钢铁冶金新技术

钢铁冶金新技术（共6篇）

篇1：钢铁冶金新技术

一、填空

1、铁芯损耗的影响因素：

2、制备过程。

34、粉末冶金新技术主要内容：粉末制备新技术、成型新技术、烧结技术。

二、名词解释

1、高炉余压透平发电：是利用高炉冶炼的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机或其它装置发电的一种二次能源回收方式。

2、干熄焦：干熄焦是利用冷的惰性气体，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦一种熄焦方法。

3、三维印刷：该法是根据印刷技术，通过计算机辅助设计，将粘结剂精确沉积到一层金属粉末上。这样反复逐层印刷, 直至达到最终的几何形状。

三、简答题

1、新型多功能融化还原竖炉的原理、结构、特点？

答：原理：将高炉炉缸的熔融还原和化铁炉的快速加热组合在一起，采用氧—煤技术实现高的燃烧温度，将处理劣质废钢、回收钢铁厂粉尘和冶炼合金母液融为一体，为短流程提供热装铁水或合金母液。

结构：①炉体、②加料和煤气系统、③出铁、④出渣和送风系统。

特点：1）原料适应性广；2）炉容小，产量高；3）投资少；4）环境友好；5）用途广。

2、熔融还原技术定义、原理？

答：熔融还原：不用高炉而在高温下，还原铁矿石的方法，其成分是与高炉铁水相近的液态生铁。

熔融还原技术原理：

给料机脱气O2煤干馏气体混合块煤 气化炉顶部 焦炭煤气

还原性气体

出炉气化炉熔融造渣液态铁 冷却除尘

4、烧结新技术？

答：1）微波烧结技术 微波烧结是通过被烧结粉体吸收微波，将电磁波能量直接转化成物质中粒子的能量，使其内部产生热而烧结的方法。

2）爆炸压制技术 爆炸压制又称冲击波压制，它在粉末冶金中发挥了很重要的作用，爆炸压制时，只是在颗粒的表面产生瞬时的高温，作用时间短，升温和降温速度极快。

3）放电等离子烧结（SPS）该技术是在粉末颗粒之间直接通入脉冲电流进行加热烧结，是将电能和机械能同时赋于烧结粉末的一种新工艺。

5、粉末还原？

答：工艺上所说的还原是指通过一种物质——还原剂，夺取氧化物或盐类中的氧（或酸根）而使其转变为元素或低价氧化物（低价盐）的过程。用还原剂还原金属氧化物及盐类来制取金属粉末是一种广泛采用的制粉方法。还原剂可呈固态、气态或液态；被还原的物料也可采用固态、气态或液态物质。在粉末冶金中，可采用气体、碳或某些金属作还原剂。

答：1）还原气体供气强度和流速的影响、2）还原气体压力的影响、3）还原温度的影响、4）气象组分的影响

7、劣质废钢利用和粉尘回收

答：1）适当的二次燃烧，有助二恶英等的分解

2）柱较高，其中的矿、焦和溶剂又能够吸收一部分生成的有害气体 3）煤气燃烧时也能将二恶英等有毒气体分解

一、填空

1、铁芯损耗的影响因素：

2、制备过程。

34、粉末冶金新技术主要内容：粉末制备新技术、成型新技术、烧结技术。

二、名词解释

1、高炉余压透平发电：是利用高炉冶炼的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机或其它装置发电的一种二次能源回收方式。

2、干熄焦：干熄焦是利用冷的惰性气体，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦一种熄焦方法。

3、三维印刷：该法是根据印刷技术，通过计算机辅助设计，将粘结剂精确沉积到一层金属粉末上。这样反复逐层印刷, 直至达到最终的几何形状。

三、简答题

1、新型多功能融化还原竖炉的原理、结构、特点？

答：原理：将高炉炉缸的熔融还原和化铁炉的快速加热组合在一起，采用氧—煤技术实现高的燃烧温度，将处理劣质废钢、回收钢铁厂粉尘和冶炼合金母液融为一体，为短流程提供热装铁水或合金母液。

结构：①炉体、②加料和煤气系统、③出铁、④出渣和送风系统。

特点：1）原料适应性广；2）炉容小，产量高；3）投资少；4）环境友好；5）用途广。

2、熔融还原技术定义、原理？

答：熔融还原：不用高炉而在高温下，还原铁矿石的方法，其成分是与高炉铁水相近的液态生铁。

熔融还原技术原理：

给料机脱气O2煤干馏气体混合 块煤 气化炉顶部 焦炭煤气

还原性气体

出炉气化炉熔融造渣液态铁 冷却除尘

4、烧结新技术？

答：1）微波烧结技术 微波烧结是通过被烧结粉体吸收微波，将电磁波能量直接转化成物质中粒子的能量，使其内部产生热而烧结的方法。

2）爆炸压制技术 爆炸压制又称冲击波压制，它在粉末冶金中发挥了很重要的作用，爆炸压制时，只是在颗粒的表面产生瞬时的高温，作用时间短，升温和降温速度极快。

3）放电等离子烧结（SPS）该技术是在粉末颗粒之间直接通入脉冲电流进行加热烧结，是将电能和机械能同时赋于烧结粉末的一种新工艺。

5、粉末还原？

答：工艺上所说的还原是指通过一种物质——还原剂，夺取氧化物或盐类中的氧（或酸根）而使其转变为元素或低价氧化物（低价盐）的过程。用还原剂还原金属氧化物及盐类来制取金属粉末是一种广泛采用的制粉方法。还原剂可呈固态、气态或液态；被还原的物料也可采用固态、气态或液态物质。在粉末冶金中，可采用气体、碳或某些金属作还原剂。

答：1）还原气体供气强度和流速的影响、2）还原气体压力的影响、3）还原温度的影响、4）气象组分的影响

7、劣质废钢利用和粉尘回收

答：1）适当的二次燃烧，有助二恶英等的分解

2）柱较高，其中的矿、焦和溶剂又能够吸收一部分生成的有害气体 3）煤气燃烧时也能将二恶英等有毒气体分解

一、填空

1、铁芯损耗的影响因素：

2、制备过程。

34、粉末冶金新技术主要内容：粉末制备新技术、成型新技术、烧结技术。

二、名词解释

1、高炉余压透平发电：是利用高炉冶炼的副产品——高炉炉顶煤气具有的压力能及热能，使煤气通过透平膨胀机做功，将其转化为机械能，驱动发电机或其它装置发电的一种二次能源回收方式。

