CN1410208B - 水雾化合金钢粉的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种水雾化合金钢粉的制造方法，它在冶炼、水雾化、脱水、干燥、高温还原等主要工序均对现有技术进行了改进，其中在冶炼工序中优选了添加合金元素的时间和顺序，在水雾化、干燥、高温还原工序均采取了惰性气体保护措施，均有利于控制产品中的氧含量，从而使本制造方法在不采用真空退火炉处理的情况下仍能使氧含量控制在0.15％以下，生产出高质量的最终产品，简化了生产操作程序，节省了投资，降低了成本。
Description
技术领域：
本发明属粉末冶金领域，具体的说是一种合金钢粉的制造方法。
背景技术：
水雾化合金钢粉是近几年来出现的一种高性能钢铁粉末，其主要采用优质废钢为原料，在冶炼过程中添加Ni、Mo、Cu、Co、Cr、Mn等合金元素，经高压水雾化、脱水、干燥、磁选、筛分、合批、高温还原、解碎、筛分、合批包装等工序制得。由于在冶炼过程中加入合金元素，使最终所得的产品粉末达到了完全合金化的效果，颗粒中的合金成分分布均匀，无偏析，具有均匀的烧结物理、化学性能，可用于生产组织均匀的烧结结构零件。同时，由于所添加合金元素的独特特性和合金强化作用，使用其制造的零件具有高强度、高韧性、高耐磨性、高耐蚀性和高淬透性等特点，是生产高性能机械零件的理想材料。目前，国内外粉末冶金生产厂家多采用中频感应炉和电弧炉作为冶炼设备，在冶炼过程中氧化后期添加合金元素，由于Cr、Mn等元素为易氧化元素，在冶炼、水雾化、干燥过程中易与氧结合形成氧化物，致使铁粉氧含量很高，因此其后的还原过程中必须采用真空退火炉，在较高的温度下完成还原退火过程，由此带来以下两方面的问题：1)设备投资大，生产成本高。由于真空退火炉本身造价昂贵，运用维护费用高，且无法实现连续生产，致使最终生产的产品成本过高，不适宜在我国实现大规模工业化生产。2)由于在冶炼、水雾化、干燥过程中未采取保护措施，造成生粉氧化严重，即使采用了真空退火工艺处理，最终制得粉末产品的含氧量仍然偏高。因此影响了水雾化合金钢粉的开发生产和产品的推广应用。
发明内容：
为了克服现有技术存在的上述缺陷，本发明提供了一种水雾化合金钢粉的制造方法，它在冶炼、水雾化、脱水、干燥、高温还原各主要工序均采取了改进的操作方式和工艺参数，舍去了真空退火工艺，控制了最终产品的氧含量，改进了工艺操作条件，有利于降低生产成本和提高最终粉末产品的质量。
本发明所述的水雾化合金钢粉的制造方法包括以下方案和特点：
本发明所述的一种水雾化合金钢粉的制造方法包括冶炼、水雾化、脱水、干燥、筛分、高温还原、解碎、筛分、包装等主要工序，其主要发明特征在于：
1.在冶炼工序中，为尽量控制氧含量，防止不希望发生的氧化过程，改变了传统的合金元素加入时间和顺序，针对Cr、Mn易氧化和Ni、Mo、Cu、Co不易氧化的特点，分别控制各合金元素的加入时间和加入顺序，其中，Ni、Mo、Cu、Co是在冶炼过程中的氧化后期，P含量降至0.005％以下，温度升至1700-1750℃时快速加入，使其均匀合金化；Cr、Mn是易氧化元素，其添加是以铁合金的形式加入，主要集中在冶炼还原后期，S含量降至0.01％以下，炉温升至1710-1760℃出钢温度时快速加入，并均匀搅拌使其合金化；C的含量的控制受生粉氧含量影响，一般按碳氧比为C∶O＝1∶(5-7)的比例来控制碳含量。
冶炼工序的工艺参数和控制指标如下：
出钢温度为1700-1760℃
碳氧比为C∶O＝1∶(5-7)
冶炼钢水化学成分为：
C(0.18-0.25)％，Si≤0.05％，S≤0.015％ P≤0.015％
Ni(0.55-0.85)％，Mo(0.4-0.6)％，Cr(0.15-0.25)％
Mn(0.25-0.45)％，Co(0.35-0.4)％，Cu≤0.45％，余量为Fe。
2.在水雾化工序中，为了防止雾化过程中的氧化现象，采用氮气作为雾化过程保护气体，它是利用高压水雾化形成的负压将氮气以80m3/hr的流量吸入到雾化筒内的方式实施氮气保护的。
水雾化采用的雾化喷嘴为环缝型喷嘴，是本发明设计人的独特喷嘴，已取得实用新型专利保护，专利号为ZL00247583.9，该喷嘴结构已在其公开说明书中全面公开。
