CN103540769B - 一种红土镍矿制备精炼式不锈钢的方法及其产品 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种精炼式不锈钢，按重量份数由以下原料制成：红土镍矿60~70份、铬矿20~30份、助熔剂1~2份、焦碳2~5份、添加剂2~5份。本发明还公开了精炼式不锈钢的冶炼方法。本发明采用的单嘴精炼炉进行精炼不锈钢，不仅能提高钢水品质，减少不合格钢水的产生，尤其是成分不均匀、硫含量不合格等问题，而且通过使用红土镍矿和铬矿降低了生产钢的成本，另外在制备不锈钢时使用的添加剂可以富集镍元素，得到高回收率的镍铁。本发明制备工艺简单环保，易于大规模生产。

Description

一种红土镍矿制备精炼式不锈钢的方法及其产品

技术领域

本发明属于冶金及材料科学技术领域，特别涉及一种红土镍矿制备精炼式不锈钢的方法及其产品。

背景技术

红土镍矿的主要化学成分包括Ni、Co、Cr₂O₃、Fe、MgO、SiO₂、Al₂O₃、Mn、S、P等，而镍元素被称为奥氏体形成元素，在不锈钢中的主要作用在于它改变了钢的晶体结构而形成奥式体晶体结构，从而改善不锈钢的可塑性、壳焊接性和韧性等金属性。普通碳钢的晶体结构被称为铁氧体，呈体心立方结构，加入镍后，促使晶体结构从体心立方结构转变为面心立方机构，这种结构被称为奥式体。常见的奥氏体形成元素还有：碳、氮、锰、铜。

镍主要用于生产不锈钢，目前使用的不锈钢约有70%是奥氏体不锈钢。由于红土镍矿镍品位低，且镍不以独立矿物，而以类质同像形式存在，因而用物理选矿方法难以得到富集。红土镍矿工业应用的处理工艺主要有湿法和火法两种。但湿法和火法这两种工艺都有其局限性，有对红土镍矿类型的局限性、处理工艺成本高、而且处理得到的产品质量差等问题。

发明内容

发明目的：针对上述问题，本发明的目的是提供一种成本低、无污染、金属回收率高的红土镍矿制备精炼式不锈钢的方法及其产品。

技术方案：为了解决上述技术问题，本发明提供一种精炼式不锈钢，按重量份数由以下原料制成：红土镍矿60~70份、铬矿20~30份、助熔剂1~2份、焦碳2~5份、添加剂2~5份。

所述助熔剂为石灰石、白云石或硅石中的一种或几种。

所述添加剂为NCP-2或硫酸钠中的一种或几种。添加剂为NCP-2添加剂购买于上海摩田化学有限公司。NCP-2添加剂是一种不挥发的、低粘度的聚合物添加剂。产品为环境友好型添加剂、无色无味、可用于醋丙、纯丙及苯丙乳液中，以赋于优秀的粘性和对基材的附着力。由于其独特的化学结构NCP-2添加剂具有高度的耐水解、抗冻性和疏水性。在本发明中NCP-2添加剂能够改变红土镍矿的化学结构，降低镍铁晶粒表面张力，从而促进镍铁晶粒的聚集、长大，对后续的磁选分离有利。而且不会产生有毒害的气体或固体物质。

所述的精炼式不锈钢的制备方法，包括以下步骤：

1）初熔：将红土镍矿、铬矿、助熔剂加入等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1650~1750℃；

2）初炼：待母液完全熔化后加入焦炭进行冶炼，同时控制冶炼温度为1650~1750℃，并同时加入添加剂进行初还原反应1~2h得到镍铬合金液体；

3）精炼炉中精炼：将初炼后的镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中精炼，抽真空时间为4~6分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；

4）钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到精炼式不锈钢产品。

铬在不锈钢中的决定作用：决定不锈钢性属的元素只有一种，这就是铬，每种不锈钢都含有一定数量的铬。铬之所以成为决定不锈钢性能的主要元素，根本的原因是向钢中添加铬作为合金元素以后，促使其内部的矛盾运动向有利于抵抗腐蚀破坏的方面发展。这种变化可以从以下方面得到说明：①铬使铁基固溶体的电极电位提高②铬吸收铁的电子使铁钝化。钝化是由于阳极反应被阻止而引起金属与合金耐腐蚀性能被提高的现象。构成金属与合金钝化的理论很多，主要有薄膜论、吸附论及电子排列论。

