一种超纯度工业纯铁的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种超纯度工业纯铁的制造方法，属于金属冶炼技术领域，其包括如下步骤：(1)EBT冶炼；(2)LF冶炼；(3)VD炉真空脱气；(4)浇铸。该制造方法通过在LF冶炼步骤中采用渣系CaO+CaF2+CaC2和镧铈合金进行脱氧、脱硫，将各杂质元素含量控制在技术要求范围之内。本发明专利技术制得的超纯度工业纯铁更加纯净，硫含量可控制为低于0.0008wt％，残余元素含量小于0.08wt％，可生产更加优质的二次硬化钢、高级叶片钢和不锈钢。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种金属冶炼领域，具体涉及一种超纯度工业纯铁的制造方法。
技术介绍
二次硬化钢是一种含碳的Cr-Ni-Co-Mo系高纯净度钢种，用于制造飞机起落架、樑、轴等零部件，该类钢所用纯铁化学成分要求(wt％)为：C≤0.3，Si≤0.05，Mn≤0.05，S≤0.001，P≤0.003，Al≤0.005，Ti≤0.005；该纯铁没有脱氧元素，在炼钢的还原阶段不能使用含硅、锰、铝、钛的脱氧剂，按照现有技术和常规冶炼工艺，无法制造该钢种。目前国内采用GB9971、GB6983生产原料纯铁和工业纯铁，用于制造电磁元件、软磁材料，也有用于制造含硅锰硫磷较高的材料。国内一般采用转炉或转炉+炉外精炼制造，有的经AOD或VOD炉制造，但是其纯度均不高，特别是硫、磷、铝含量较高，仅可以用于制造普通的电子元器件和软磁材料。随着对二次硬化钢的研究和对纯铁纯度要求的增高，这些纯铁已经不适合作为制造高端二次硬化钢用的原材料。申请号为201110374986.5的中国专利公开了一种超纯度工业纯铁的制造方法，其步骤包括：(1)将原料进行EAF冶炼；(2)LF冶炼；(3)VD炉真空脱气；(4)出钢浇铸。该制造方法通过EAF冶炼熔氧期步骤中在Si、P达标后进行完全扒渣以及在LF冶炼步骤中采用CaO+CaF2+CaC2渣系进行脱硫，将各杂质元素含量控制在技术要求范围之内。但是存在以下缺点：工艺方法较复杂，得到的纯铁中硫含量偏高。目前，日本采用电解方法制造高纯度工业纯铁，纯度可以达到含铁量为99.9％，但其价格非常高，用于生产二次硬化钢、马氏体时效钢、高纯度不锈钢成本高。因此，寻求一种既满足技术要求价格又低廉的工业纯铁及制造方法具有十分重要的意义。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题，本专利技术提供了一种超纯度工业纯铁的制备方法，其各成分重量百分比为：C≤0.3wt％、Si≤0.05wt％、Mn≤0.05wt％、S≤0.0008wt％、P≤0.003wt％、Al≤0.005wt％、Ti≤0.005wt％，余量为Fe和其他不可避免的杂质；用于制造高纯度二次硬化钢、高纯度叶片钢和不锈钢等。目前对纯铁的标准要求为(wt％)：C≤0.3、Si≤0.05、Mn≤0.05、S≤0.001、P≤0.003、Al≤0.005、Ti≤0.005；可用于制造高纯度二次硬化钢、高纯度叶片钢和不锈钢等。本专利技术方法得到的纯铁对二次硬化钢、高级不锈钢、功能材料等即对硫、磷、硅、锰、铝、钛都限制的钢种具有非常重要的意义。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种超纯度工业纯铁的制造方法，该超纯度工业纯铁按重量百分比由如下成分组成：C≤0.3wt％、Si≤0.05wt％、Mn≤0.05wt％、S≤0.0008wt％、P≤0.003wt％、Al≤0.005wt％、Ti≤0.005wt％、La：0.002～0.005％、Ce：0.003～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制造方法依次包括EBT冶炼、LF冶炼、VD炉真空脱气以及浇铸步骤，其中：在所述LF冶炼步骤的深脱硫处理阶段，使用CaO+CaF2+CaC2渣系进行重新造渣，当S≤0.0015wt％时，添加镧铈合金进一步脱氧脱硫，直到S≤0.0008wt％时出钢。在上述超纯度工业纯铁的制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述EBT冶炼步骤中，将高炉铁水进行EBT氧化法冶炼，使用的渣系为CaO+CaF2；更优选地，在EBT冶炼的熔氧期，所述渣系中的CaO和CaF2的质量比为2.8～3.0：1(比如2.85:1、2.9:1、2.95:1)，控制温度为1550～1560℃(比如1555℃、1557℃、1559℃)，直至C≤0.1wt％，P≤0.001wt％时完全扒渣，接着补加渣料后吹氧升温至≥1660℃(比如1665℃、1670℃、1675℃、1680℃)，出钢后完全扒渣。