一种高纯度工业超纯铁及其生产方法与流程

本发明属于金属冶炼领域，具体涉及一种高纯度工业超纯铁及其生产方法。

背景技术：

1、工业纯铁，也叫原料纯铁，特殊钢生产企业常用于电弧炉、非真空感应炉和真空感应炉配料，生产制造超高强度钢、高温合金等高精尖钢材。随着下游用户的要求逐渐加严，对高洁净度工业纯铁的需求也愈发凸显。我国工业纯铁的现行标准铁含量不小于99.5％，碳含量不大于0.04％，其它元素含量越低越好。

2、大冶特殊钢股份有限公司采用ebt冶炼-钢包精炼-vd真空脱气的方法生产一种超纯度工业纯铁(专利公开号:cn105603312a)，其主要特征为按重量百分比由如下成分组成:碳不大于0.30％、硅不大于0.05％、锰不大于0.05％、硫不大于0.0008％、磷不大于0.0030％、铝不大于0.005％、钛不大于0.005％；宝山钢铁股份有限公司采用电炉+aod的方法生产一种超低碳高纯度工业纯铁(专利公开号cnio1353753)，其主要特征为包括如下重量百分配比的化学元素:碳不大于0.008％、硅不大于0.05％、锰不大于0.05％、硫不大于0.002％、磷不大于0.005％、铝不大于0.055％；抚顺特殊钢股份有限公司采用电炉冶炼-lf精炼和vd真空脱气工艺，生产一种高速动车组轴承钢生产用工业纯铁(专利公开号cnio7502696a)，其特征在于化学成分：碳不大于0.20％、硅不大于0.05％、硫不大于0.001％、磷不大于0.005％、铝不大于0.03％、钛不大于0.002％、钙不大于0.0005％；上述工业超纯铁的化学成分，均存在铁以外元素偏高的问题。工业纯铁要求除铁外的其他元素越低越好，即越纯净越好，但碳、硅、铝、氧等元素在冶炼的氧化还原过程中相互制约，极难达到全部元素低含量目的。

技术实现思路

1、本发明公开一种高纯度工业超纯铁，按质量百分比由如下元素组成：碳不大于0.006％、硅不大于0.03％、锰不大于0.03％、硫不大于0.0010％、磷不大于0.0040％、铜不大于0.05％、镍不大于0.10％、铬不大于0.10％、钼不大于0.10％、钨不大于0.03％、钒不大于0.03％、铝不大于0.05％、钛不大于0.003％、锡不大于0.007％、锑不大于0.005％、铅不大于0.002％、砷不大于0.008％、铋不大于0.001％、氮不大于0.0050％、氧不大于0.0030％，余量为铁及不可避免的杂质元素。可用于真空感应炉配料生产制造超高强度钢或高温合金。

2、本发明公开上述高纯度工业超纯铁的生产方法，具体采用以下技术方案：

3、采用氧化法冶炼工艺，按eaf+lf+vod冶炼，精炼后模铸成纯铁锭，达到上述成分；

4、生产工艺步骤如下：

5、⑴电炉工艺：

6、配料：原料纯铁(yt3)、08al组成；

7、出炉条件：磷不大于0.0020％、钛不大于0.0010％，铜、镍、铬、钼、钨、钒、锡、锑、铅、砷、铋等元素符合成品规格要求，温度不低于1630℃；

8、⑵lf工艺：

9、lf到位按0.15％喂入铝线，分批加入优质白灰17kg/t～18kg/t、优质萤石10kg/t～11kg/t造渣，采用低钛低氮增碳剂、铝粉扩散脱氧，造白渣深脱硫；

10、出炉条件：碳：0.50％～0.60％，硫不大于0.0008％，温度1680℃～1700℃；

11、⑶vod工艺：

12、vod到位，测温后吹氧，停氧测温取样碳不大于0.005％后加渣料，真空脱气加优质白灰17kg/t～18kg/t、优质萤石14kg/t～15kg/t、铝粒3.5kg/t～4.5kg/t，真空度不大于67pa、保持不少于5min，脱气后取碳不大于0.006％、硅不大于0.03％、锰不大于0.03％、硫不大于0.0010％、磷不大于0.0040％、铝不大于0.05％、氮不大于0.0050％、氧不大于0.0030％，软吹10min～15min，温度1580℃～1600℃后吊出浇铸；

13、⑷模铸：采用全封闭式氩气保护浇注。

14、本发明创新点：①本高纯度工业超纯铁所有化学元素均要求极低，冶炼过程中各个脱氧元素之间相互制约，极大的增加了冶炼生产难度；②采用eaf+lf+vod冶炼工艺装备，电炉配入优质钢铁料降低残余元素含量，电炉出钢磷不大于0.0020％、钛不大于0.0010％，lf炉出钢碳：0.50％～0.60％，硫不大于0.0008％，vod处理后达到碳不大于0.006％、硅不大于0.03％、锰不大于0.03％、硫不大于0.0010％、磷不大于0.0040％、铝不大于0.05％、氮不大于0.0050％、氧不大于0.0030％，达到了本高纯度工业超纯铁各元素含量均低的目的。

15、本发明的有益效果是：抚顺特钢股份有限公司通过工艺改进不断提高工业纯铁的洁净度，成功开发高纯度工业超纯铁，将除铁外的其他全部元素(包括气体元素和五害元素)控制在低含量水平、纯度极高，可用于真空感应炉配料生产超高强度钢或高温合金；利用现有设备即可生产高纯度工业超纯铁；在洁净度提高的同时缩短冶炼时间，提高效率，降低成本。

技术特征：

1.一种高纯度工业超纯铁，其特征在于，按质量百分比由如下元素组成：碳不大于0.006％、硅不大于0.03％、锰不大于0.03％、硫不大于0.0010％、磷不大于0.0040％、铜不大于0.05％、镍不大于0.10％、铬不大于0.10％、钼不大于0.10％、钨不大于0.03％、钒不大于0.03％、铝不大于0.05％、钛不大于0.003％、锡不大于0.007％、锑不大于0.005％、铅不大于0.002％、砷不大于0.008％、铋不大于0.001％、氮不大于0.0050％、氧不大于0.0030％。

2.权利要求1所述一种高纯度工业超纯铁的生产方法，其特征在于，采用氧化法冶炼工艺，按eaf+lf+vod冶炼，精炼后模铸成纯铁锭，达到上述成分；

技术总结
本发明公开一种高纯度工业超纯铁及其生产方法，除铁外的其他全部元素包括气体元素和五害元素，控制在低含量水平、纯度极高；采用EAF+LF+VOD冶炼工艺装备，电炉配入优质钢铁料降低残余元素含量；电炉出钢控制磷、钛；LF炉出钢控制碳、硫；VOD处理后控制碳、硅、锰、硫、磷、铝、氮、氧；最终达到了本高纯度工业超纯铁各元素含量均低的目的。本发明的有益效果是：通过工艺改进不断提高工业纯铁的洁净度，成功开发高纯度工业超纯铁，将除铁外的其他全部元素控制在低含量水平、纯度极高，可用于真空感应炉配料生产超高强度钢或高温合金；利用现有设备即可生产高纯度工业超纯铁；缩短冶炼时间，提高效率，降低成本。

技术研发人员：安杰,谷强,魏仁杰,巴帅智,陈秀强,许强,李涛,孙常亮,薄永明,王哲,庞学东,孙勇
受保护的技术使用者：抚顺特殊钢股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13