2、干熄焦：干熄焦是利用冷的惰性气体，在干熄炉中与赤热红焦换热从而冷却红焦一种熄焦方法。

3、三维印刷：该法是根据印刷技术，通过计算机辅助设计，将粘结剂精确沉积到一层金属粉末上。这样反复逐层印刷, 直至达到最终的几何形状。

三、简答题

1、新型多功能融化还原竖炉的原理、结构、特点？

答：原理：将高炉炉缸的熔融还原和化铁炉的快速加热组合在一起，采用氧—煤技术实现高的燃烧温度，将处理劣质废钢、回收钢铁厂粉尘和冶炼合金母液融为一体，为短流程提供热装铁水或合金母液。

结构：①炉体、②加料和煤气系统、③出铁、④出渣和送风系统。

特点：1）原料适应性广；2）炉容小，产量高；3）投资少；4）环境友好；5）用途广。

2、熔融还原技术定义、原理？

答：熔融还原：不用高炉而在高温下，还原铁矿石的方法，其成分是与高炉铁水相近的液态生铁。

熔融还原技术原理：

给料机脱气O2煤干馏气体混合 块煤 气化炉顶部 焦炭煤气

还原性气体

出炉气化炉熔融造渣液态铁 冷却除尘

4、烧结新技术？

答：1）微波烧结技术 微波烧结是通过被烧结粉体吸收微波，将电磁波能量直接转化成物质中粒子的能量，使其内部产生热而烧结的方法。

2）爆炸压制技术 爆炸压制又称冲击波压制，它在粉末冶金中发挥了很重要的作用，爆炸压制时，只是在颗粒的表面产生瞬时的高温，作用时间短，升温和降温速度极快。

3）放电等离子烧结（SPS）该技术是在粉末颗粒之间直接通入脉冲电流进行加热烧结，是将电能和机械能同时赋于烧结粉末的一种新工艺。

5、粉末还原？

答：工艺上所说的还原是指通过一种物质——还原剂，夺取氧化物或盐类中的氧（或酸根）而使其转变为元素或低价氧化物（低价盐）的过程。用还原剂还原金属氧化物及盐类来制取金属粉末是一种广泛采用的制粉方法。还原剂可呈固态、气态或液态；被还原的物料也可采用固态、气态或液态物质。在粉末冶金中，可采用气体、碳或某些金属作还原剂。

答：1）还原气体供气强度和流速的影响、2）还原气体压力的影响、3）还原温度的影响、4）气象组分的影响

7、劣质废钢利用和粉尘回收

答：1）适当的二次燃烧，有助二恶英等的分解

2）柱较高，其中的矿、焦和溶剂又能够吸收一部分生成的有害气体 3）煤气燃烧时也能将二恶英等有毒气体分解

篇2：钢铁冶金新技术

钢铁循环经济是指充分利用钢铁生产等环节中产生的可以回收的二次资源，使钢铁经济中的相关原料得到更充分的利用，是可持续发展目标的具体实践和对科学发展观的贯彻落实，对我国钢铁经济发展有重要作用，也可以为其他行业的良性发展、经济效益的提升提供经验参考。

1、粉末冶金技术应用于钢铁循环经济的意义

1.1提升资源利用率

粉末冶金是制取金属粉末或用含有金属的混合粉末作为原料，通过化学方法、物理方式进行加工，制造金属材料、复合材料以及其他各种类型制品的一种生产、加工技术。在钢铁工业的生产活动中，会产生许多金属粉末和混合粉末，对其进行二次加工可以有效提升铁资源的利用率[1]。

1.2提升经济效益

钢铁循环经济的重要追求之一即是对经济效益的提升，而粉末冶金技术则是钢铁循环经济的重要组成部分，其可以通过对金属粉末的二次利用达到提升企业经济效益的目的[2]。

2、粉末冶金技术在钢铁循环经济中的`应用

2.1含铁粉末产生的环节

一般来说，钢铁企业的含铁粉末主要是来自于两个生产环节，即炼铁原料系统和出铁口系统，以武汉钢铁集团为例，其部分产生含铁二次资源的统计如表1所示。

2.2制取铁粉的方式和要求

2.2.1利用固体碳制取铁粉

固体碳还原法是目前使用较为广泛的铁粉制取方法，其具有操作简单、技术成熟、经验丰富的优势，其基本原理是将还原剂、脱硫剂加入含铁粉末中，再进行粉碎筛选，直到所获铁粉达到合格要求，具体流程是，在各生产车间放置收集设备，对含铁粉末进行收集，之后对其进行简单加热，使粉末中的水分蒸发，放入反应容器中，加入固体碳还原剂，初步将铁粉和其他杂质脱离，再加入脱硫剂，去除铁粉中的硫化物，之后通过磁化设备进行精选，得到质量较高的铁粉后，通过专业设备进行检测，如果其质量达标，则属于合格产品，可以用于正常使用，如果质量不达标，则需进行二次制取，重新筛选，直到合格为止，利用固体碳回收的铁粉，其品质较高，利用粉末冶金技术，可以将其加工成复合材料和金属材料，用于相关领域[3]。

2.2.2固体碳回收法对含铁粉末的要求

一般来说，含铁粉末是在加工过程或者出铁时产生，由于加工技术、钢铁用途的差异，含铁粉末往往也不尽相同，比如含硫量、其他杂质含量的不同等。主要标准为粉末的铁含量，铁含量在70%以上的混合粉末回收价值较大，由于我国目前对含铁粉末二次加工的技术并不是特别先进，如果混合粉末中铁含量较低，那么加工所需花费和消耗将大于回收的铁粉的价值，二次利用就没有意义了，通常来说，如果混合粉末中铁粉含量低于20%，就不适合通过固体碳方式进行回收，同时，如果混合粉末中盐酸等不溶物的含量大于1%、硫含量大于0.5%，也要考虑更合适的回收方式，比如磁化装置回收法。

