一种用铬精矿粉制造高氮钢的方法技术

本发明专利技术提供一种用铬精矿粉制造高氮钢的方法，它是采用铬精矿代替降碳氧化铬作为制备高氮钢的主要原料制备高氮铬铁中间体并直接制造高氮钢方法，其原料来源广泛可靠，减少了用高碳铬铁焙烧降碳氧化铬工序，降低生产成本、提高生产效率及减少烟尘污染，可保证较低的碳含量和较高且可控制的氮含量，可以控制熔炼不同不同成分要求的高氮钢保证较低的碳含量和较高且可控制的氮含量，获得高品质高氮钢坯及铸件。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冶炼高强度不锈钢的方法，是一种冶炼高氮不锈钢的方法，属于钢铁冶炼领域。
技术介绍
高氮奥氏体不锈钢(以下称高氮钢)以其节镍、耐蚀、高强度、高塑性等优异性能受到制造行业和应用领域瞩目，已逐步扩大应用范围并可在更宽阔应用领域和更复杂环境条件中获得应用。高氮钢主要由铁(Fe)、铬(Cr)、锰(Mn)、氮(N)等化学元素组成，其中氮含量一般在0.6wt%? 1.0wt%o在常压冶炼高氮钢时氮较难加入并易从熔体中逸出形成氮气，因此一般采用高压力下冶炼，限制了产量。一些文献提出了可在常压或近常压下冶炼高氮钢的方法，如CN103451508A提出了将高氮合金熔体限流兑入Fe-Cr-Mn熔体，CN103436768A提出了将Fe-Cr-Mn熔体缓慢兑入高氮合金熔体，CN103451509A提出了向高氮合金熔体中添加基础钢材料等，其加Cr加N的主原料都是氣化络铁及少量闻氣络铁，而这种氣化络铁和闻氮铬铁原料产量较小，价格较高，尤其是不能保证稳定的有用化学成分要求及杂质元素限制要求，不能适应高氮钢批量生产的需要，也不能保证高氮钢高质量大批量生产。采用降碳氧化铬原料制备含氮铬铁直接制造高氮钢，可以有稳定的原料来源和较低的制造成本并使其产品质量得到保证，但降碳氧化铬一般要用高碳铬铁焙烧来制备，需要耗能及存在烟尘污染和原料损失。本专利技术的目的在于提供，使高氮钢大批量生产的原料得到保障，明显降低高氮钢制造成本并可保证产品质量。
技术实现思路
本专利技术提供的，其特征在于:先用铬精矿粉和闻碳络铁粉及渗氣气体制备闻氣络铁中间体，再用闻氣络铁中间体制取闻氣钢，其具体步骤如下: 1)用铬精矿粉和高碳铬铁粉制备脱碳铬铁:将铬精矿粉和与高碳铬铁粉按碳与氧摩尔比1:1?1: 1.5进行计算配比，再添加粘结剂并进行均匀混合，然后将混合的粉体压成块状或球状体并低温干燥制成含碳含氧的混合铬铁料块；把混合铬铁料块装入真空加热炉，开始升温到900?1200°C以上时，使炉内压力彡800Pa,再继续升温至1200?1500°C范围内，使炉内压力< 500Pa，保持混合铬铁料块不发生熔化；经5?80小时，控制炉内压力降至(10Pa,再停留O?5小时后，即完成脱碳工序，得到脱碳铬铁块；继续保持温度为1200?ΙδΟΟ?和炉内压力彡10Pa ； 2)用脱碳铬铁块直接制备高氮铬铁中间体:经脱碳工序得到的脱碳铬铁块，在保持炉温1200?1500°C和炉内压力彡10Pa下，直接向炉内通入渗氮气体对脱碳铬铁块进行渗氮，渗氮气体通入流量按每吨脱碳铬铁块0.01?2.0m3/min，渗氮过程的炉温从1200?1500°C控制降温至300?1200°C，渗氮过程的炉内压力由彡10Pa逐渐增加并保持渗氮炉内压力在0.1?0.5MPa范围内，渗氮时间为2?20小时，当不再补充渗氮气体情况下炉内压力稳定不变时，即完成渗氮工序，出炉得到高氮铬铁中间体；检测获得的高氮铬铁中间体主要元素含量(wt%)为:氮含量7?10，碳0.005?0.05，铬50?65 ； 3)用高氮铬铁中间体熔炼高氮合金熔体:将块状高氮铬铁中间体加入熔化炉内熔化为熔体，保持熔体温度在1450?1750°C范围内，除去熔体表面的浮渣，当检验熔体氮含量降到2?6wt%时，得到高氮合金熔体，保持其熔体在1450?1600°C的能够维持熔体状态的较低温度范围； 4)熔炼高氮钢与浇注:将金属锰和金属铁及其它合金元素加入到高氮合金熔体中，其金属锰含量(wt%)占高氮钢熔体总量的5?30，金属铁含量(wt%)占高氮钢熔体总量的25?60，高氮合金熔体量(wt%)占高氮钢熔体总量的20?50，其它合金元素含量(wt%)包括钥、铌、镍、铜、钛、钒、稀土等共占高氮钢熔体总量不大于10，加入各金属及合金过程中保持熔体温度为1400?1600°C ;待熔体中固态物完全熔化后继续加热O?30min并保持熔体温度为1400?1600°C，进行脱氧、硫、磷及除渣，再升温至1500?1680°C出炉浇注。所述的铬精矿粉可以是经重选、磁选、浮选的铬矿粉，其化合物含量(wt%)为:Cr2O3 35 ?80，FeO 8 ?25，Al2O3 5 ?15，CaO 0.1 ?5，MgO I ?22，S12 2 ?4 ;粉体粒度为150?250目。所述的高碳铬铁粉的铬含量(wt%)为50?75，碳含量(wt%) 4?10，粉体粒度主要为150?250目。所述的碳与氧摩尔比1:1?1: 1.5是根据含碳铬铁粉中的实际碳含量和铬精矿中实际参与反应的氧含量，可简化用2C + O2 = 2 CO反应式中C与O的摩尔质量进行计算。所述的粘结剂为已知技术，常采用硅酸盐、膨润土、纸浆等。所述的渗氮过程的炉温从1200?1500°C控制降温至300?1200°C是指:把脱碳铬铁块在炉内自然降温。所述的渗氮过程的炉温从1200?1500°C控制降温至300?1200°C是指:把脱碳铬铁块在炉内自然降温至800?1250°C并在该温度区任意温度下保温不超过5小时，然后再自然降温至300?500°C。所述的渗氮过程的炉温从1200?1500°C控制降温至300?1200°C是指:把脱碳铬铁块在炉内自然降温至500?800°C并在该温度区任意温度下保温不超过8小时，然后再自然降温至300?500°C。所述的渗氮过程的炉温从1200?1500°C控制降温至300?1200°C是指:把脱碳铬铁块在炉内自然降温至800?1250°C并在该温度区任意温度下保温不超过5小时，然后再自然降温至500?800°C并在该温度区任意温度下保温不超过8小时，然后再自然降温至300 ?500。。。所述的渗氮过程的炉温从1200?1500°C控制降温至300?500°C是指:把脱碳铬铁块在炉内自然降温至500?800°C并在该温度区任意温度下保温不超过8小时，然后再升温至800?1250°C并在该温度区任意温度下保温不超过5小时，然后再自然降温至300?500。。。试验得出，脱碳铬铁块在渗氮过程中，在800?1250°C内任意温度保温可以大量增加高氮铬铁中间体中Cr2N的数量，而Cr2N的高温稳定性及在高氮合金熔体中的抗熔解能力明显好于CrN，从而可提高高氮钢熔炼时的保氮能力，而渗氮过程中将脱碳铬铁块在炉内500?800 °C内任意温度保温可以明显加快渗氮速度。所述的保持渗氮炉内压力在0.1?0.5MPa范围内是指该范围内的炉内压力在一任意压力一直保持不变。