高纯度免拆卸正极钢打捆线及其生产方法与流程

本发明涉及长流程钢铁产品及其生产方法，属于钢铁冶金生产制造领域，具体地指一种高纯度免拆卸正极钢打捆线及其生产方法。

背景技术：

1、磷酸铁锂已经成为锂离子电池的主流正极材料，广泛用于新能源汽车等领域。随着新能源发电储能、家用储能等使用场景的发展，磷酸铁锂的成本优势更加凸显，成本不断降低的磷酸铁锂电池有望打开巨大的铅酸电池替代市场。因此，进一步提高性能，降低成本成为磷酸铁锂材料合成的重要方向，开发低成本高品质磷酸铁锂制造工艺路线，可以进一步扩大磷酸铁锂的应用范围，为新能源产业的持续提升奠定技术基础。

2、依据工艺路线的不同，生产磷酸铁锂正极材料的主要原材料有草酸亚铁、氧化铁红、磷酸铁、磷酸二氢锂和磷酸二氢铵等。传统的高温固相法是以碳酸锂、磷酸二氢铵、草酸亚铁等材料合成磷酸铁锂；碳热还原法是以氧化铁红和磷酸二氢锂等材料合成磷酸铁锂。另外，以正极钢作为铁源制备磷酸铁锂正极材料的工艺也在逐渐发展。

3、在以正极钢作为铁源制备磷酸铁锂正极材料的工艺中，磷酸铁锂正极材料生产企业无论采用正极钢方钢还是棒材作为原料，均需要打捆材料，目前市场常规的打捆线或钢带，其材质一般为q195、q235等普碳钢，杂质元素含量较高，当该打捆材料溶于磷酸中将降低正极材料的电化学性能。因此，当正极钢放入反应釜中进行溶解反应时必须将打捆材料剪断、拆卸，既浪费人力又徒增成本，也会降低生产效率。

4、中国专利申请号cn202210591506.9的文献，公开了一种高伸长率的打捆线材生产方法，包括设计打捆线材的化学成分、对打捆线材的冶炼工艺进行控制、对打捆线材的轧制进行控制以及对轧制后的冷却水质进行控制，将冷却水的电导率控制为＜600μs/cm；使得生产出打捆线材具有高韧性、晶粒均匀、性能波动小的优点，生产出的打捆线材无须热处理工序即可直接使用自动打包机进行打包，有效节约了生产能源和成本。其打捆线材的化学成分按重量百分比计算由如下物质组成：c：0.07～0.11％、si：0.12～0.18％、mn：0.25～0.35％、p：≤0.040％、s：≤0.040％，其余量为fe。该发明生产的打捆线盘条c、si、mn含量均比较高，无法应用于磷酸铁锂正极材料制备过程中正极钢免拆卸使用。

5、针对目前正极钢打捆材料使用过程中需剪断、拆卸，从而浪费人力、增加成本的问题，亟需提供一种无需拆卸的打捆材料，可直接将正极钢连同打捆材料一起投入反应釜中制备磷酸铁锂正极材料，达到降低成本，提高生产效率的目的。

6、在本发明提出之前，涉及正极钢制造领域的同类技术产品不多，特别是针对磷酸铁锂正极材料用高纯度正极钢打捆线方面的内容更是鲜见报道。

技术实现思路

1、为克服上述技术的不足，本发明提供一种高纯度免拆卸正极钢打捆线及其生产方法，解决打捆材料使用过程中需剪断、拆卸，从而浪费人力、增加成本的问题，达到降低成本，提高生产效率的目的。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

3、一种高纯度免拆卸正极钢打捆线，包括以下重量百分比计的化学成分：c：0.001～0.020％、si≤0.012％、mn≤0.016％、p≤0.015％、s≤0.010％、alt≤0.020％、cu≤0.008％、cr≤0.006％、ni≤0.005％、k≤0.010％、na≤0.010％、mg≤0.010％、zn≤0.010％、ca≤0.015％、pb≤0.005％、nb+v+ti≤0.010％，其余为fe及不可避免的杂质。

