磷酸铁锂电池用纯铁材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种磷酸铁锂电池用纯铁材料及其制备方法，该方法包括：以铁矿石及烧结矿为原料进行高炉炼铁；将一部分铁水浇铸成铸铁块，将其余部分的铁水进行吹氧除铬和除锰预处理，预处理后扒渣，扒渣量大于总渣量的80％；以铸铁块为冷却料、铁水为原料，进行转炉炼钢，铸铁块重量为铁水重量的10～13％，转炉冶炼造渣分两步进行，第一次造渣结束后实施倒渣操作，转炉总冶炼时间35～40分钟，转炉出钢挡渣，钢包内渣量不大于钢水重量的1.5％；对钢水进行扒渣处理，扒渣之后钢包内残余渣量不大于原渣量的20％；RH精炼处理4～5分钟后向钢水中吹氧，之后保持100Pa以内真空度至处理结束；将钢水连铸成连铸坯。该纯铁材料中铬、镍、锰含量满足磷酸铁锂电池用纯铁的成分要求。足磷酸铁锂电池用纯铁的成分要求。

【技术实现步骤摘要】
磷酸铁锂电池用纯铁材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于冶金
，具体涉及一种磷酸铁锂电池用纯铁材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]近年来，新能源电动汽车行业迅速发展，带动了磷酸铁锂电池用纯铁需求量的增加，同时也对磷酸铁锂电池用纯铁提出了更加苛刻的成分要求，以期获得更高性能的电池产品。磷酸铁锂电池用纯铁特别要求其中的铬、镍、锰含量为：Cr≤0.006％、Ni≤0.004％、Mn≤0.008％。
[0003]然而，现有技术中的磷酸铁锂电池用纯铁制备工艺由于以下技术难点无法满足产品质量的需求：铬与铁性质接近，当冶炼过程铬氧化至一定程度时，再通过氧化去除难度非常大；冶炼过程存在回锰的问题；镍在炼钢过程很难通过氧化去除。

技术实现思路

[0004]为了解决以上问题，本专利技术提供一种磷酸铁锂电池用纯铁材料的制备方法，包括以下步骤：
[0005]S1，高炉炼铁：以铁矿石及烧结矿为原料进行高炉炼铁，其中铁矿石及烧结矿中铬、镍、锰的含量按质量百分比均控制为：Cr≤0.025％、Ni≤0.0035％、Mn≤0.08％，经高炉炼铁制备的铁水成分按质量百分比为：Cr≤0.03％、Ni≤0.0036％、Mn≤0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0006]S2，铁水预处理：将通过所述步骤S1制备的铁水的一部分浇铸成铸铁块，代替废钢用作后续转炉炼钢的冷却料；将通过所述步骤S1制备的铁水的其余部分进行吹氧除铬和除锰预处理，用作后续转炉炼钢的原料，在吹氧除铬和除锰预处理中，每吨铁水加入10～15kg石灰和红泥球造渣，其中，红泥球的FeO含量控制为≥80％，供氧强度控制在1.2～1.5Nm3/(t
·
min)，吹氧时间控制在15～25分钟，吹氧除铬和除锰预处理结束后进行扒渣操作，扒渣量大于总渣量的80％，铁水成分按质量百分比为：Cr≤0.015％、Ni≤0.0035％、Mn≤0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0007]S3，转炉炼钢：使用所述步骤S2制得的铸铁块为冷却料、所述步骤S2经吹氧除铬和除锰预处理的铁水为原料，进行转炉炼钢，铸铁块重量为铁水重量的10～13％；转炉炼钢中转炉冶炼造渣分两步进行：第一步，按转炉炉内钢水重量加入18～20kg/t的石灰、11～15kg/t的生白云石造渣，转炉吹炼5～7分钟后进行倒渣操作，炉内剩余渣量控制为不超过总渣量的30％；第二步，按转炉炉内钢水重量加入15～20kg/t的石灰、10～15kg/t的生白云石造渣，继续吹氧冶炼；转炉总冶炼时间为35～40分钟，冶炼完成后转炉出钢挡渣，钢包内渣量控制为不大于钢水重量的1.5％，转炉出钢成分按质量百分比为：Cr≤0.005％、Ni≤0.0036％、Mn≤0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0008]S4，扒渣：对转炉钢水进行扒渣处理，扒渣之后钢包内残余渣量控制为不大于原渣
量的20％；
