，而在国外单片已经是很成熟的工艺了例如VCM磁体可用单片压，仅需磨上下两面即可，节省资料、效率高、利息低。一般单片压都是平行压并采取单向压机及自动喂料。待平行压过关后，估计单片压很快会成为现实。2.4.6注射成型

注射成型原本是制作粘结磁体的一种常规方法，现在被移植到烧结磁体中，有人称之为“一次成型无需后加工的近净尺寸烧结磁体”工艺路线如下：磁粉+粘结剂并混合→磁场中）注射成型→脱粘结剂→烧结+时效。优点是无需后加工，而且对复杂形状的产品尤其有优势。关于这项工作，中国目前的研究主要在高校，用于生产至少要4~5年的时间。

2.4.7橡胶模等静压技术（RIP RIPRubberIsostatPress早在五六年前就已经出现，但实事求是地讲，当时的设备只不过是一种概念性的实验设备而已。基本方法如下：磁粉装入橡胶模→脉冲磁场定向→准等静压压制→取出压制毛坯。过去的几年中，认识上有了进步，同时设备上亦有了改进。现在已经能够用这种方法批量生产钕铁硼永磁体，一台压机每天可压200~300kg磁粉。由于采用高的脉冲定向磁场，所以磁粉的取向度高，一般情况下剩磁可较模压提高0.03~0.04T300~400G目前国内已经有厂家可以提供这种压机，但非全自动，而是手动。从运行的情况看，手动压机并不比全自动的压机效率低。日本的RIP压机价格太高，最近几年内不可能在中国大多数企业中推广，但国产手动RIP压机有可能得到推广。2.4.8自动喂料系统

国目前还没有全自动压机，主要问题就是没有自动喂料系统。如果没有自动喂料系统，则平行压中的多穴圆柱、垂直压中的多穴径向定向及单片压等都非常困难。与自动喂料系统相配套的自动移取压制毛坯与码盘技术，最好两种技术同时采用。过去遇到主要困难是磁粉流动性差，所以很难用容积法自动喂料。而今天大多数厂家已经采用润滑剂技术，磁粉的流动性已得到明显改善，使用自动喂料的时机已经幼稚。另外，对减重法的认识也已今非昔比，所以自动喂料的全自动压机应该在最近的2~3年内呈现。2.5烧结

2.5.1三点控温烧结炉

大约十多年以前我进口ABA R和VES烧结炉，然后许多厂家仿造了这两种炉子。当时的这两种炉子仅仅是一般的热处理炉，并非为钕铁硼专造。最大缺点是一点控温，所以烧结炉内炉温的均匀性很难调节。经过十多年的发展，中国的烧结炉制造厂家已经完全掌握了专门用于烧结钕铁硼的烧结炉制造技术，而且现在都是三点控温。可以肯定地说，国自己制造的烧结炉与国外的已无甚差距，而且由于专门针对钕铁硼厂家仍然在使用过去一点控温的烧结炉，预计在最近3年内一点控温的烧结炉大部分将被淘汰，取而代之的将是三点控温的烧结炉。2.5.2分压烧结炉

现在基本都是使用真空烧结炉，烧结过程在真空中进行。国外许多厂家采用分压烧结，也就是说在烧结过程中充入少量氩气，但仍保持负压。从理论上讲，由于分压烧结的热传导优于真空烧结，所以烧结时的温度一致性好，而且可以节省烧结时间。这种新型烧结炉已经出现，底效果如何经过至少两年的考验。2.5.3连续烧结炉

住友等国外大公司都是采用多室连续烧结炉，优点在于炉温均匀性、一致性好，节省能源，效率高。过去我国有些厂家曾经尝试过制造这种多室连续烧

结炉，但以失败而告终。究其原因，主要是闸板阀不过关，烧结炉漏气，产品被氧化。现在已有厂家准备生产3室或5室烧结炉。认为至少要采用7室炉。烧结过程将包括下列各室：1预备室；2200~300℃脱添加剂室；3850℃左右放气室；4烧结室15烧结室26烧结室37气淬，进一步冷却并出炉室。烧结需要三室是因为整个工艺为连续运行，需要每一步有大致相同的时间。如果加上时效，则需要另加2~4室，共9~11室。2.5.4微波烧结炉