在本发明水雾化工序中，水雾化的工艺参数范围如下：
钢液中间包定径水口的直径10-12mm
雾化喷嘴环缝宽为0.6-0.7mm
雾化角度为40-48度
水压8～10MPa
水流量700-800L/min
雾化速度400Kg/min。
3.在脱水工序中，本发明人是采用的湿式磁选机+内滤式真空脱水机的工艺方案完成的，雾化后每升粉浆中约含铁粉100g，首先使用湿式磁选机对粉浆进行浓缩，将其含水量降低至30～40％左右，其磁场强度1200～1300特斯拉。经浓缩后的粉浆进入内滤式真空脱水机进一步脱水，采用真空装置和水粉分离装置将粉浆的含水量降低至8％以下。其过滤面积为20m2。
4.在干燥工序中，采用了本发明人设计的独特的水雾化钢铁粉末烘干机，该烘干机已取得了实用新型专利保护，专利号为ZL00247584.7，该烘干机的结构已在其公开的说明书中全面公开。为了防止干燥过程中生粉的进一步被氧化，本发明人在干燥工序中采用了氮气保护方式，它是以从烘干机尾部通入40m3/h的氮气来实施的。
干燥工序的工艺参数范围如下：
进气温度：750-850℃ 排气温度：100-200℃
保护用氮气的流量为40m3/h。
5.在高温还原工序中采用的设备为钢带式还原炉，并针对生粉中含有Cr、Mn等易氧化元素还原困难的问题确定了还原工序的工艺条件和工艺参数如下：
在氨解气气氛中进行还原
氨解气流量为20-30Nm3/h 优选范围为23-28Nm3/h
还原温度900-1000℃ 优选范围为930-980℃
还原时间60-80分钟 优选范围为65-75分钟
料层厚度30-40mm
本发明所述的一种水雾化合金钢粉的其他工序操作过程和工艺参数均与现有技术相同，在本说明书中不再详述。
本发明所述的水雾化合金钢粉的制造方法中对冶炼、水雾化、烘干、还原等工序实施的惰性气体保护措施和操作方式及参数的改进均有利于最终产品的氧含量达到尽量低的水平。在不采用真空退火炉处理的情况下，产品中氧含量仍能控制达到0.15％以下，保证产品的整体质量，同时节省了设备投资，降低了生产成本。
本发明所述的制造方法采用的水雾化专利喷嘴及相应的操作条件将雾化速度提高到了400kg/min，几乎为现有技术的一倍。
本发明所述的制造方法中脱水工艺采用新型(设备)工艺方案和工艺参数使脱水后水分含量由现有技术的10％降低至8％。细粉流失量由现有技术的0.2g/L降低至0.01g/L。
综上所述，采用本发明所述制造方法后，不论在降低投资和生产成本，还是在产品质量方面，本制造方法与现有技术相比，均带来了显著的实质性进步。
采用本发明所述制造方法生产的水雾化合金钢粉的化学成分及物理性能等指标如下：
化学成分：
C＜0.02％ S＜0.02％ Si＜0.05％
Mn(0.20～0.50)％ P＜0.02％ Cr(0.1～0.3)％
Ni(0.63～0.71)％ Co(0.3～0.5)％ Mn(0.4～0.6)％Cu＜0.50％
O≤0.15％ 余量为Fe。
物理——工艺性能：
松装密度 流动性 压缩性 粒度组成
(2.8～3.0)g/cm3 ＜30s/50g ≥6.8g/cm3 20～180μm
具体实施方式
现以实施例列表说明如下：
1.工艺条件：
(1)冶炼工序
钢水化学成分(％)
| C | Si | S | Ni | Mo | Cr | Mn | Co | Cu | Fe | |
| 实施例1 | 0.18 | 0.03 | 0.012 | 0.68 | 0.45 | 0.18 | 0.28 | 0.36 | 0.39 | 余量 |
| 实施例2 | 0.20 | 0.04 | 0.010 | 0.70 | 0.50 | 0.20 | 0.30 | 0.38 | 0.35 | 余量 |
| 实施例3 | 0.23 | 0.04 | 0.013 | 0.65 | 0.52 | 0.19 | 0.38 | 0.38 | 0.40 | 余量 |
冶炼工艺条件：
| 出钢温度 | 碳氧比 | 冶炼时间 | |
| 实施例1 | 1720℃ | 1∶5.5 | 1.6小时 |
| 实施例2 | 1730℃ | 1∶5 | 1.5小时 |
| 实施例3 | 1720℃ | 1∶6 | 1.6小时 |
(2)水雾化工艺条件