2.2.3磁化装置回收法

磁化装置回收法是最简单的铁粉回收法，其基本原理是利用铁元素同极相斥、异极相吸的原理，通过对较大型的装置进行磁化，使其将铁粉从混合粉末中分离出来。磁化装置回收法的基本流程是，在车间、出铁口周围安置混合粉末回收装置，大量收集混合粉末，之后提取部分粉末送检，研究其铁含量，如果铁含量较高，则可以通过固体碳等方式回收，如果其铁含量在30%以下，则表明这部分混合粉末适合通过磁化装置回收法进行回收[4]。

2.3铁粉的压制

通过固体碳、磁化装置等方式完成铁粉收集工作后，需要对铁粉进行压制处理，将其加工成具有一定规格和形状的铁坯，压制处理的方式通常为加压式，即通过物理方法向铁粉增加压力，将颗粒之间的空气挤压出去，使其最终成型[5]。

2.4铁坯的烧结

烧结是压制过后的进行粉末冶金的关键技术。压制成型后的铁坯，往往依然含有较多的杂质、碳化物、硫化物等，通过烧结，可以使铁坯在高温中发生变化，最终将杂质去除。通常来说，烧结分为元烧结和多元烧结，一些特殊的领域也会采用熔浸、热压等烧结方法。烧结环节需要重点注意的是温度，其基本流程是，将铁坯输入烧结设备中，如果采取的是固相烧结，需保持烧结温度低于铁坯的熔点，铁坯只发生纯金属的组织变化，同时铁粉颗粒间黏结、致密化，金属组织间的不会出现溶解，也不出现合金等新型金属。烧结过后的铁坯，基本上可以满足各行业所需，其杂质等经过铁粉制取、烧结已经基本被清除，此时可以根据所要加工的工件对铁坯进行热处理、电镀、轧制等，将其制成工件或者使其符合下一步加工的要求[6]。

2.5回收铁粉的应用

调查显示，利用回收的铁粉进行机械加工，材料利用率往往在90%以上，而直接使用金属材料进行加工，利用率只有50%左右，一个值得注意的现象是，大部分的回收铁粉都被应用于汽车制造行业，日本80%的回收铁粉应用于汽车零部件制造，其行业利润也远大于我国，如何将回收铁粉应用于汽车制造领域或者其他领域，是目前我国相关行业需要考虑的问题。

3、总结

对资源进行二次利用，是社会进步的体现，也是时代发展的要求，在钢铁循环经济中应用粉末冶金技术，充分了解铁粉回收、铁坯压制、铁坯烧结等关键环节并对其进行有效把控，有利于粉末冶金技术的发展、进步，也有利于其在钢铁循环经济中的进一步应用。

参考文献

[1]郭志猛，杨薇薇，曹慧钦.粉末冶金技术在新能源材料中的应用[J].粉末冶金工业，，(3)：10-20.

[2]江涛，吕巧飞，张维娜，等.粉末冶金技术在材料科学与工程专业教学实践中的研究和讨论[J].人力资源管理，，(4)：182-183.

[3]任朋立.浅析粉末冶金材料及冶金技术的发展[J].新材料产业，2014，(9)：17-20.

[4]陈晓华，贾成厂，刘向兵.粉末冶金技术在银基触点材料中的应用[J].粉末冶金工业，，(4)：41-47.

[5]亓家钟.粉末冶金技术的最新进展[J].粉末冶金材料科学与工程，，(2)：113-117.

篇3：钢铁冶金技术专业课程体系改革

按照钢铁冶金生产过程和典型工作任务要求,引入钢铁冶金生产技术标准,坚持结合生产、结合技术、结合工艺、结合操作的“4结合”原则设计专业课程和教学内容,学校与企业共同设计了理实一体化的能力本位专业课程体系,突出培养学生铁矿粉造块、炼铁、炼钢、精炼、连铸等职业核心能力,实现学习与岗位工作的工学内容融合。课程体系的构建、教学内容选取及教学过程的实施,体现高职教育的“教育性、职业性、高等性”。

目前甘肃钢铁职业学院的课程体系依然沿用传统的学科性课程体系,尽管近几年进行了一定程度的改革,但力度依然不够,不能突出职业教育的重要特征。课程体系的陈旧直接阻碍了最新教学成果的应用,延缓了学院教学理论的研究步伐,影响了广大教职员工的快速成长。

甘肃省内的兄弟院校也都在近两年积极推进课程体系改革,甚至有院校已经应用课改的成果,积极新建或扩建实训设施,改变传统的讲授式教学,而使用以项目为载体,任务为驱动的六步骤教学法。因此,本院进行课程体系改革十分紧迫。

2 钢铁冶金专业课程体系的构建思路

根据钢铁冶金专业“多岗通、一岗精”人才培养目标的要求,按照“课程标准与职业资格标准对接、教学内容与职业岗位能力对接、职业素质与从业上岗要求对接”的原则,在专业建设指导委员会的指导下,对应钢铁生产流程,以从矿石到铸坯生产的工作过程为主线,对其中所包含的6个生产区域对应的岗位群进行岗位能力分解,根据能力要求进行课程(含实践教学)配置,进而构建本专业基于钢铁生产工艺工作过程的课程体系。如图1所示。

3 钢铁冶金专业就业岗位群分析

钢铁冶金专业就业钢位群具体工序及主要工作岗位见表1。

4 钢铁冶金培养目标分析

4.1 培养目标

围绕“崇技尚能,济世立身”的校训,深化“炼钢炼人、铸梁铸才”的专业理念。面向冶金钢铁企业,培养适应冶金钢铁生产建设、管理服务一线需要的,知识、技能、素质协调发展的冶金钢铁高技能人才的专业人才培养目标定位。

体现钢铁企业和冶金产业发展一线的要求,结合企业生产过程的典型工作任务要求来进行专业课程体系设计;结合钢铁企业和冶金产业要求,培养“知识+技能+素质”三维一体、下得去、上手快、留得住、用得上的冶金技术技能型人才。