所述的保持渗氮炉内压力在0.1?0.5MPa范围内是指炉内压力在该范围内一次或多次调整从高压降到低压再升到高压的压力变化，从而达到置换炉内渗氮气体的目的。所述的熔体表面的浮渣是用铬精矿粉制备的高氮铬铁中间体熔化后从熔体中分离出来并漂浮在熔体表面的氧化物形成的混合渣,该混合渣中主要含有A1203、CaO、MgO,S12等，含量(wt%)约占高氮铬铁中间体中的20?30。所述的渗氮气体可为氮气或氨气或两者的混合气。所述的金属锰是碳含量(wt%) ( 0.1金属锰或锰铁合金，包括电解金属锰、电解重熔法金属锰、电硅热法金属锰、微碳锰铁及氮含量(wt%) ( 7的含氮金属锰。所述的金属锰可以是熔化态金属锰或者是固态金属本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用铬精矿粉制造高氮钢的方法，其特征在于：先用铬精矿粉和高碳铬铁粉及渗氮气体制备高氮铬铁中间体，再用高氮铬铁中间体制取高氮钢，其具体步骤如下：1）用铬精矿粉和高碳铬铁粉制备脱碳铬铁：将铬精矿粉和与高碳铬铁粉按碳与氧摩尔比1:1～1:1.5进行计算配比，再添加粘结剂并进行均匀混合，然后将混合的粉体压成块状或球状体并低温干燥制成含碳含氧的混合铬铁料块；把混合铬铁料块装入真空加热炉，开始升温到900～1200℃以上时，使炉内压力≤800Pa，再继续升温至1200～1500℃范围内，使炉内压力≤500Pa，保持混合铬铁料块不发生熔化；经5～80小时，控制炉内压力降至≤100Pa，再停留0～5小时后，即完成脱碳工序，得到脱碳铬铁块；继续保持温度为1200～1500℃和炉内压力≤100Pa； 2）用脱碳铬铁块直接制备高氮铬铁中间体：经脱碳工序得到的脱碳铬铁块，在保持炉温1200～1500℃和炉内压力≤100Pa下，直接向炉内通入渗氮气体对脱碳铬铁块进行渗氮，渗氮气体通入流量按每吨脱碳铬铁块0.01～2.0m3/min，渗氮过程的炉温从1200～1500℃控制降温至300～1200℃，渗氮过程的炉内压力由≤100Pa逐渐增加并保持渗氮炉内压力在0.1～0.5MPa范围内，渗氮时间为2～20小时，当不再补充渗氮气体情况下炉内压力稳定不变时，即完成渗氮工序，出炉得到高氮铬铁中间体；3）用高氮铬铁中间体熔炼高氮合金熔体：将块状高氮铬铁中间体加入熔化炉内熔化为熔体，保持熔体温度在1450～1750℃范围内，除去熔体表面的浮渣，当检验熔体氮含量降到2～6wt%时，得到高氮合金熔体，保持其熔体在1450～1600℃的能够维持熔体状态的较低温度范围；4）熔炼高氮钢与浇注：将金属锰和金属铁及其它合金元素加入到高氮合金熔体中，其金属锰含量(wt%)占高氮钢熔体总量的5～30，金属铁含量(wt%)占高氮钢熔体总量的25～60，高氮合金熔体量 (wt%)占高氮钢熔体总量的20～50，其它合金元素含量(wt%)包括钼、铌、镍、铜、钛、钒、稀土等共占高氮钢熔体总量不大于10，加入各金属及合金过程中保持熔体温度为1400～1600℃；待熔体中固态物完全熔化后继续加热0～30min并保持熔体温度为1400～1600℃，进行脱氧、硫、磷及除渣，再升温至1500～1680℃出炉浇注。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王淮，孙岩铎，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22