一种高速钢粉末的制备工艺的制作方法

本发明涉及一种高速钢粉末的制备工艺。

背景技术：

1、气雾化制粉是指利用高速气流将液态金属流击碎形成小液滴，随后快速冷凝得到成形粉末。气雾化技术已经成为制备精细球形金属及合金粉末最重要的方法，据统计，雾化法生产的金属粉末已达世界粉末总产量的80％。工业上可以使用雾化法生产的金属粉末种类很多，除了难熔金属钨、钼等和非常活泼的金属以外，几乎包含了所有常见金属及合金体系。该方法制备的金属粉末粒度细小(粉末粒径＜150μm)、球形度好、纯度高、氧含量低、成形速度快、环境污染小，是粉末冶金、金属注射成型、金属增材制造用金属粉末制备的主流方法。

2、现有技术大多是对气体雾化制粉工艺和机理的研究，以及对多级和不同介质气雾化、熔滴的热传输和凝固行为等进行研究。但从总体来看,关于气雾化工艺应用的研究居多，对于气雾化机理的深入探讨和分析仍相当匮乏,大部分高性能粉末和制粉设备仍须从国外进口。

3、现有技术中，粉末氧含量大多在500ppm左右，氧含量较高，非金属夹杂物含量较高，钢水纯净度中的氧、氢和磷大多为80ppm、20ppm和400ppm左右，纯净度较差，同时用于生产高速钢粉末的第一中间包容量小，多数都是小于或等于3t，容量较小，既而影响高速钢粉末的生产效率，因此提出一种高速钢粉末的制备工艺。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供的一种高速钢粉末的制备工艺，能够有效的提高高速钢粉末的生产效率，大幅提升钢水纯洁度，减少粉末非金属夹杂物少，同时提高高速钢粉末的质量。具体技术方案如下：

2、一种高速钢粉末的制备工艺，包括步骤如下：

3、步骤(a)：原料准备：所述原料为废钢或其他工序生产所剩的废料钢块；

4、步骤(b)：中频炉熔炼：将步骤(a)中准备的原料送入中频炉中进行冶炼，出钢前进行第一次取样检测，当第一次取样检测合格后进行出钢，钢水熔清后流出氧化渣，并再加入150～200kg石灰熔化；

5、步骤(c)：lf精炼：将步骤(b)中的钢水导入钢包之中，氩气管道与钢包氩气相连接，对钢包内的钢水进行第一次通电升温，加入50kg～100kg脱氧剂，而后进行第二次通电升温，检验钢水温度，当钢水温度大于1500℃时，检查炉渣状态，将电渣加热系统功率调为700kw/h继续升温，进行第二次取样检测，当第二次取样检测合格后，检测钢水温度，直至钢水温度大于1550℃，将钢包吊运至vd真空脱气工位；

6、步骤(d)：vd真空脱气：将纯钙线投入钢包之中，喂入量为150m～170m/炉，将钢包吊运进入工位，封盖通电，通过抽真空设备对钢包进行抽真空操作，而后取样，将钢包吊运至lf精炼调渣工位；取样的目的是为防止产品质量出现问题有材料可分析，为提升生产效率保证钢水温度，此时钢包内的钢水不需要镇静；

7、步骤(e)：lf精炼调渣：将钢包接通氩气，进行调渣操作后取样，随后通过电渣加热系统进行通电升温，直至钢水温度升至1550～1650℃，此时停电加入180kg～220二氧化硅，而后继续通电升温，直至钢水化渣，钢水化渣结束后，将电渣加热系统的功率调至300kw/h保温，钢包内的钢水保温镇静30min以上，钢水温度在1600℃以上，将钢包吊运至气雾化制粉工位；为提升生产效率保证钢水温度，

8、步骤(f)：气雾化制粉：将8t中间包事先烘烤至1200℃，吊运至指定雾化制粉工位，钢包位于中间包正上方，打开钢包滑动水口，放出7.5t钢水，而后将钢包返回lf精炼工位保温，打开位于中间包底部的电磁搅拌器，加入200～400kg渣料，通过电渣加热电极通电升温，而后将钢水通过8t中间包内部的氧化锆水口流出，气雾化制粉设备的组合式喷嘴通过高压氮气将钢水转化成粉末，并流入气雾化制粉设备的储存仓内冷却。