镍作为合金元素在不锈钢中的作用，在于它使高铬钢的组织发生变化，从而使不锈钢的耐腐蚀性能及工艺性能获得某些改善。

有益效果：本发明采用的单嘴精炼炉进行精炼不锈钢，不仅能提高钢水品质，减少不合格钢水的产生，尤其是成分不均匀、硫含量不合格等问题，而且通过使用红土镍矿和铬矿降低了生产钢的成本，另外在制备不锈钢时使用的添加剂可以富集镍元素，得到高回收率的镍铁。本发明制备工艺简单环保，易于大规模生产。

具体实施方式

根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。

实施例1

精炼式不锈钢的冶炼方法，包括以下步骤：初熔：将红土镍矿60份、铬矿30份、石灰石2份加入等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1650℃；初炼：待母液完全熔化后加入焦碳5份进行冶炼，同时控制冶炼温度为1650℃，并同时加入NCP-2添加剂2份进行初还原反应1h得到镍铬合金液体；精炼炉中精炼：将初炼后的镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中精炼，抽真空时间为4分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到精炼式不锈钢产品。

实施例2

精炼式不锈钢的冶炼方法，包括以下步骤：初熔：将红土镍矿70份、铬矿20份、白云石1份加入等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1750℃；初炼：待母液完全熔化后加入焦碳2份进行冶炼，同时控制冶炼温度为1750℃，并同时加入硫酸钠5份进行初还原反应2h得到镍铬合金液体；精炼炉中精炼：将初炼后的镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中精炼，抽真空时间为6分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到精炼式不锈钢产品。

实施例3

精炼式不锈钢的冶炼方法，包括以下步骤：初熔：将红土镍矿65份、铬矿25份、硅石1.5份加入等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1700℃；初炼：待母液完全熔化后加入焦碳3份进行冶炼，同时控制冶炼温度为1700℃，并同时加入NCP-2添加剂3份进行初还原反应1.5h得到镍铬合金液体；精炼炉中精炼：将初炼后的镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中精炼，抽真空时间为5分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到精炼式不锈钢产品。

分别按照实施例1~3制备的精炼式不锈钢与市面上的普通的不锈钢在测试温度为1000~1200℃下进行耐热性能的测试：硬度、抗拉强度、屈服强度。

腐蚀性能测试：在室温下采用1NH2SO4+1NKSCN溶液及除氧的3.5%NaCl溶液进行动电位极化实验。在30%的沸腾醋酸溶液中浸泡5次，每次48小时。

	硬度HBS	抗拉强度Mpa	屈服强度Mpa	测试温度℃
					实施例1	182	621	450	1000~1200
实施例2	181	615	443	1000~1200
					实施例3	180	605	458	1000~1200
对照	183	530	406	1000~1200

晶间腐蚀的实验结果以及在酸中的腐蚀速度结果如下：

腐蚀介质	1NH2SO4+1N KSCN溶液再活化率Rr	30%的沸腾醋酸溶液(mm/y) 浸泡5次，每次48小时
			实施例1	0.00223	0.0078
实施例2	0.00215	0.0077
			实施例3	0.00218	0.0075
对照	0.136	0.016

Claims (2)

1.一种精炼式不锈钢，其特征在于，按重量份数由以下原料制成：红土镍矿60~70份、铬矿20~30份、助熔剂1~2份、焦碳2~5份、添加剂2~5份，所述助熔剂为石灰石、白云石或硅石中的一种或几种，所述添加剂为硫酸钠。

2.权利要求1所述的精炼式不锈钢的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）初熔：将红土镍矿、铬矿、助熔剂加入等离子炉中熔化成母液，熔化后母液的温度为1650~1750℃；

2）初炼：待母液完全熔化后加入焦炭进行冶炼，同时控制冶炼温度为1650~1750℃，并同时加入添加剂进行初还原反应1~2h得到镍铬合金液体；

3）精炼炉中精炼：将初炼后的镍铬合金液体进入单嘴精炼炉中精炼，抽真空时间为4~6分钟，真空度小于100pa，采用顶部吹氧气底部吹氩气进行精炼；

4）钢锭浇注、锻轧成坯料、坯料热处理得到精炼式不锈钢产品。