[發(fā)明專(zhuān)利]一種用高純還原鐵粉替代工業(yè)純鐵冶煉不銹鋼的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710451201.7
• 申請(qǐng)日: 2017-06-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107385135A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭長(zhǎng)慶;曹杰瑞
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): C21B13/14
• 分類(lèi)號(hào): C21B13/14;C21C5/52;C22B1/243
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種高純還原鐵粉替代工業(yè)純鐵冶煉不銹鋼的方法，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以工業(yè)純鐵為原料，以常規(guī)中頻感應(yīng)電爐或真空感應(yīng)電爐為冶煉手段冶煉不銹鋼是目前多種生產(chǎn)不銹鋼工藝方法中的一種。這種方法適用于小規(guī)模冶煉不銹鋼的場(chǎng)合，如：科研機(jī)構(gòu)的研究實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)不銹鋼鑄件的中小型鑄造企業(yè)。該方法實(shí)際上充分利用了工業(yè)純鐵含碳量低和雜質(zhì)含量低等特點(diǎn)，從而，避免了采用以廢鋼為原料在電弧爐中冶煉初級(jí)鋼水和在VOD或AOD精煉爐中進(jìn)行一系列復(fù)雜的爐外精煉處理工序。因此，極大地簡(jiǎn)化了不銹鋼的冶煉工藝，具有生產(chǎn)設(shè)備投資低和生產(chǎn)簡(jiǎn)便、靈活等突出優(yōu)點(diǎn)。

現(xiàn)代純鐵的生產(chǎn)工藝與通常的碳鋼生產(chǎn)工藝基本相同，即：首先在轉(zhuǎn)爐中熔化和吹煉由鐵水和廢鋼組成的原料以獲得初級(jí)純鐵熔液。然后，將初級(jí)熔液轉(zhuǎn)移到LF爐、VOD爐或AOD氬氧精煉爐進(jìn)行深脫硫、深脫碳、脫氧和脫氣精煉處理。當(dāng)純鐵熔液的成分和溫度達(dá)到要求之后，將其在連鑄機(jī)上鑄造成方坯或圓坯鋼錠。鋼錠冷卻到室溫后或仍處于熱狀態(tài)時(shí)，將其輸送到加熱爐中高溫加熱達(dá)到軋制溫度。之后，輸送到軋鋼機(jī)中軋制成為的細(xì)長(zhǎng)棒材。細(xì)長(zhǎng)棒材經(jīng)過(guò)剪切處理成為的短棒，即成為冶煉釹鐵硼合金用的原料。由于純鐵含碳量極低，C≤0.02wt％，所以，冶煉純鐵熔液的溫度遠(yuǎn)高于冶煉低碳鋼鋼水的溫度，其結(jié)果必然造成冶煉純鐵的轉(zhuǎn)爐和精煉爐的爐襯熔損嚴(yán)重，爐子的使用壽命嚴(yán)重下降。并且，現(xiàn)代純鐵生產(chǎn)工藝流程長(zhǎng)，使得其生產(chǎn)成本高。另外，冶煉純鐵的原料之一-高爐鐵水，在其獲得過(guò)程中還原溫度高，不但能將鐵精粉中的氧化鐵還原，而且，也會(huì)將礦石中所含的一些其他雜質(zhì)元素還原而使其進(jìn)入鐵水中。冶煉純鐵的原料之二-廢鋼，其本身來(lái)源廣泛，經(jīng)常夾帶有一定量的合金廢鋼。這些合金廢鋼中含有大量的合金元素，在隨后的冶煉過(guò)程中會(huì)進(jìn)入純鐵熔液中而成為雜質(zhì)元素。因此，現(xiàn)代純鐵生產(chǎn)工藝難以保證獲得高純凈度的含鐵原料。

超純鐵精粉是一種脈石等雜質(zhì)含量極低的純凈鐵精粉原料。該原料經(jīng)過(guò)在隧道窯碳一次直接還原和氫氣還原爐氫氣二次還原后可獲得的C、S、P以及其他雜質(zhì)含量低、純凈度高的高純還原鐵粉。正因?yàn)槿绱耍@種高純還原鐵粉可以被用作為粉末冶金和磁性材料等用鐵粉。

與純鐵相比，高純還原鐵粉的化學(xué)成分與之相近，但純凈度相對(duì)更高。并且，價(jià)格也比較低廉。然而，高純還原鐵粉比重小(1.5g-2.0g/cm³)、質(zhì)量輕，不宜直接用作為煉鋼用原料。在高純還原鐵粉中加入一定比例的粘結(jié)劑并用模具將其壓制成比重4.5g-4.8g/cm³的高比重的短棒壓塊制品將使之轉(zhuǎn)變成為類(lèi)似純鐵塊的煉鋼原料。這種原料可以用來(lái)冶煉低碳、超低碳鋼，特別適合市場(chǎng)價(jià)格較高的不銹鋼。

高純還原鐵粉短棒壓塊制品具有體積小、重量輕和便于運(yùn)輸?shù)葍?yōu)點(diǎn)，并且，在中頻感應(yīng)電爐或真空感應(yīng)電爐冶煉不銹鋼冶煉時(shí)可以精確控制鋼水重量和調(diào)節(jié)鋼水成分。所以，高純還原鐵粉短棒壓塊制品完全可以替代工業(yè)純鐵生產(chǎn)不銹鋼。它的使用不但能夠能夠避免采用專(zhuān)門(mén)的不銹鋼冶煉設(shè)備和昂貴的特制純鐵原料，而且，可以有效地降低不銹鋼的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容

1、采用還原鐵粉壓塊替代工業(yè)純鐵冶煉不銹鋼的工藝方法，其特征在于：

(1)制備還原鐵粉壓塊的原料為超純鐵精粉，其化學(xué)成分為：TFe≥70wt％、低磷(P≤0.03％wt)和低硫(S≤0.03％wt)。超純鐵精粉經(jīng)過(guò)隧道窯高溫碳一次直接還原和氫氣還原爐氫氣二次還原后獲得的還原鐵粉的化學(xué)成分為：TFe≥98.5wt％、C≤0.01％wt、Si≤0.5％wt、Mn≤0.5％wt、P≤0.003％wt、S≤0.002％wt。(2)將經(jīng)過(guò)二次還原后的還原鐵粉大塊倒入鑄造用混砂機(jī)中碾壓、研磨。研磨過(guò)程中加入占還原鐵粉重量1-2wt％的水玻璃粘結(jié)劑和2-4wt％的水與還原鐵粉混勻，并拌成濕料。

(3)將還原鐵粉濕料倒入模具中壓制成比重4.5g-4.8g/cm³的短棒壓塊。之后，將短棒壓塊在200℃-250℃下進(jìn)行干燥除氣處理6-8小時(shí)，以徹底脫除其中所含的水分。

(4)在常壓中頻電爐或真空感應(yīng)電爐中冶煉不銹鋼。通電開(kāi)始熔煉前，將還原鐵粉壓塊與其它金屬原料一起加入到坩鍋內(nèi)。熔化后可不斷地補(bǔ)加余下的還原鐵粉壓塊與其它金屬原料，其冶煉工藝與采用工業(yè)純鐵冶煉時(shí)完全相同；

(5)實(shí)踐證明：還原鐵粉壓塊完全可以替代工業(yè)純鐵生產(chǎn)不銹鋼，能夠確保鋼的質(zhì)量，是工業(yè)純鐵比較理想的替代品。

附圖說(shuō)明