CN101798659B

CN101798659B - 用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的制备方法

Info

Publication number: CN101798659B
Application number: CN2010101401646A
Authority: CN
Inventors: 王宏林; 曹红岗
Original assignee: CHAOYANG HONGXIANG SMELTING Co Ltd
Current assignee: Nine way new friction material (Chaoyang) Limited by Share Ltd
Priority date: 2010-04-07
Filing date: 2010-04-07
Publication date: 2012-01-04
Anticipated expiration: 2030-04-07
Also published as: CN101798659A

Abstract

本发明公开了一种用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金，其特征在于：按重量计，镍12-70％，铬3-12％，碳小于0.5％，硫小于0.3％，磷小于0.035％，硅小于2.5％，铁余量。其主要适用于不锈耐酸钢的合金化，该合金低碳低磷，能够有效缓解炼钢过程中脱碳的负荷，并使该合金的粉化期大大增加，同时利于纯净钢的生产要求。

Description

用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于不锈耐酸钢的合金化剂，具体地涉及一种低碳低磷镍铬铁合金及其制备方法。

背景技术

目前，不锈钢的冶炼主要是用高炉铁水、高碳铬铁、镍铁和不锈钢废钢为原料在转炉或电炉中冶炼，其中所述的高碳铬铁的制取需用含铬富矿在电炉中冶炼，这种冶炼工艺能耗高而且成本昂贵。镍铁的制取，涉及有色冶金，针对不同的镍矿石，选取不同的提镍方法。由于镍矿石含镍品位不高，成分复杂，伴生脉石多，属难熔物料等特点，因此提镍的生产工艺十分复杂，生产成本高。

因此，现有技术中公开了很多用于不锈钢合金化的镍铬铁合金：中国专利申请号200610039987.3，吴江市东大铸造有限公司公开了一种镍铬铁合金及其制备方法，该合金含1.5-6.0％（重量，下同）的镍，3.0-21.0％的铬、0.6-2.0的硅、0.3-0.8％的锰，其余为铁。中国专利申请号200710055450.0，吉林铁合金股份有限公司公开了一种镍铬铁合金，其镍为6.5-10%、铬13-20%、Si 0.5-3.0%、C0.5-3.0％、P小于0.06％、S小于0.03％，其余为铁。

上述第一种合金对碳的含量未加限制，第二种合金的含碳量在0.5-3%。同时缺乏精炼，产品含磷，硫等杂质高，不能满足炼钢生产的要求，因为使用夹带对钢有害元素较高的合金将增加钢的精炼负荷，加大了钢企的成本。而且上述两种合金的制备方法是都采用了镍矿、铬矿作原料或部分原料，采用碳作为还原剂，在矿热炉或高炉中熔炼制得，由于其采用碳作还原剂，因此合金的碳的含量很高，同时，因未进行脱除杂质，其杂质含量也很高。

不锈耐酸钢中的碳富集在晶界处，如果碳的含量高，则易生成碳化铬，从而在晶界处形成贫铬区，结果使得其防锈耐酸效果降低。因此，降低钢的含碳量有助于提高其防锈耐酸性能。现有的用于不锈耐酸钢的合金化剂，其含碳量均较高，因此增加了炼钢过程中脱碳的负荷。磷是钢中的有害杂质，需在炼钢过程中予以去除，但由于现有的合金化剂夹杂含量较大，从而导致去除杂质的生产工艺复杂，效率低下，合金元素收得率低，结果增加了生产成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种低碳、低磷的镍铬合金以解决现有的镍铬铁合金含碳、磷量高的问题。

本发明提供一种用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金：该合金按重量计，含有镍12-70％，铬3-12％，碳小于0.5％，硫小于0.3％，磷小于0.035％，硅小于2.5％，铁余量。

更进一步优选的方案为：该合金含镍20-50％，铬5-10％，碳小于0.4％，硫小于0.2％，磷小于0.030％，硅小于2.0％，铁余量。

最优选的方案为：该合金含镍30-40％，铬8-10％，碳小于0.15％，硫小于0.03％，磷小于0.030％，硅小于1.0％，铁余量。

本发明所述的镍铬铁合金的熔点为1470-1495℃，密度为7.6-8.2g/cm³。

本发明还提供生产所述的用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的方法，其特征在于，包括如下步骤：

配料：按目标值选择废镍原料、铬矿进行配料；

冶炼：

（1）先在电弧炉或矿热炉炉底铺适量石灰，加入铬矿和40%的废镍原料，然后熔化；

（2）上述物料熔化后，加入还原剂：硅铬合金，造渣剂：石灰和莹石还原铬矿中的铬元素；

（3）加入其余的废镍进行熔化，加入造渣剂：石灰和莹石，控制碱度在1.4-1.9，上述渣料熔化后，将其排出炉外；

（4）出炉铸锭。

为降低合金液中的氧含量和改善其浇注性能，上述制备方法出炉时，在铁水包内加入含硅72-78%的硅铁粒（20毫米以下5-8Kg,使硅含量≤2.5、较好是≤2.0%、更好是≤0.1%。也可加入铝合金脱氧剂（含铝≥50%）1Kg进行脱氧处理。

还需要进一步指出的是在出炉前化验必控成分，镍和铬达不到目标值要求时，将合金液移到中频炉用废纯镍或低碳铬铁进行微调至合格，如镍和铬超出目标值要求含量时用废钢进行调整。