9、作为进一步优选的技术方案的，步骤(a)中所述原料表面锈迹厚度小于等于该件废料厚度的5％、无油污、无杂物，无水。

10、作为进一步优选的技术方案的，所述取样检测是否合格是通过光谱检测仪分析样品成分，将样品与合格标准进行比较，判断样品是否达标的，所述样品中各元素质量百分比的合格标准为：c：1.30～1.33％，w：6.52～6.75％，mo：5.1～5.3％，cr：4.25～4.5％，v：3.20～3.25％，mn：0.35～0.4％，si：0.65～0.7％，p：0～0.02％，s：0～0.01％，余量为fe及其他不可避免的杂质，当样品中各元素含量满足合格标准，即为合格，反之，则不合格。

11、作为进一步优选的技术方案的，所述步骤(b)中出钢前钢水的温度大于1500℃；

12、流出氧化渣包括以下步骤：加入180～220kg的石灰和20～40kg的石英砂，还原渣层，将渣层的80％倒出钢包。

13、作为进一步优选的技术方案的，所述步骤(c)中第一次通电升温电渣加热系统功率为750～850kw/h，通电升温时长为10～15min，所述第二次通电升温电渣加热系统功率为650～750kw/h，通电升温时长为10～15min。

14、作为进一步优选的技术方案的，所述步骤(c)中检查炉渣状态包括以下步骤：查看炉渣颜色是否为白色，若炉渣颜色不是白色，则加入脱氧剂50kg～100kg，150～200kg渣料100kg，若炉渣颜色为白色，则无须任何操作。

15、作为进一步优选的技术方案的，所述步骤(c)中脱氧剂的成分按质量百分比计包括：si：96％、al：1.5％、ca：1.6％、mn：0.4％、cr：0.2％、c：0.2％、s：0.05％、p：0.05％；氩气的充入压力为2.5bar。

16、作为进一步优选的技术方案的，所述步骤(d)中抽真空操作为将抽真空设备调至高真空档位，所述高真空档位为30～50pa真空度，抽真空时间为10～15min。

17、作为进一步优选的技术方案的，所述步骤(e)中调渣操作包括以下步骤：步骤(e1)、加入石灰80～150kg、硅铁粉10～30kg，电渣加热系统功率800kw/h，通电时间15min，

18、步骤(e2)、加入石灰150～200kg、硅铁粉15～30kg，电渣加热系统功率1000kw/h，通电时间20min，

19、步骤(e3)、加入石灰50～100kg、硅铁粉5～15kg，电渣加热系统功率500kw/h，通电时间10min，加入石灰是为了升温，加入硅铁粉是为了脱氧、调节si的含量，分批次加的另一个目的，是一次性加太多，会堆积不容易化开。

20、作为进一步优选的技术方案的，所述步骤(f)渣料中各成分按质量百分比计包括：氧化钙：48％，二氧化硅：48％，氧化镁：3％，氧化铝：1％，所述组合式喷嘴包括大喷嘴、小喷嘴，大喷嘴压力为25bar，小喷嘴压力为19bar。

21、本发明的有益效果是：产业化效率高、氧含量低、粉末球形度好、空心粉可小于等于1％，粉末粒径范围可达到1～500微米都可以供货；

22、本发明通过使用的8t中间包，相较于传统3t的第一中间包，制备高速钢粉末的效率大大提升，具有非常高效的产业化效率，生产过程中能够快速、精准地完成制造任务，从而提高工作效能和生产效率。

23、此外，本发明生产过程中通过注入氩气，将钢包内部的空气排出，使得制备的粉末氧含量较低，既而能够确保粉末质量和稳定性。

24、并且其微观结构粒度均匀，粉末球形度好，没有过于大的颗粒或细小的颗粒，有助于提高粉末的流动性，并且利于后续加工工序。

25、此外，通过本发明制备的高速钢粉末具有较低的空心粉比例，在生产过程中可以有效地避免材料质量的不均匀性，而且，该粉末粒径范围非常广，可以在1～500微米之间供货，满足不同产业的需要。