4.2 专业知识目标

基础知识:掌握高等数学、机械制图基本知识;熟悉计算机绘图知识、电工、电子技术基础知识;了解计算机基础知识及应用知识;外语基础知识等。

专业基础知识:掌握金属材料与热处理工艺、机械设计基础知识、耐火材料基础知识,掌握冶金过程的基本原理、电工学基础知识等。

专业知识:掌握烧结与球团工艺与理论、炼铁工艺流程与理论、转炉炼钢、电炉炼钢的工艺和理论、连铸、炉外精炼的工艺特点,掌握炼铁设备、炼钢设备与设计原理。

4.3 专业技能目标

基本技能:具备具有冶金常用设备的识图、制图能力及分析冶金设备构造、原理的能力。具有应用冶金电器设备进行冶金生产过程操作的能力。具有计算机应用基础知识,收集、查阅专业领域内的技术及信息能力。

专业技能:具备冶金炼铁、炼钢、连铸、精炼等专业方面的基本理论和操作技能,并具备冶金主要设备的使用、维护、管理等方面知识。具有应用专业知识分析和解决冶金生产过程中常见问题的能力。具有从事钢铁冶炼生产一线主要岗位的操作能力和处理一般事故的能力。具有从事设备的调试、使用、维护和管理的能力。

综合技能:具备钢铁冶炼生产组织、技术和管理的能力。具有对冶炼生产工艺、设备进行初步设计和改进的能力;具有安全生产、环境保护、产品质量分析和检验的能力。具有较强的计算机和外语的应用能力。

5 钢铁冶金专业基于工作过程课程体系的构建

在酒钢、榆钢、新疆新源等集团的烧结厂、炼铁厂、炼钢厂,通过广泛咨询行业专家以及与企业的生产一线技术主管,与技术操作人员进行充分的沟通、探讨,确定了毕业生从事的7个任务领域,分析了所对应的工作任务,归纳提炼出典型工作任务,进一步明确了岗位职业能力的要求,根据学生的认知规律与职业成长规律对典型工作任务进行教学分析,把行动领域转化为学习领域,通过对学习领域进行教育学处理,重构了冶金技术专业工以作过程为导向———基于工作过程的新课程体系(如图2所示)。

课程体系突出了实践在课程中的核心地位,强化实践育人。每个专业核心学习领域都配置对应岗位能力分解的技能实训项目、专业知识、案例教学知识,使课程内容与生产的操作过程和职业岗位的能力要求一致,达到理论和实践的一体化,实现与岗位能力的对接。新课程体系中设置了技能训练领域学生先进入企业“识岗实训”,了解本专业的工作任务、工作环境和职业特点;在此基础上展开项目导向实践课的学习训练,初步掌握岗位技能“应会”和“应知”的内容;之后重入生产企业,在6个生产区域对应的岗位群进行关键岗位技能的“顶岗实习”,进行某一岗位技能的重点提升。

参考文献

[1]赵志群.职业教育工学结合一体化课程开发指南[M].北京:清华大学出版社,2009.

篇4：钢铁冶金新技术

关键词：绿色钢铁冶金;机械设计;关键技术

前言

在国家日益重视环保的当今社会，对于钢铁冶金企业来说，如何在不污染环境的基础上，尽最大可能地节约能源、保护自身及周围环境、提高资源利用率，。

而绿色钢铁冶金机械设计设计出的绿色钢铁冶金机械设备性能优越，能源消耗少，能将新的钢铁生产工艺从理论变成现实，将节能环保技术应用于钢铁冶金生产的全过程。对绿色钢铁冶金机械设计的探析，对钢铁企业走节能环保之路，实现科学、可持续发展有极大的帮助。

1.绿色钢铁冶金机械设计的涵义及特点

绿色钢铁冶金机械设计是在保证钢铁冶金机械设备基本功能的前提下，将节能环保、提高资源利用率作为机械设计的目标，通过绿色机械设计设计出性能优越的绿色机械设备，进而或实现降低能耗、或实现新的钢铁生产工艺、或将节能环保技术应用于钢铁生产过程等等，进而帮助钢铁企业实现走节能环保之路，实现科学、可持续的发展。

绿色钢铁冶金机械设计是以钢铁企业的可持续发展为目标的一种全新的机械设计理念。绿色设计涉及观念绿色化、生产工艺绿色化、生产产品绿色化三方面的内容。

绿色设计设计出的绿色冶金机械设备在钢铁冶金企业的应用和推广需要钢铁企业生产技术人员强化绿色生产意识，革新生产工艺，改革生产方式，坚持以绿色设计观念为指导，以环境保护、节约能源及提高资源利用率为生产原则，实现钢铁企业的科学、可持续发展。

2.绿色钢铁冶金机械设计的主要特点

绿色钢铁冶金机械设计的特点有三：

2.1以绿色观念为指导原则

近年来，钢铁冶金企业所面临的资源、能源与环境问题日益严峻，而钢铁企业二次能源回收利用效率不高，企业能源管理体系建设尚待完善，钢铁企业能源利用质量、效率与全流程系统能效的改善问题尚没有得到充分重视，忽视环保设施的日常运行维护，也缺乏相关经验和技术人员，使得环保设备难以发挥正常的减排能力，也折射出环保观念缺失的问题。

故要想将绿色钢铁冶金机械设计设计出的机械产品在钢铁冶金企业中应用、推广，必须先转变观念——转变机械设计人员的观念、转变钢铁企业的观念，以绿色观念为指导原则。

2.2以绿色机械设计为手段

离开了先进的、性能优越的钢铁冶金机械设备去空谈钢铁企业科学、可持续的发展，那就是鱼儿离开了水，花草树木离开了泥土，是不科学的，也无法实现钢铁企业的可持续发展。试问，如果离开了或没有先进的、性能优越的钢铁冶金机械设备，沿用老式的、落后的、甚至是淘汰的钢铁冶金机械设备，就像用双脚和汽车赛跑，输赢一眼便知。

2.3具有实现降低能耗、实现新的钢铁生产工艺、将节能环保技术应用于钢铁生产过程等等优点

通过绿色钢铁冶金机械设计设计出来的绿色钢铁冶金机械设备先进、性能优越，单位时间产出产品不减少、甚至更多，而维持设备运转所需能源却降低了。

3.绿色钢铁冶金机械设计的关键技术

绿色钢铁冶金机械设计旨在钢铁冶金机械设计、钢铁冶金机械制造以及钢铁冶金机械使用等方面实现“绿色”，其最终目的是提高资源的利用率、减少生产过程中的废弃物以及解决环境污染的问题。通过此种绿色设计理念可以更好地促使钢铁冶金机械企业在资源节约型、环境保护型的可持续发展道路上健康、稳定、快速发展。鉴于此，绿色钢铁冶金机械设计作为一种比较新型的概念，其关键技术在很多方面也与传统的机械设计关键技术呈现出显著的差异，主要表现在制造钢铁冶金机械的原材料的选择、钢铁企业生产过程中控制“气废”排放、钢铁冶金机械的减震除噪、密封技术的研发等方面，笔者接下来进行具体阐述。