已经有一些研究单位开始研究将微波烧结用于钕铁硼生产。从原理上讲，微波烧结有利于炉心磁体与炉边磁体温度的一致性，同时大大缩短烧结时间，节约能源。目前得到信息是烧结时间可以缩短到1h但是这种烧结炉基本上还处于研究阶段，广泛推广至少要4~5年时间。一旦胜利，这将是一种革命性的革新。2.6后加工 2.6.1切片粘结剂

目前所用的切片粘结剂不是502就是火漆。这两种粘结剂在切完片后，都需要碱水或洗衣粉水煮。煮的过程中经常造成磁体外表不同水平的侵蚀及磁体能受影响。现在需要一种粘结剂，不溶于切割时的冷却油，但溶于水或其它有机溶剂或略加热就可去掉。如果能够研制出这种粘结剂，预计将会有很大的市场。2.6.2双面磨床

一般使用无心磨磨外圆，使用立磨磨平面。毫无疑问，无心磨磨外圆很成功，但用立磨磨平面时用电磁铁固定工件，这就造成磁体磨完平面后带弱磁，需要退磁后才能电镀。退磁既浪费能源又有可能使磁性能受到影响，所以必需抛弃这种磨平面的方式。国外一般磨平面采用双面磨，或水平双面磨或立式双面磨。不论水平双面磨还是立式双面磨，基本原理都一样：用卡具卡住工件，然后用对称的两个金刚砂轮同时磨上下或左右两个平面。国已经出现类似的双面磨，主要用于磨切片后的产品。这种双面磨无须卡具（但有导轨）效率很高，适合于小产品。对于50.850.525.4mm之类的大块，无卡具双面磨目前也已见到应用，但在磨第五、六面时出现垂直度问题，所以无卡具双面磨不太适合于大块产品。已看到广告声称能够生产用于磨大块的双面磨，估计推广开来尚需时日。2.6.3电镀

经过十几年的发展，国的钕铁硼电镀有了很大的进步。现在不只可以电镀 NiCuZnAu而且可以电镀Ni-Cu-Ni彩ZnSn等。但是电镀问题仍然屡见不鲜，由于电镀而造成的退货时有发生。根本原因在于我没有解脱溶液镀的老路。现在世界上有三种无液镀值得钕铁硼厂家考虑，基本上都属于气相淀积涂敷。1气相淀积镀铝：日本技术已很成熟，住友许多产品采用此种镀法；国内南开大学化学系的张守民博士进行过这方面的研究工作。2派瑞林（对二甲基苯Parylen淀积涂敷：派瑞林为对二甲基苯的聚合物，原料为二聚对二甲基苯。派瑞林真空气相淀

积可精确控制涂层厚度，对磁体自身无任何影响（电镀层对磁体磁性略有影响）无挂点（相对电泳涂敷而言）不怕磁体气孔、砂眼，具有极好的抗盐雾能力。根据我经验，派瑞林镀层抗PCT能力较差。目前上海三吉特殊涂敷科技有限公司及日本岸本贸易两家在试图做这方面的工作。认为他主要目的推销原材料，关于将派瑞林真正用于钕铁硼产品涂敷的工作做得不够。3气相淀积镀锌：A将钕铁硼磁体、金刚砂、锌粒（100目）及锌粉（6~8μm混合并装入反应器中。B.将反应器抽真空到133Pa.C.加热到390℃（锌的熔点）左右。D.根据希望的厚度保温若干小时。堆积镀中无需翻动磁体。文中报道其抗蚀能力高于电镀Ni电镀Zn及气相沉积镀铝。3市场方向

中国钕铁硼磁体市场的结构近几年发生了很大的变化，1995年以前主要是低档磁体，用于扬声器、磁分离器、磁耦合器和各类磁化器等。估计在未来的3~5年内中国的烧结钕铁硼将大规模进入VCM汽车电机、MRI等高档磁体应用的市场。期待着中国烧结钕铁硼一个灿烂的明天。带铸工艺

此文从朋友处转来，虽然文中有些问题或者说有些工艺技术目前已在使用或已得到改善，但此文中提到有此问题或技术目前仍然没有解决，有些设备仍然没有得到改进，有些后道加工（特别是电镀工艺仍然是空缺，溶液镀占主流）因此转载保管。