本发明的合金由于其含碳量被控制在0.5% 以下，使得在冶炼耐酸不锈钢时，降低了因合金带进碳的含量，从而减轻了炼钢时脱碳的负荷，因此，本发明的镍铬铁合金特别适合作为耐酸不锈钢的合金化剂。同时，本发明通过控制原料中杂质含量从而使合金中杂质量少，能够满足此类钢种对杂质要求控制特别严格。特别是碳含量低使合金不易变脆，避免了合金因破碎而造成的损失。磷、硫是钢中有害元素，尽量去除该杂质有利于提高钢的性能。本发明合金熔点低，比重和钢很接近，在钢中能完全溶解，能够提高金属收得率。

本发明的镍铬铁合金的制备方法主要是采用废镍作为镍的原料，采用铬矿作为铬的原料，采用硅铬合金作为铬矿的还原剂，通过铬矿中的Cr₂O₃和Si反应将 Cr还原出来，因为该方法未使用碳质还原剂，因此大大降低了合金中的碳的含量。同时本发明将铬矿和废镍一次性熔炼即完成了铬的还原又完成合金的冶炼，其工艺路线短，生产效率高。合金收得率高，生产成本低。节约能源和资源。

具体实施方式

实施例1：生产一吨含镍30%，铬10%，碳≤0.3%,硅≤1.0%，硫≤0.1%,磷≤0.035%余量为铁的产品。

制备过程：

配料；铬矿：245kg，其中含45%的Cr₂O₃，12%的Fe₂O₃，8%的SiO₂，10%的Al₂O₃，16%的MgO。

硅铬合金：100kg，含有铬35%，硅46%，碳0.04%，磷0.02%，硫0.01%铁余量。

回收废镍840kg（平均含镍≥35%），其中,硅、硫、磷杂质含量满足目标值的要求。

石灰220-260kg（氧化钙≥80%），莹石23-39kg（氟化钙≥75%）。

具体步骤如下：

（1）先在电弧炉或矿热炉炉底铺适量石灰，然后加入铬矿和40%左右的废镍原料进行熔化。

（2）加入硅铬合金和余量石灰、莹石，还原铬矿中的铬元素，大部分金属Cr、Fe进合金液体，SiO₂等氧化物和少量金属进入炉渣中然后被排出。

此时炉内的合金液约496kg,其成分为镍23.70%,铬20.24%。其他杂质完全符合设计范围。

（3）然后加入余量的废镍约504kg进行熔化，并视炉况和渣流动性补充石灰，莹石，调节碱度为1.4-1.9，造液态渣排出炉外。

（4）为了降低合金液中的氧含量和改善其浇注性能，出炉时在铁水包内加入含硅72-78%的硅铁粒5-8Kg（20毫米以下）,本实施例选择6Kg，使硅含量≤1.0。也可加入铝合金脱氧剂（含铝≥50%）2Kg进行脱氧处理。

（5）出炉铸锭，得到含镍29.13%，含铬10.04%，碳 0.15%，硫0.07%，磷0.01%，硅0.4%的所得到产品。

实施例二，采用上述方法，制得本发明所述的镍铬铁合金，其包含：镍30.15%，含铬11.20%，碳0.1%，硫0.06%，磷0.01%，硅0.89%。

实施例三，采用上述方法，制得本发明所述的镍铬铁合金，其包含：镍25.83%，含铬10.12%，碳0.32%，硫0.21%，磷0.027%，硅2.0%。

实施例四，采用上述方法，制得本发明所述的镍铬铁合金，其包含：镍40.01%，含铬10.12%，碳0.40%，硫0.16%，磷0.03%，硅1.45%。

本发明所述的镍铬铁合金的生产方法主要是利用硅铬合金中的硅作还原剂将铬矿中的铬还原，得到碳小于0.15%，硫小于0.03%，磷小于0.04%，铬大于15%的低碳低磷的镍铬铁半成品。然后加入余量镍铁原料熔化得到符合本发明成分的产品。铬的收得率91%，镍的收得率99%。

Claims

1.一种用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：配料：按目标值选择杂质含量满足要求的废镍原料、铬矿进行配料；冶炼：（1）先在矿热炉或电弧炉炉底铺适量石灰，加入铬矿和40%的废镍原料，然后熔化；（2）然后加入全部还原剂：硅铬合金、造渣剂：石灰和莹石进行还原铬矿中的铬元素；（3）然后加入余量的废镍进行熔化，加入造渣剂：石灰和莹石，控制碱度在1.4-1.9，造液态渣排出炉外；（4）出炉铸锭；采用该方法值制得的合金含有镍20-70％，铬3-12％，碳小于0.5％，硫小于0.3％，磷小于0.035％，硅小于2.5％，铁余量。

2.如权利要求1所述的用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的制备方法，其特征在于：按重量计，该合金含有镍20-50％，铬5-10％，碳小于0.4％，硫小于0.2％，磷小于0.030％，硅小于2.0％，铁余量。

3.如权利要求1所述的用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的制备方法，其特征在于：按重量计，该合金含有镍30-40％，铬8-10％，碳小于0.15％，硫小于0.03％，磷小于0.030％，硅小于1.0％，铁余量。

4.如权利要求1-3中任一项所述的用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的制备方法，其特征在于：该合金的熔点为1470-1495℃，密度为7.6-8.2g/cm³。

5.如权利要求1-3中任一项所述的用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：出炉时在铁水包内加入粒度为20毫米以下的硅铁粒。

6.如权利要求5所述的用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的制备方法，其特征在于，还包括以下步骤：出炉时加入铝合金脱氧剂进行脱氧处理。

7.如权利要求6所述的用于不锈耐酸钢的低碳低磷镍铬铁合金的制备方法，其特征在于：在出炉前，将合金液移到中频炉用废纯镍或低碳铬铁或废钢进行微调镍、铬成分至目标值。