3.1制造钢铁冶金机械的原材料的选择

在进行绿色钢铁冶金机械设计时，要充分考虑制造钢铁冶金机械的原材料的影响，对原材料的选择具有相对确定性，不能够随意进行选择，只有那些易分解、可再生以及可回收的原材料才可能作为钢铁冶金机械的制造材料。总而言之，在进行制造机械的原材料选择的过程中，要以环境的利益为指导，对环境有害的原材料禁用或者少用，对环境危害少的原材料可以使用或者扩大使用。

3.2生产中对“气废”排放的控制

钢铁冶金企业生产过程中是没有办法杜绝废气的排放的，但是这些气体对周围环境会造成很大的污染。所以在进行绿色钢铁冶金机械设计时，可以通过设计出绿色的钢铁冶金机械实现新的钢铁生产工艺、将节能环保技术应用于钢铁生产过程，进而合理控制废气物的排放，这也是绿色设计的重要内容之一。

3.3做好钢铁冶金机械的减震除噪

钢铁冶金机械行业在进行机械制造过程中，要合理控制处理噪音问题。机械震动是噪音污染的重要因素，在对冶金机械进行设计之初就要考虑到其投入生产之后，会不会比较容易发生震动现象，为了杜绝这一现象发生，需要在机械整体与结构的布局中，去设计震动比较小的机械产品。

3.4提高密封技术，谨防泄漏

钢铁冶金机械的泄露问题是所有问题中较为严重的问题，其直接的后果是引起资源的浪费，同时又造成环境的污染。机械自身的使用寿命和工作性能也会直接受到影响。因此，机械的防泄漏是绿色设计的重要内容。要使机械不容易发生泄露现象，就必须采用比较高的密封技术，尽管国内密封技术近十年有较大进步，但与国内工业技术的发展相比仍有较大差距，因此要加快研发新的密封产品。

4.绿色钢铁冶金机械设计的重要意义

绿色钢铁冶金机械设计一方面使得员工的绿色意识加以增强，人们从思想上对于绿色设计得到很有效的认识，将安全生产和环境保护相结合进行钢铁冶金机械的设计;另一方面采用绿色无污染的高新材料，设计性能优越的钢铁冶金机械实现新型的钢铁生产工艺，应用各种节能环保技术，很大程度地节约了能源的使用，控制钢铁冶金企业有害的物质的排放，进而保护了环境，提高了生产质量。

5.结束语

综上所述，在绿色工业日益兴起的今天，绿色冶金机械设计技术有着良好的发展趋势。在具体的设计环节，设计人员应把握绿色设计的几个关键点，这样才能更好的促进冶金机械工业的发展。

参考文献：

[1]韩军霞.机械制造过程中绿色制造技术的应用[J].科技资讯，2011（16）.

[2]刘超.基于绿色制造的设备维修技术[J].机械管理开发，2009（04）.

篇5：钢铁冶金新技术

粉末冶金技术的应用能够对钢铁冶炼产业造成诸多积极影响，而其中最为直接的便是提高资源的利用效率。顾名思义，粉末冶金多的原材料是粉末，而冶金主要对象则是金属，所以，在其冶炼过程中需要使用到大量的金属粉末[5]。一般而言，如无特殊需求，钢铁企业不会刻意的制取金属粉末进行冶炼。但在实际的生产活动中，经过一定的工艺流程之后，往往会产生相当一部分的含金属粉末，这些粉末，无疑可以通过粉末冶金技术进行二次加工，而不至于被当作工业垃圾处理导致资源浪费。

1.2提升经济效益

钢铁循环经济备受政府和企业推崇的原因还在于其经济效益，我国钢铁产业规模巨大，因此而产生的金属粉末总量也极为庞大，通过粉末冶金技术的二次加工，可以在一定程度上减少其在原材料方面的投入，并且由此而生产出的钢铁数量也不在少数，另外，从某种方面来说，这也可以减少企业在粉末处理方面投入的费用，由此，在增收减支共同影响下所产生的经济效益也就不言而喻了。

1.3提高环境效益

篇6：钢铁冶金概论论文-粉末冶金工艺

学生姓名： 年级： 学号：

摘要：粉末冶金是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。粉末冶金法与生产陶瓷有相似的地方，因此，一系列粉末冶金新技术也可用于陶瓷材料的制备。由于粉末冶金技术的优点，它已成为解决新材料问题的钥匙，在新材料的发展中起着举足轻重的作用。关键词：粉末冶金 高密度 硬质合金 粉末高速钢

前言

我国粉末冶金行业已经经过了近60年的发展，经历了从无到有、多领域发展。但与国外的同行业仍存在以下几方面的差距：(1)企业多，规模小，经济效益与国外企业相差很大。(2)产品交叉，企业相互压价，竞争异常激烈。(3)多数企业缺乏技术支持，研发能力落后，产品档次低，难以与国外竞争。(4)再投入缺乏与困扰。(5)工艺装备、配套设施落后。(6)产品出口少，贸易渠道不畅。随着我国加入WTO以后，以上种种不足和弱点将改善，这是因为加入WTO后，市场逐渐国际化，粉末冶金市场将得到进一步扩大的机会；而同时随着国外资金和技术的进入，粉末冶金及相关的技术水平也必将得到提高和发展。