提高稀土行业集中度大力发展应用产业

中国政府网19日公布的国务院关于促进稀土行业继续健康发展的若干意见》指出，采取有效措施，切实加强稀土行业管理。用1-2年时间，建立起规范有序的稀土资源开发、冶炼分离和市场流通秩序，基本形成以大型企业为主导的稀土行业格局。

意见指出，坚持控制总量和优化存量，加快实施大企业大集团战略，积极推进技术创新，提升开采、冶炼和应用技术水平，淘汰落后产能，进一步提高稀土行业集中度。

意见强调，用1-2年时间，建立起规范有序的稀土资源开发、冶炼分离和市场流通秩序，资源无序开采、生态环境恶化、生产盲目扩张和入口走私猖狂的状况得到有效遏制；基本形成以大型企业为主导的稀土行业格局，南方离子型稀土行业排名前三位的企业集团产业集中度达到80%以上；新产品开发和新技术推广应用步伐加快，稀土新资料对下游产业的支撑和保证作用得到明显发挥；初步建立统一、规范、高效的稀土行业管理体系，有关政策和法律法规进一步完善。再用3年左右时间，进一步完善体制机制，形成合理开发、有序生产、高效利用、技术先进、集约发展的稀土行业继续健康发展格局。

意见明确，严格稀土行业准入管理。进一步提高稀土入口企业资质规范。依照限制“两高一资”产品入口的有关政策，严格控制稀土开采和生产总量的同时，严格控制稀土金属、氧化物、盐类和稀土铁合金等初级产品入口有关开采、生产、消费及出口的限制措施应同步实施。大幅提高稀土资源税征收规范，抑制资源开

采暴利。改革稀土产品价格形成机制。严格稀土矿业权管理，原则上继续暂停受理新的稀土勘查、开采登记申请，禁止现有开采矿山扩大产能。严格控制稀土冶炼分离总量。十二五”期间，除国家批准的兼并重组、优化布局项目外，停止核准新建稀土冶炼分离项目，禁止现有稀土冶炼分离项目扩大生产规模。加快稀土行业整合，调整优化产业结构。积极推进稀土行业兼并重组。支持大企业以资本为纽带，通过联合、兼并、重组等方式，大力推进资源整合，大幅度减少稀土开采和冶炼分离企业数量。工业和信息化部要会同有关部门尽快制定推进稀土行业兼并重组的实施方案。

加强稀土资源储藏，加快发展稀土应用产业。建立稀土战略贮藏体系。统筹规划南方离子型稀土和南方轻稀土资源的开采，划定一批国家规划矿区作为战略资源贮藏地。

篇6：球团与烧结两种生产工艺的区别

1．随着地球资源的不断开采，富矿短缺，必须不断扩大贫矿资源的利用，而选矿技术的进步可经济地选出高品位细磨铁精矿，其粒度从-200网目（小于0.074mm）进一步减少到-325网目（小于0.044mm）。这种过细精矿不益于烧结，透气性不好，影响烧结矿产量和质量的提高，而用球团方法处理却很适宜，因为过细精矿易于成球，粒度愈细，成球性愈好，球团强度愈高。

2．成品矿的形状不同：烧结矿是形状不规则的多孔质块矿，而球团矿是形状规则的10～25mm的球球团矿较烧结矿粒度均匀，微气孔多，还原性好，强度高，且易于贮存，有利于强化高炉生产。

3．适于球团法处理的原料已从磁铁矿扩展到赤铁矿、褐铁矿以及各种含铁粉尘，化工硫酸渣等；从产品来看，不仅能制造常规氧化球团，还可以生产还原球团、金属化球团等；同时球团方法适用于有色金属的回收，有利于开展综合利用。

4.固结成块的机理不同：烧结矿是靠液相固结的，为了保证烧结矿的强度，要求产生一定数量的液相，因此混合料中必须有燃料，为烧结过程提供热源。而球团矿主要是依靠矿粉颗粒的高温再结晶固结的，不需要产生液相，热量由焙烧炉内的燃料燃烧提供，混合料中不加燃料