4、优选地，所述高纯度正极钢打捆线包括以下重量百分比计的化学成分：c：0.015％、si：0.010％、mn：0.010％、p：0.005％、s：0.003％、alt：0.007％、cu：0.001％、cr：0.003％、ni：0.004％、k：0.004％、na：0.007％、mg：0.003％、zn：0.002％、ca：0.006％、pb：0.004％、nb+v+ti：0.003％，其余为fe及不可避免的杂质。

5、本发明还提供了上述高纯度免拆卸正极钢打捆线的生产方法，包括以下步骤：

6、(1)铁水处理；

7、(2)脱硫站脱硫：在铁水包中搅拌铁水，形成漩涡，加入脱硫剂、镁粉喷吹脱硫，扒渣,镇静，加入电石，喷吹,再次扒渣至铁水完全裸露；

8、(3)转炉冶炼：加入废钢，冶炼，采取双渣和顶底复吹工艺脱锰脱硅，转炉出钢采用挡渣出钢；

9、(4)rh真空处理；

10、(5)连铸生产；

11、(6)控轧控冷生产；

12、(7)轧制成直径为6.0～10mm的盘条。

13、优选地，所述步骤(1)中，高炉出厂铁水中，控制以下元素的重量百分含量为：mn≤0.2％、cu≤0.008％、cr≤0.007％、ni≤0.005％、s≤0.004％。

14、优选地，所述步骤(2)中，控制出站铁水中s的重量百分含量≤0.003％。

15、优选地，所述步骤(3)中，废钢采用低硫、低重金属元素废钢，废钢装入量占总装入量的5～10％；终点c的重量百分含量控制在0.06～0.40％；出钢温度：1640±20℃。

16、优选地，所述步骤(4)中，真空度≤100pa，保持真空时间≥30min；当温度偏低时，前期进行补氧升温。

17、优选地，所述步骤(5)中，采用全程长水口保护浇铸，中包钢水过热度：15～45℃，拉速：0.8～1.8m/min。

18、优选地，所述步骤(6)中，加热时间：90-130min，均热温度：1200±20℃，开轧温度：1100±30℃，吐丝温度840±15℃，晶粒度控制在5.0-6.5级。

19、优选地，所述步骤(7)中，盘条的晶粒度控制在5.0-6.5级，其抗拉强度不小于310mpa，伸长率不小于35％。

20、相比于现有技术，本发明的有益效果为：

21、本发明通过铁水处理，获得较低的锰铜铬镍硅磷硫优质铁水，使得铁水mn≤0.2％、cu≤0.008％、cr≤0.007％、ni≤0.005％、s≤0.004％，通过控制高炉铁水的成分来保证产品的纯净度，良好的铁水条件才能保证最终正极钢的高纯净度；通过严格控制脱硫工序，降低铁水中s元素的含量。转炉冶炼工序中，加入废钢以平衡温度，采取双渣和顶底复吹工艺脱锰脱硅，使得钢水mn≤0.015％、si≤0.012％。相较于其它钢种转炉中添加mn、v、nb等合金元素，该“反向”工艺进一步提高钢水纯净度。rh真空处理工序中，在rh炉内进行氧化脱c，以及高真空循环脱氧，进一步减少钢水中的杂质元素；通过全程长水口保护浇铸，避免在浇铸过程中引入新的杂质，严格控制产品的各元素含量，保证最终产品的纯净度；通过控制控轧控冷生产工序的条件，调整钢材的金相组织，控制钢材的晶粒度，使钢材达到足够的抗拉强度和韧性。

22、本发明设计的高纯度免拆卸正极钢打捆线及其生产方法，通过高洁净冶炼技术、低残余元素控制、合适的化学成分匹配及轧制工艺创新，开发了高纯度正极钢盘条产品，在保证一定的强度的同时，既能保证成分纯净度高，又通过金相组织和晶粒度控制达到足够的抗拉强度，采用本发明钢取代市场常规的q195、q235打捆线或钢带对正极钢方钢或棒材打捆后，不仅不易断裂，更能与捆材一同吊入反应釜中进行化学反应，免除事前剪断、拆卸等工序，节省人力成本和时间成本，提高生产效率。