【1】【2】【3】

【4】1.粉末冶金基础

1.1粉末的化学成分及性能

尺寸小于1mm的离散颗粒的集合体通常称为粉末，其计量单位一般是以微米（μm）或纳米（nm）。1.1.1粉末的化学成分

常用的金属粉末有铁、铜、铝等及其合金的粉末，要求其杂质和气体含量不超过1%～2%，否则会影响制品的质量。1.1.2粉末的物理性能

（1）粒度及粒度分布

粉料中能分开并独立存在的最小实体为单颗粒。实际的粉末往往是团聚了的颗粒，即二次颗粒。实际的粉末颗粒体中不同尺寸所占的百分比即为粒度分布。

（2）颗粒形状即粉末颗粒的外观几何形状。常见的有球状、柱状、针状、板状和片状等，可以通过显微镜的观察确定。

（3）比表面积

即单位质量粉末的总表面积，可通过实际测定。比表面积大小影响着粉末的表面能、表面吸附及凝聚等表面特性。1.1.3粉末的工艺性能

粉末的工艺性能包括流动性、填充特性、压缩性及成形性等。

（1）填充特性

指在没有外界条件下，粉末自由堆积时的松紧程度。常以松装密度或堆积密度表示。粉末的填充特性与颗粒的大小、形状及表面性质有关。

（2）流动性

指粉末的流动能力，常用50克粉末从标准漏斗流出所需的时间表示。流动性受颗粒粘附作用的影响。

（3）压缩性

表示粉末在压制过程中被压紧的能力，用规定的单位压力下所达到的压坯密度表示，在标准模具中,规定的润滑条件下测定。影响粉末压缩性的因素有颗粒的塑性或显微硬度，塑性金属粉末比硬、脆材料的压缩性好；颗粒的形状和结构也影响粉末的压缩性。

（4）成形性指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末能够成形的最小单位压制压力表示，或用压坯的强度来衡量。成形性受颗粒形状和结构的影响。1.2粉末冶金的机理

1.2.1压制的机理

压制就是在外力作用下，将模具或其它容器中的粉末紧密压实成预定形状和尺寸压坯的工艺过程。钢模冷压成形过程如图7.1.2所示。粉末装入阴模,通过上下模冲对其施压。在压缩过程中，随着粉末的移动和变形，较大的空隙被填充，颗粒表面的氧化膜破碎，颗粒间接触面积增大，使原子间产生吸引力且颗粒间的机械楔合作用增强，从而形成具有一定密度和强度的压坯。1.2.2等静压制

压力直接作用在粉末体或弹性模套上，使粉末体在同一时间内各个方向上均衡受压而获得密度分布均匀和强度较高的压坯的过程。按其特性分为冷等静压制和热等静压制两大类。

（1）冷等静压制

即在室温下等静压制，液体为压力传递媒介。将粉末体装入弹性模具内，置于钢体密封容器内，用高压泵将液体压入容器，利用液体均匀传递压力的特性，使弹性模具内的粉末体均匀受压。因此，冷等静压制压坯密度高，较均匀，力学性能较好，尺寸大且形状复杂，已用于棒材、管材和大型制品的生产。

（2）热等静压制

把粉末压坯或装入特制容器内的粉末体置入热等静压机高压容器中，施以高温和高压，使这些粉末体被压制和烧结成致密的零件或材料的过程。在高温下的 等静压制，可以激活扩散和蠕变现象的发生，促进粉末的原子扩散和再结晶及以极缓慢的速率进行塑性变形，气体为压力传递媒介。粉末体在等静压高压容器内同一时间经受高温和高压的联合作用，强化了压制与烧结过程，制品的压制压力和烧结温度均低于冷等静压制，制品的致密度和强度高，且均匀一致，晶粒细小，力学性能高，消除了材料内部颗粒间的缺陷和孔隙，形状和尺寸不受限制。但热等静压机价格高，投资大。热等静压制已用于粉末高速钢、难熔金属、高温合金和金属陶瓷等制品的生产。1.2.3粉末轧制

将粉末通过漏斗喂入一对旋转轧辊之间使其压实成连续带坯的方法。将金属粉末通过一个特制的漏斗喂入转动的轧辊缝中，可轧出具有一定厚度、长度连续、强度适宜的板带坯料。这些坯体经预烧结、烧结，再轧制加工及热处理等工序，就可制成具有一定孔隙度的、致密的粉末冶金板带材。粉末轧制制品的密度比较高，制品的长度原则上不受限制，轧制制品的厚度和宽度会受到轧辊的限制；成材率高为80%～90%，熔铸轧制的仅为60%或更低。粉末轧制适用于生产多孔材料、摩擦材料、复合材料和硬质合金等的板材及带材。1.2.4粉浆浇注

是金属粉末在不施加外力的情况下成形的，即将粉末加水或其它液体及悬浮剂调制成粉浆，再注入石膏模内，利用石膏模吸取水分使之干燥后成形。常用的悬浮剂有聚乙烯醇、甘油、藻肮酸钠等，作用是防止成形颗粒聚集，改善润湿条件。为保证形成稳定的胶态悬浮液，颗粒尺寸不大于5μm～10μm，粉末在悬浮液中的质量含量为40%～70%。粉浆成形工艺参见本书6.2.2。1.2.5挤压成形

将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过规定的模孔压出。按照挤压条件不同，分为冷挤压和热挤压。冷挤压是把金属粉末与一定量的有机粘结剂混合在较低温度下（40℃～200℃）挤压成坯块；粉末热挤压是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤，热挤压法能够制取形状复杂、性能优良的制品和材料。挤压成形设备简单，生产率高，可获得长度方向密度均匀的制品。

挤压成形能挤压出壁很薄直经很小的微形小管，如厚度仅0.01mm，直径1mm的粉末冶金制品；可挤压形状复杂、物理力学性能优良的致密粉末材料，如烧结铝合金及高温合金。挤压制品的横向密度均匀，生产连续性高，因此，多用于截面较简单的条、棒和螺旋形条、棒（如麻花钻等）。1.2.6松装烧结成形

粉末未经压制而直接进行烧结，如将粉末装入模具中振实，再连同模具一起入炉烧结成形，用于多孔材料的生产；或将粉末均匀松装于芯板上，再连同芯板 一起入炉烧结成形，再经复压或轧制达到所需密度，用于制动摩擦片及双金属材料的生产。

将置于挤压筒内的粉末、压坯或烧结体通过规定的模孔压出。按照挤压条件不同，分为冷挤压和热挤压。冷挤压是把金属粉末与一定量的有机粘结剂混合在较低温度下（40℃～200℃）挤压成坯块；粉末热挤压是指金属粉末压坯或粉末装入包套内加热到较高温度下压挤，热挤压法能够制取形状复杂、性能优良的制品和材料。挤压成形设备简单，生产率高，可获得长度方向密度均匀的制品。1.2.7爆炸成形