| 喷嘴环缝宽度 | 雾化角度 | 水压 | 水流量 | |
| 实施例1 | 0.6mm | 42度 | 8.4MPa | 800L/min |
| 实施例2 | 0.65mm | 45度 | 9MPa | 780L/min |
| 实施例3 | 0.7mm | 47度 | 9.4MPa | 720L/min |
(3)脱水工艺条件
| 磁选前含粉量 | 磁选后含水量 | 脱水后含水量 | |
| 实施例1 | 100g/L | 30％ | 6.4％ |
| 实施例2 | 98g/L | 38％ | 7.3％ |
| 实施例3 | 102g/L | 33％ | 6.9％ |
(4)干燥工艺条件
| 进气温度 | 排气温度 | 氮气流量 | |
| 实施例1 | 840℃ | 190℃ | 40Nm3/h |
| 实施例2 | 830℃ | 180℃ | 40Nm3/h |
| 实施例3 | 835℃ | 160℃ | 40Nm3/h |
(5)高温还原工艺条件
| 还原气氛 | 还原温度 | 还原时间 | 料层厚度 | 分解氨气流量 | |
| 实施例1 | 分解氨 | 920℃ | 72分钟 | 33mm | 25Nm3/h |
| 实施例2 | 分解氨 | 940℃ | 76分钟 | 35mm | 23Nm3/h |
| 实施例3 | 分解氨 | 980℃ | 80分钟 | 36mm | 28Nm3/h |
2.产品的化学成分(％)
| 实施例 | C | Si | Mn | S | P | Cr | Ni | Mo | Cu | Co | Fe | HL |
| 1 | 0.003 | 0.03 | 0.30 | 0.010 | 0.007 | 0.19 | 0.69 | 0.46 | 0.41 | 0.38 | 余量 | 0.13 |
| 2 | 0.010 | 0.04 | 0.33 | 0.007 | 0.010 | 0.20 | 0.71 | 0.52 | 0.37 | 0.40 | 余量 | 0.12 |
| 3 | 0.011 | 0.04 | 0.41 | 0.009 | 0.011 | 0.20 | 0.63 | 0.53 | 0.41 | 0.40 | 余量 | 0.10 |
3.产品的物理工艺性能
Claims (1)
1.一种水雾化合金钢粉的制造方法，包括冶炼、水雾化、脱水、干燥、筛分、高温还原、解碎、筛分、合批、包装各主要工序，其特征在于：
(1)冶炼工序：
①分别控制各合金元素的加料时间和顺序，其中，Ni，Mo，Cu，Co是在氧化后期P含量降至0.005％以下，温度升至1700-1750℃时快速加入；Cr、Mn是在还原后期S含量降至0.01％以下，温度升至1710-1760℃，接近出钢温度时快速加入；
②工艺参数和控制指数：
出钢温度为1720-1730℃
碳氧含量比为C∶O＝1∶(5——6)
冶炼钢水化学成分为：
C (0.18——0.23)％，Si≤0.05％，S≤0.015％P≤0.015％
Ni(0.65——0.70)％，Mo(0.5——0.52)％，Cr(0.18——0.20)％
Mn(0.28——0.38)％，Co(0.36——0.38)％，Cu≤0.45％，余量为Fe；
(2)水雾化工序：
①雾化过程采用氮气作保护气体，利用高压水雾化形成的负压将氮气以80Nm3/h的流量吸入雾化筒内的方式实施氮气保护；
②水雾化工艺参数：
钢液中间包定径水口的直径10～12mm
雾化喷嘴为环缝型喷嘴
雾化角度为40——48度
喷嘴环缝宽0.6——0.7mm
水压8.4～9.4MPa
水流量720——800L/min
雾化速度400Kg/min；
(3)脱水工序：
脱水工序是采用湿式磁选机+内滤式真空脱水机的工艺方案完成，雾化后每升粉浆中约含铁粉100g，首先使用湿式磁选机对粉浆进行浓缩，将其含水量降低至30～40％左右，其平均磁场强度1200～1300特斯拉，经浓缩后的粉浆进入内滤式真空脱水机进一步脱水，采用真空装置和水粉分离装置将粉浆的含水量降低至8％以下，其过滤面积为20m2；
(4)干燥工序：
采用水雾化钢铁粉末烘干机并以氮气进行保护；
工艺参数为：进气温度：830——840℃ 排气温度：160——190℃
氮气流量：40Nm3/h；
