[發(fā)明專利]一種超低碳高純度工業(yè)純鐵及其制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710044143.2
• 申請(qǐng)日: 2007-07-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101353753A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-01-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張景海;趙肅武;羅輝;楊杰;顧家強(qiáng);顧雄;劉忠國(guó)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號(hào): C22C38/00
• 分類號(hào): C22C38/00;C21C7/00
• 代理公司: 上海東信專利商標(biāo)事務(wù)所
• 代理人: 楊丹莉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域鋼鐵材料純鐵，特別屬于冶金行業(yè)鋼鐵冶金的新型低碳超高純度工業(yè)純鐵。尤其是用于高純度超低碳、低硫磷、低硅錳鋼用的純鐵，如馬氏體時(shí)效鋼、高純度超低碳不銹鋼。

背景技術(shù)

目前我國(guó)采用GB9971、GB6983生產(chǎn)原料純鐵和工業(yè)純鐵，一般用于制造電磁元件、軟磁材料，也有用于制造硅錳硫磷較高，一般用轉(zhuǎn)爐或轉(zhuǎn)爐+爐外精煉制造，有的經(jīng)AOD爐制造，近幾年太鋼、寶鋼、武鋼、南京鋼廠等均有生產(chǎn)，國(guó)外也大量進(jìn)口，但是，純度不高，純鐵雜質(zhì)元素高，化學(xué)成分控制(wet％)：C≤0.025、SiMn≤0.2、S≤0.015、P≤0.015、Cr≤0.2、Ni≤0.2、Cu≤0.15；實(shí)物水平(wet％)：C0.005～0.02、SiMnO.02～0.20、S0.005～0.01、P0.005～0.015，實(shí)物質(zhì)量純度較低，特別是碳、硫、磷較高，只能用于制造普通的零部件。隨著對(duì)精密合金、磁性元器件的要求越來(lái)越高，尖端高技術(shù)產(chǎn)品對(duì)純度要求也越來(lái)越高，這些純鐵已經(jīng)不適合制造高端產(chǎn)品，不適合用于生產(chǎn)超低碳高純潔度馬氏體時(shí)效鋼、高強(qiáng)不銹鋼、高級(jí)功能材料(軟磁合金等)用的原材料，不能用于尖端技術(shù)和高質(zhì)量零部件。

國(guó)外對(duì)于這些高純度工業(yè)純鐵，日本用電解方法制造，純度可以達(dá)到含鐵量在99.9％，但價(jià)格太高，不適合用于如馬氏體時(shí)效鋼、高純度不銹鋼的原材料。國(guó)內(nèi)采用GB9971、GB6983生產(chǎn)原料純鐵和工業(yè)純鐵制造的電器元件和軟磁材料只能用于低檔次零部件，無(wú)法與國(guó)外實(shí)物相比，用該純鐵生產(chǎn)的馬氏體時(shí)效鋼性能低。目前我國(guó)還沒(méi)有用電解法生產(chǎn)制造工業(yè)純鐵的生產(chǎn)能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種超低碳高純度工業(yè)純鐵及其制造方法，它能夠改善工業(yè)純鐵的純度，進(jìn)而提高鋼的性能。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)上述目的的技術(shù)方案為：一種超低碳高純度工業(yè)純鐵，包括如下重量百分配比的化學(xué)元素：C≤0.008％、Si≤0.05％、Mn≤0.05％、S≤0.002％、P≤0.005％、Al≤0.05％。

優(yōu)選地，所述的超低碳高純度工業(yè)純鐵，包括如下重量百分配比的化學(xué)元素：C≤0.006％、Si≤0.03％、S≤0.001％。

工業(yè)純鐵中碳氮形成固溶體，常溫下易析出形成碳化物和氮化物，產(chǎn)生磁時(shí)效，碳高使磁導(dǎo)率下降，矯頑率提高，鐵損增加，磁化困難；同時(shí)碳氮在馬氏體時(shí)效鋼(Ni-Co-Mo-Ti)中形成碳化鈦和氮化鈦，降低鋼的強(qiáng)度、影響鋼的塑韌性，因此，碳氮必須控制較低水平；硅錳高易形成夾雜物，作為高純度鋼的原料使鋼的塑韌性降低；硫磷使鋼的塑韌性降低，特別是作為高強(qiáng)度高韌性鋼的原材料，降低鋼的塑韌性，因此必須限制；鋁是最有效的脫氧元素，控制鋁含量將有效降低鋼的含氧量。

所述超低碳高純度工業(yè)純鐵的制造方法，包含以下步驟：

(1)采用電爐(20噸電爐)工藝：采用電爐脫磷，保證電爐達(dá)到P的技術(shù)要求；重要是電爐氧化末期徹底扒凈氧化渣，防止還原期回P；

反應(yīng)式：

2[P]+5FeO+4CaO_s＝4CaOP₂O₅(s)+5Fe?????????????(1)

△G°＝—343000+143.35T(J/mol)

2[P]+5FeO+3CaO_s＝3CaOP₂O₅(s)+5Fe?????????????(2)

△G°＝—338600+142.05T(J/mol)

(a)氧化法冶煉；

(b)配料成分C：0.7-1.0％，P≤0.020％，優(yōu)質(zhì)低S、P平鋼和電極塊組成，(白灰要求精選，螢石要求特級(jí)的，加入量為常規(guī)量)；

(c)熔氧期進(jìn)行脫P(yáng)操作，控制溫度1540-1570℃，直至C≤0.08％P≤0.002％，扒渣100％，補(bǔ)加渣料后吹氧升溫至1650℃。本階段工藝同現(xiàn)行電弧爐冶煉工藝；

(d)還原：分三批加入白灰15～20Kg/噸.批、螢石5～8Kg/噸.批；當(dāng)硫≤0.010％扒渣100％，加CaO15～20kg/噸、CaF₂1～2kg/噸、鋁1～2.52kg/噸造新渣出鋼，入AOD爐；

(2)AOD冶煉：AOD吹氧氬混合氣體去碳，當(dāng)碳小于0.008％加鋁升溫≥1680℃，同時(shí)加入CaO和CaF₂進(jìn)行還原，當(dāng)硫小于0.0015％，出鋼；

氧化原理：2[C]+O₂＝2CO