借助于爆炸波的高能量使粉末固结的成形方法。爆炸成形的特点是爆炸时产生压力很高，施于粉末体上的压力速度极快。如炸药爆炸后，在几微秒时间内产生的冲击压力可达106MPa（相当于107个大气压），比压力机上压制粉末的单位压力要高几百倍至几千倍。爆炸成形压制压坯的相对密度极高，强度极佳。如用炸药爆炸压制电解铁粉，压坯的密度接近纯铁体的理论密度值。

爆炸成形可加工普通压制和烧结工艺难以成形的材料，如难熔金属、高合金材料等，还可压制普通压力无法压制的大型压坯。

除上述方法外，还有注射成形及热等静压制新技术等新的成形方法。

2.粉末冶金特点

粉末冶金具有独特的化学组成和机械、物理性能，而这些性能是用传统的熔铸方法无法获得的。运用粉末冶金技术可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油轴承、齿轮、凸轮、导杆、刀具等，是一种少无切削工艺。（1）粉末冶金技术可以最大限度地减少合金成分偏聚，消除粗大、不均匀的铸造组织。在制备高性能稀土永磁材料、稀土储氢材料、稀土发光材料、稀土催化剂、高温超导材料、新型金属材料（如Al-Li合金、耐热Al合金、超合金、粉末耐蚀不锈钢、粉末高速钢、金属间化合物高温结构材料等）具有重要的作用。

（2）可以制备非晶、微晶、准晶、纳米晶和超饱和固溶体等一系列高性能非平衡材料，这些材料具有优异的电学、磁学、光学和力学性能。

（3）可以容易地实现多种类型的复合，充分发挥各组元材料各自的特性，是一种低成本生产高性能金属基和陶瓷复合材料的工艺技术。

（4）可以生产普通熔炼法无法生产的具有特殊结构和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分离膜材料、高性能结构陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。

（5）可以实现近净形成形和自动化批量生产，从而，可以有效地降低生产的资源和能源消耗。

（6）可以充分利用矿石、尾矿、炼钢污泥、轧钢铁鳞、回收废旧金属作原料，是一种可有效进行材料再生和综合利用的新技术。

我们常见的机加工刀具，五金磨具，很多就是粉末冶金技术制造的。

3.粉末的制取方法

（1）还原法

这是一种应用最广的金属粉末制取方法，是采用氢气、一氧化碳等作为还原剂，使金属氧化物或氧化物矿石在高温下与之反应，制得金属粉末。这种粉末多呈多面体形，其成形性与烧结性良好。粉末粒度可由原料的粒度及还原条件的不同任意调整并均匀化。目前，粉末成形使用的铁粉大部分由还原法产生；难熔化合物粉末（如硬质合金）的制取也用此类方法。（2）雾化法

这是一种生产效率较高、成本较低、易于制得高纯度粉末的生产方法。它利用高压惰性气体或高速旋转的叶片将从小孔喷嘴中熔融的金属扩散成雾状液滴并迅速使之冷却成金属微粒的制粉方法。雾化粉末的颗粒形状因雾化条件而异。金属液的温度越高，球化的倾向越显著。其缺点是易产生偏析和不易制得超细粉末。（3）电解沉积法

在金属熔盐或金属盐的水溶液中通入直流电，使金属离子重新获得外层电子，变成金属粉末。电解沉积法制取的粉末纯度高，颗粒成树枝状或针状，成形性和烧结性都很好，但生产率低，成本较高，仅适用于制造要求纯度高、密度高的粉末材料和制品。（4）机械粉碎法

利用机械，通过压碎、击碎和磨削等作用，使金属块、合金或化合物机械地粉碎成粉末。这种方法生产效率低，动力消耗大，成本较高。

3.1粉末冶金的基本工序

（1）原料粉末的制备。现有的制粉方法大体可分为两类：机械法和物理化学法。而机械法可分为：机械粉碎及雾化法；物理化学法又分为：电化腐蚀法、还原法、化合法、还原-化合法、气相沉积法、液相沉积法以及电解法。

（2）粉末成型为所需形状的坯块。成型的目的是制得一定形状和尺寸的压坯，并使其具有一定的密度和强度。成型的方法基本上分为加压成型和无压成型。加压成型中应用最多的是模压成型。

（3）坯块的烧结。成型后的压坯通过烧结使其得到所要求的最终物理机械性能。烧结又分为单元系烧结和多元系烧结。除普通烧结外，还有松装烧结、熔浸法、热压法等特殊的烧结工艺。

（4）产品的后序处理。烧结后的处理，可以根据产品要求的不同，采取多种 方式。此外，近年来一些新工艺如轧制、锻造也应用于粉末冶金材料烧结后的加工，取得较理想的效果。

4.粉末冶金材料

粉末冶金是一项很有发展的新技术、新工艺，已广泛应用在农机、汽车、机床、冶金、化工、轻工、地质勘探、交通运输等各方面。粉末冶金材料有工具材料及机械零件和结构材料。工具材料大致有粉末高速钢、硬质合金、超硬材料、陶瓷工具材料及复合材料等。机械零件和结构材料有粉末减摩材料，包括多孔减摩材料和致密减摩材料；粉末冶金铁基零件及粉末冶金非铁金属零件等。

【5】

4.1硬质合金

硬质合金由硬质基体(质量分数为70%～97%)和粘结金属两部分组成。硬质基体是难熔金属的碳化物，如碳化钨及碳化钛等；粘结金属为铁族金属及合金，以钴为主。

（1）硬质合金的种类和牌号

硬质合金为一种优良的工具材料，主要用作切削刀具、金属成形工具、矿山工具、表面耐磨材料及高刚性结构部件。类型有含钨硬质合金，钢结硬质合金，涂层硬质合金，细晶粒硬质合金等。钢结硬质合金是一种新型的工模具材料，性能介于高速工具钢和硬质合金之间，是以一种或几种碳化物(如WC、TiC)为硬化相，以碳钢或合金钢(如高速工具钢、铬钼钢等)粉末为粘结剂，经配料、压制、烧结而制成的粉末冶金材料。退火处理后，可进行切削加工；淬火、回火处理后，有相当于硬质合金的高硬度和耐磨性，一定的耐热、耐蚀和抗氧化性。适于制造麻花钻、铣刀等形状复杂的刀具、模具和耐磨件。