[0009]S5，RH精炼：RH精炼处理4～5分钟后，向钢水中吹氧以进一步去除铬、锰残余元素，吹氧量控制在每吨钢水1.0～1.2Nm3，吹氧后保持100Pa以内的真空度直至RH精炼处理结束，RH精炼结束后钢水成分按质量百分比为：Cr≤0.0045％、Ni≤0.0036％、Mn≤0.0055％，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0010]S6，连铸：将按照上述步骤制备得到的钢水连铸成连铸坯，制备完成磷酸铁锂电池用纯铁材料。
[0011]作为一种实施方式，在上述磷酸铁锂电池用纯铁材料的制备方法中，所述铸铁块尺寸是100mm
×
100mm
×
100mm。
[0012]作为一种实施方式，在上述磷酸铁锂电池用纯铁材料的制备方法中：
[0013]在所述步骤S1中，铁矿石中铬、镍、锰的含量按质量百分比控制为：Cr 0.023％、Ni 0.0030％、Mn 0.06％，烧结矿中铬、镍、锰的含量按质量百分比控制为：Cr 0.024％、Ni 0.0033％、Mn 0.07％，经高炉炼铁制备的铁水成分按质量百分比为：Cr 0.02％、Ni0.0031％、Mn 0.07％，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0014]在所述步骤S2中，吹氧除铬和除锰预处理中，每吨铁水加入13kg石灰和红泥球造渣，其中，红泥球的FeO含量控制为85％，供氧强度控制为1.2Nm3/(t
·
min)，吹氧时间控制为19分钟，扒渣操作中扒渣量为总渣量的89％，铁水成分按质量百分比为：Cr 0.01％、Ni 0.0030％、Mn 0.039％，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0015]在所述步骤S3中，铸铁块重量为铁水重量的11％；在转炉冶炼造渣的第一步中，按转炉炉内钢水重量加入20kg/t的石灰、15kg/t的生白云石造渣，转炉吹炼5分钟后进行倒渣操作，炉内剩余渣量控制为总渣量的21％；在转炉冶炼造渣的第二步中，按转炉炉内钢水重量加入18kg/t的石灰、13kg/t的生白云石造渣，继续吹氧冶炼；转炉总冶炼时间为38分钟，冶炼完成后转炉出钢挡渣，钢包内渣量控制为钢水重量的1.5％，转炉出钢成分按质量百分比为：Cr 0.005％、Ni 0.0033％、Mn 0.0056％，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0016]在所述步骤S4中，扒渣之后钢包内残余渣量控制为原渣量的16％；
[0017]在所述步骤S5中，RH精炼处理5分钟后向钢水中吹氧，吹氧量控制为每吨钢水1.2Nm3，RH精炼结束后钢水成分按质量百分比为：Cr 0.0044％、Ni 0.0033％、Mn0.0053％，其余为Fe和不可避免的杂质。
[0018]作为一种实施方式，在上述磷酸铁锂电池用纯铁材料的制备方法中：
[0019]在所述步骤S1中，铁矿石中铬、镍、锰的含量按质量百分比控制为：Cr 0.025％、Ni 0.0031％、Mn 0.075％，烧结矿中铬、镍、锰的含量按质量百分比控制为：Cr 0.023％、Ni 0.0034％、Mn 0.078％，经高炉炼铁制备的铁水成分按质量百分比为：Cr 0.025％、Ni0.0035％、Mn 0.08％，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0020]在所述步骤S2中，吹氧除铬和除锰预处理中，每吨铁水加入14kg石灰和红泥球造渣，其中，红泥球的FeO含量控制为83％，供氧强度控制为1.5Nm3/(t
·
min)，吹氧时间控制为16分钟，扒渣操作中扒渣量为总渣量的86％，铁水成分按质量百分比为：Cr 0.014％、Ni 0.0035％、Mn 0.038％，其余为Fe和不可避免的杂质；
[0021]在所述步骤S3中，铸铁块重量为铁水重量的13％；在转炉冶炼造渣的第一步中，按转炉炉内钢水重量加入19kg/t的石灰、14kg/t的生白云石造渣，转炉吹炼6分钟后进行倒渣