(5)高温还原工序：
采用钢带式还原炉，并在氨分解气气氛中进行还原
还原温度920-980℃
还原时间72-80分钟
料层厚度33-36mm
氨分解气流量23-28Nm3/h。
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Families Citing this family (25)
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|---|---|---|---|---|
| CN1331634C (zh) * | 2004-12-22 | 2007-08-15 | 攀钢集团攀枝花钢铁研究院 | 一种镍基喷熔合金粉及其制备方法 |
| CN102373359B (zh) * | 2010-08-20 | 2015-02-18 | 鞍钢重型机械有限责任公司 | 一种汽车发动机专用合金钢粉的生产方法 |
| CN103209791B (zh) * | 2010-09-15 | 2016-10-05 | Posco公司 | 铁系粉末的制备方法 |
| CN102041343B (zh) * | 2010-12-29 | 2012-09-05 | 山西太钢不锈钢股份有限公司 | 一种降低钢中溶解氧含量的方法 |
| CN102350497B (zh) * | 2011-09-16 | 2013-02-06 | 中南大学 | 一种高压缩性水雾化铁粉及制备方法 |
| CN102528016B (zh) * | 2012-01-17 | 2013-09-11 | 建德市易通金属粉材有限公司 | 金属注射成形用合金钢粉及其制备方法 |
| CN102554216A (zh) * | 2012-02-07 | 2012-07-11 | 建德市易通金属粉材有限公司 | 一种水雾化铁铜合金粉末及制造方法 |
| CN102909387A (zh) * | 2012-11-14 | 2013-02-06 | 曹艺 | 金属注射成型用合金粉末的制备方法 |
| CN103111626B (zh) * | 2013-02-26 | 2014-12-03 | 连云港倍特超微粉有限公司 | 一种微细合金钢丸的制备方法 |
| CN103111625A (zh) * | 2013-03-19 | 2013-05-22 | 南京理工大学 | 一种提高水雾化制备金属粉末球形度的方法 |
| CN104001924B (zh) * | 2014-03-20 | 2016-02-24 | 建德市易通金属粉材有限公司 | 一种金属注射成形用铁基合金预混料 |
| CN105014086A (zh) * | 2014-04-30 | 2015-11-04 | 施立新 | 半化学半机械密封式超低氧含量雾化设备 |
| CN104249157B (zh) * | 2014-08-28 | 2016-04-20 | 鞍钢重型机械有限责任公司 | 一种生产钢铁粉末的高效连续水雾化工艺方法 |
| CN104325136A (zh) * | 2014-11-26 | 2015-02-04 | 康凯 | 一种金属粉末及其制备方法和应用 |
| CN104858444B (zh) * | 2015-06-11 | 2017-04-26 | 四川理工学院 | 一种低氧含锰水雾化钢粉的还原工艺 |
| CN105397097A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-16 | 励福(江门)环保科技股份有限公司 | 一种用于3d打印贵金属粉末的制造方法 |
| KR101836661B1 (ko) * | 2016-07-04 | 2018-03-08 | 현대자동차주식회사 | 철계 분말 제조장치 |
| CN106735281B (zh) * | 2016-12-28 | 2018-07-20 | 重庆大学 | 一种半钢生产铁粉的方法 |
| CN106623956B (zh) * | 2017-01-19 | 2018-07-06 | 重庆大学 | 半钢粒化法生产铁粉和蒸汽高效利用的方法 |