含钨硬质合金按其成分和性能特点分为钨钴类(WC-Co系)、钨钛钴类(WC-TiC-Co系)、钨钛钽(铌)类[WC-TiC-TaC(NbC)-Co系、WC–TaC(NbC)-Co系]。钨钴类硬质合金的主要化学成分是碳化钨(WC)及钴。牌号为“YG+数字”(YG为“硬钴”汉语拼音字首)，数字表示钴平均质量分数。如YG6表示钴平均质量分数为6%，余量为碳化钨的钨钴类硬质合金。该类合金的抗弯强度高，能承受较大的冲击，磨削加工性较好，但热硬性较低(800～900℃)，耐磨性较差，主要用于加工铸铁和非铁金属的刃具。

钨钛钴类硬质合金的主要化学成分是碳化钨、碳化钛(TiC)及钴。牌号为“YT+数字”(YT为“硬钛”汉语拼音字首)，数字表示碳化钛平均质量分数。如YT15表示TiC为15%，其余为WC和Co的硬质合金。该类硬质合金的热硬性高(900～1100℃)，耐磨性好，但抗弯强度较低，不能承受较大的冲击，磨削加工性较差，主要用于加工钢材。钨钛钽(铌)类硬质合金又称为通用硬质合金或万能硬质合金。它是由碳化钨、碳化钛、碳化钽(TaC)或碳化铌(NbC)和钴组成。牌号为“YW+顺序号”(YW表示“硬万”汉语拼音字首)，如YW1表示万能硬质合金。该类硬质合金是在上述硬质合金中添加TaC或NbC，它的热硬性高(>1000℃)，其它性能介于钨钴类与钨钛钴类之间，它既能加工钢材，又能加工非铁金属。（2）硬质合金的性能及应用

性能:硬质合金的硬度高，室温下达到86～93HRA，耐磨性好，切削速度比高速工具钢高4～7倍，刀具寿命高5～80倍，可切削50HRC左右的硬质材料；抗弯强度高，达6000MPa，但抗弯强度较低，约为高速工具钢的1/3～1/2，韧性差，约为淬火钢的30%～50%；耐蚀性和抗氧化性良好；线膨胀系数小，但导热性差。

应用:硬质合金主要用于制造高速切削或加工高硬度材料的切削刀具，如车刀、铣刀等；也用作模具材料(如冷拉模、冷冲模、冷挤模等)及量具和耐磨材料。根据GB2075—87规定，切削加工用硬质合金按切削排出形式和加工对象范围不同，分为P、M、K三个类别，同时又依据加工材质和加工条件不同，按用途进行分组，在类别后面加一组数字组成代号。如P01、P10、P20„„，每一类别中，数字越大，韧性越好，耐磨性越低。

4.2粉末高速钢

高速钢的合金元素含量高，采用熔铸工艺时会产生严重的偏析使力学性能降低。金属的损耗也大，高达钢锭重量的30%～50%。粉末高速钢可减少或消除偏析，获得均匀分布的细小碳化物，具有较大的抗弯强度和冲击强度；韧性提高50%，磨削性也大大提高；热处理时畸变量约为熔炼高速钢的十分之一，工具寿命提高1～2倍。

采用粉末冶金方法还可进一步提高合金元素的含量以生产某些特殊成分的钢。如成份为9W-6Mo-7Cr-8V-8Co-2.6C的A32高速钢，切削性能是熔炼高速钢的1～4倍。

常用高速钢牌号为W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2，含有0.7%～0.9%C，及>10%的钨、铬、钼、钒等合金元素。其中碳保证高速钢具有高硬度和高耐磨性，钨和钼提高钢的热硬性，铬提高钢的淬透性，而钒则提高钢的耐磨性。

4.3铁和铁合金的粉末冶金

在粉末冶金生产中，铁粉的用量比其金属粉末大得多。铁粉的60%～70%用于制造粉末冶金零件。主要类型有铁基材料、铁镍合金、铁铜合金及铁合金和钢。粉末冶金铁基结构零件具有精度较高，表面粗糙值小，不需或只需少量切削加工，节省材料，生产率高，制品多孔，可浸润滑油，减摩、减振、消声等特点。广泛用于制造机械零件，如机床上的调整垫圈、调整环、端盖、滑块、底座、偏心轮，汽车中的油泵齿轮、活塞环，拖拉机上的传动齿轮、活塞环，以及接头、隔套、油泵转子、挡套、滚子等。

粉末冶金铁基结构材料的牌号用“粉”、“铁”、“构”三字的汉语拼音字首“FTG”，加化合碳含量的万分数、主加合金元素的符号及其含量的百分数、辅加合金元素的符号及其含量的百分数和抗拉强度组成。如FTG60-20，表示化合碳量0.4%～0.7%,抗拉强度200MPa的粉末冶金铁基结构材料；FTG60Cu3Mo-40，表示化合碳量0.4%～0.7%，合金元素含量Cu2%～4%、Mo0.5%～1.0%，抗拉强度400MPa的粉末冶金铁基结构材料。

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5.粉末冶金产业发展前景

功能材料向多功能化、集成化、小型化和智能化方向发展； 结构材料向高性能化、复合化、功能化和低成本化方向发展； 薄膜和低维材料研帛发展迅速，生物医用材料异军突起； 新材料制品的精加工技术和近净形成形技术受到高度重视； 材料及其制品与生态环境的协调性倍受重视； 材料制备与评价表征新技术、新装备不断涌现； 材料在不同层次上的设计发展迅速。

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6.结语

粉末冶金材料具有特殊性能，未来多样化发展中，粉末冶金在某些行业，如汽车工业，粉末冶金材料将占有举足轻重的地位，随着粉末品质的不断提高，粉末制造成本的不断下降，成形机设备的费用不再偏高，粉末冶金材料的应用会越来越广。

参考文献：

【1】刘咏，黄伯云.世界粉末冶金的发展现状，中国有色金属 2006年第1期.【2】黄伯云，易健宏.现代粉末冶金材料和技术发展现状

（一），上海金属 2007年第3期.【3】黄伯云，易健宏.现代粉末冶金材料和技术发展现状