操作，炉内剩余渣量控制为总渣量的25％；在转炉冶炼造渣的第二步中，按转炉炉内钢水重量加入16kg/t的石灰、15kg/t本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种磷酸铁锂电池用纯铁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，高炉炼铁：以铁矿石及烧结矿为原料进行高炉炼铁，其中铁矿石及烧结矿中铬、镍、锰的含量按质量百分比均控制为：Cr≤0.025％、Ni≤0.0035％、Mn≤0.08％，经高炉炼铁制备的铁水成分按质量百分比为：Cr≤0.03％、Ni≤0.0036％、Mn≤0.10％，其余为Fe和不可避免的杂质；S2，铁水预处理：将通过所述步骤S1制备的铁水的一部分浇铸成铸铁块，代替废钢用作后续转炉炼钢的冷却料；将通过所述步骤S1制备的铁水的其余部分进行吹氧除铬和除锰预处理，用作后续转炉炼钢的原料，在吹氧除铬和除锰预处理中，每吨铁水加入10～15kg石灰和红泥球造渣，其中，红泥球的FeO含量控制为≥80％，供氧强度控制在1.2～1.5Nm3/(t
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min)，吹氧时间控制在15～25分钟，吹氧除铬和除锰预处理结束后进行扒渣操作，扒渣量大于总渣量的80％，铁水成分按质量百分比为：Cr≤0.015％、Ni≤0.0035％、Mn≤0.04％，其余为Fe和不可避免的杂质；S3，转炉炼钢：使用所述步骤S2制得的铸铁块为冷却料、所述步骤S2经吹氧除铬和除锰预处理的铁水为原料，进行转炉炼钢，铸铁块重量为铁水重量的10～13％；转炉炼钢中转炉冶炼造渣分两步进行：第一步，按转炉炉内钢水重量加入18～20kg/t的石灰、11～15kg/t的生白云石造渣，转炉吹炼5～7分钟后进行倒渣操作，炉内剩余渣量控制为不超过总渣量的30％；第二步，按转炉炉内钢水重量加入15～20kg/t的石灰、10～15kg/t的生白云石造渣，继续吹氧冶炼；转炉总冶炼时间为35～40分钟，冶炼完成后转炉出钢挡渣，钢包内渣量控制为不大于钢水重量的1.5％，转炉出钢成分按质量百分比为：Cr≤0.005％、Ni≤0.0036％、Mn≤0.006％，其余为Fe和不可避免的杂质；S4，扒渣：对转炉钢水进行扒渣处理，扒渣之后钢包内残余渣量控制为不大于原渣量的20％；S5，RH精炼：RH精炼处理4～5分钟后，向钢水中吹氧以进一步去除铬、锰残余元素，吹氧量控制在每吨钢水1.0～1.2Nm3，吹氧后保持100Pa以内的真空度直至RH精炼处理结束，RH精炼结束后钢水成分按质量百分比为：Cr≤0.0045％、Ni≤0.0036％、Mn≤0.0055％，其余为Fe和不可避免的杂质；S6，连铸：将按照上述步骤制备得到的钢水连铸成连铸坯，制备完成磷酸铁锂电池用纯铁材料。2.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池用纯铁材料的制备方法，其特征在于，所述铸铁块尺寸是100mm
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100mm
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100mm。3.如权利要求1所述的磷酸铁锂电池用纯铁材料的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，铁矿石中铬、镍、锰的含量按质量百分比控制为：Cr 0.023％、Ni0.0030％、Mn 0.06％，烧结矿中铬、镍、锰的含量按质量百分比控制为：Cr 0.024％、Ni 0.0033％、Mn 0.07％，经高炉炼铁制备的铁水成分按质量百分比为：Cr 0.02％、Ni 0.0031％、Mn 0.07％，其余为Fe和不可避免的杂质；在所述步骤S2中，吹氧除铬和除锰预处理中，每吨铁水加入13kg石灰和红泥球造渣，其中，红泥球的FeO含量控制为85...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈泽民，张锦文，李青，
申请(专利权)人：山西太钢不锈钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：