专利名称：水雾化合金钢粉的制造方法
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。
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℃碳氧化比为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/hr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/hr。
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/hr 优选范围为23-28Nm3/hr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和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＜0.02％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/cm320～180μm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(％)
冶炼工艺条件
(2)水雾化工艺条件
(3)脱水工艺条件
(4)干燥工艺条件
(5)高温还原工艺条件
2.产品的化学成分(％)
3.产品的物理工艺性能
权利要求
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1710-1760℃碳氧含量比为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)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80m3/hr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8～10Mpa水流量700-800L/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750-850℃ 排气温度100-200℃氮气流量40m3/hr；(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氨分解气流量20-30Nm3/hr 优选范围为23-28Nm3/hr
全文摘要
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。
文档编号B22F9/08GK1410208SQ0214911
公开日2003年4月16日 申请日期2002年11月25日 优先权日2002年11月25日
发明者李普明, 卞新龙, 魏光显, 段建鑫, 刘世民 申请人:莱芜钢铁集团粉末冶金有限公司