在上述超纯度工业纯铁的制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述LF冶炼步骤的还原阶段，加入碳粉使C含量为0.15～0.25wt％(比如0.16wt％、0.18wt％、0.20wt％、0.22wt％、0.24wt％)，加入CaO和CaF2造白渣，当S≤0.006wt％时，钢包中进行扒渣操作后出钢；更优选地，在所述LF冶炼步骤的还原阶段，所述CaO和CaF2的质量比为CaO：CaF2＝(3.5～4.0)：(1.25～1.4)(比如3.5:1.4、4.0:1.4、3.5:1.25、4.0:1.25、3.5:1.3、3.5:1.35、4.0:1.3)。在上述超纯度工业纯铁的制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述LF冶炼步骤的深脱硫处理阶段，所述渣系中CaO、CaF2、CaC2的质量比为CaO：CaF2：CaC2＝(2.8～3.0)：(1～1.2)：(0.8～1.2)(比如2.8:1:0.8、2.8:1.2:0.8、2.8:1.2:1、3:1:1、3:1.1:0.8、3:1.1:1.2、3:1.2:1)；添加的所述镧铈合金的质量与所述CaO、CaF2和CaC2造渣料的总质量的百分比为0.01-0.05wt％(比如0.015wt％、0.02wt％、0.025wt％、0.03wt％、0.035wt％、0.04wt％、0.045wt％)；所述出钢时温度T≥1660℃(比如1665℃、1670℃、1675℃、1680℃)。加入的所述镧铈合金的质量与所述CaO、CaF2和CaC2造渣料的总质量的百分比优选为0.025-0.045wt％。在上述超纯度工业纯铁的制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述EBT冶炼步骤中，加入的高炉铁水的成分要求P≤0.02wt％，S≤0.02wt％。在上述超纯度工业纯铁的制造方法中，作为一种优选实施方式，在所述VD炉真空脱气步骤中，所述真空度不高于66.5Pa(比如50Pa、55Pa、60Pa、62Pa、65Pa)，保持时间不低于25min(比如26min、28min、30min)。在上述超纯度工业纯铁的制造方法中，作为一种优选实施方式，所述浇铸步骤中，所述浇铸温度为1590～1620℃(比如1595℃、1600℃、1610℃、1615℃)。浇注温度过高，会增加缩孔及二次缩孔的深度，显著降低纯铁的利用率，增加成本。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：本专利技术通过EBT冶炼步骤中在Si、P达标后进行完全扒渣以及在LF冶炼步骤中采用渣系CaO+CaF2+CaC2和镧铈合金进行脱氧、脱硫，将各杂质元素含量控制在技术要求范围之内，尤其是高炉铁水较之废钢具备更低的Pb、As、Sn、Sb、Bi元素含量，又因镧铈合金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超纯度工业纯铁的制造方法，其特征在于，该超纯度工业纯铁按重量百分比由如下成分组成：C≤0.3wt％、Si≤0.05wt％、Mn≤0.05wt％、S≤0.0008wt％、P≤0.003wt％、Al≤0.005wt％、Ti≤0.005wt％，La：0.002～0.005％、Ce：0.003～0.01％，余量为Fe和不可避免的杂质；所述制造方法依次包括EBT冶炼、LF冶炼、VD炉真空脱气以及浇铸步骤，其中：在所述LF冶炼步骤的深脱硫处理阶段，使用CaO+CaF2+CaC2渣系进行重新造渣，当S≤0.0015wt％时，添加镧铈合金进一步脱氧脱硫，直到S≤0.0008wt％时出钢。

【技术特征摘要】
1.一种超纯度工业纯铁的制造方法，其特征在于，该超纯度工业纯铁按重量百分比由
如下成分组成：C≤0.3wt％、Si≤0.05wt％、Mn≤0.05wt％、S≤0.0008wt％、P≤0.003wt％、
Al≤0.005wt％、Ti≤0.005wt％，La：0.002～0.005％、Ce：0.003～0.01％，余量为Fe和不可
避免的杂质；所述制造方法依次包括EBT冶炼、LF冶炼、VD炉真空脱气以及浇铸步骤，其中：
在所述LF冶炼步骤的深脱硫处理阶段，使用CaO+CaF2+CaC2渣系进行重新造渣，当S≤
0.0015wt％时，添加镧铈合金进一步脱氧脱硫，直到S≤0.0008wt％时出钢。
2.根据权利要求1所述超纯度工业纯铁的制造方法，其特征在于，
在所述EBT冶炼步骤中，将高炉铁水进行EBT氧化法冶炼，使用的渣系为CaO+CaF2；优选
地，在EBT冶炼的熔氧期，所述渣系中的CaO和CaF2的质量比为2.8～3.0：1，控制温度为1550
～1560℃，直至C≤0.1wt％，P≤0.001wt％时完全扒渣，接着补加渣料后吹氧升温至≥1660
℃，出钢后完全扒渣。
3.根据权利要求1所述超纯度工业纯铁的制造方法，其特征在于，在所述LF冶炼步骤的
还原阶段，加入碳粉使C含量为0.15～0.25wt％，加入CaO和CaF2造白渣，当S≤0.006wt％
时，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何润，张景海，郭军霞，余亚平，郭畅，吕文俊，石高峰，戴玉磊，张洲，
申请(专利权)人：大冶特殊钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42