| KR102288887B1 (ko) * | 2017-04-10 | 2021-08-12 | 현대자동차주식회사 | 철계분말의 제조방법 및 이에 의해 제조되는 철계분말 |
| CN107116223A (zh) * | 2017-04-14 | 2017-09-01 | 梅州梅新粉末冶金有限公司 | 一种无磁铁锰合金粉的生产方法 |
| JP7057156B2 (ja) * | 2018-02-28 | 2022-04-19 | 株式会社神戸製鋼所 | 粉末冶金用鉄粉 |
| CN108580911B (zh) * | 2018-05-02 | 2021-04-20 | 山东鲁银新材料科技有限公司 | 一种高锰无磁钢粉的制备方法 |
| CN112267003B (zh) * | 2020-09-24 | 2022-05-03 | 山东鲁银新材料科技有限公司 | 一种超高洁净度、低氧、高性能水雾化纯铁粉的制备方法 |
| CN115780816B (zh) * | 2022-12-14 | 2023-10-27 | 吉凯恩(霸州)金属粉末有限公司 | 一种新能源电池用超细雾化铁粉生产工艺 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB748396A (en) * | 1952-07-11 | 1956-05-02 | Erich Fitzer | Improvements in and relating to the siliconizing of alloys containing iron |
| CN1109918A (zh) * | 1993-09-01 | 1995-10-11 | 川崎制铁株式会社 | 具有优良切削性的雾化钢粉及其烧结钢 |
| CN1260841A (zh) * | 1997-06-17 | 2000-07-19 | 赫加奈斯公司 | 不锈钢粉末 |
| CN1288402A (zh) * | 1998-01-21 | 2001-03-21 | 赫加奈斯公司 | 用于制造烧结产品的钢粉 |
| CN1342780A (zh) * | 2000-08-31 | 2002-04-03 | 川崎制铁株式会社 | 用于粉末冶金的合金钢粉末 |
-
2002
- 2002-11-25 CN CN 02149116 patent/CN1410208B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB748396A (en) * | 1952-07-11 | 1956-05-02 | Erich Fitzer | Improvements in and relating to the siliconizing of alloys containing iron |
| CN1109918A (zh) * | 1993-09-01 | 1995-10-11 | 川崎制铁株式会社 | 具有优良切削性的雾化钢粉及其烧结钢 |
| CN1260841A (zh) * | 1997-06-17 | 2000-07-19 | 赫加奈斯公司 | 不锈钢粉末 |
| CN1288402A (zh) * | 1998-01-21 | 2001-03-21 | 赫加奈斯公司 | 用于制造烧结产品的钢粉 |
| CN1342780A (zh) * | 2000-08-31 | 2002-04-03 | 川崎制铁株式会社 | 用于粉末冶金的合金钢粉末 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 作者:纪向军. 张春光. 江忠民. 史晓明.标题:水雾化铁粉与钢粉新产品的开发.粉末冶金工业卷号：第10卷 期号：第4期.2000,10(4),全文. |
| 作者:纪向军. 张春光. 江忠民. 史晓明.标题:水雾化铁粉与钢粉新产品的开发.粉末冶金工业卷号:第10卷 期号:第4期.2000,10(4),全文. * |
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20110119 Termination date: 20121125 |