一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法与流程

本发明涉及粉末冶金，具体是一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法。

背景技术：

1、目前，低氧含量不锈钢粉的主流生产方式为气雾化和水雾化法，气雾化法由于一次投入成本高，效率低等因素，生产规模占水雾化的1/10；水雾化法以水为介质，高速冲击熔融金属液流，形成液滴冷凝成粉末颗粒，可制得超细粉末，且水雾化法生产的粉末颗粒球型度低，大部分颗粒形态不规则，具有良好的压缩性和成型性。另外，相比气雾化法，水雾化法的运行成本更低。

2、众所周知，不锈钢粉氧含量越高，粉末的流动性就越差，制备的产品在烧结后孔隙会增多，影响产品性能；而低氧含量的不锈钢粉压制成型的零件密度高，空隙率低，光泽度高，可减少打磨抛光工序，成型材料变形几乎不发生变形。因此，如何降低不锈钢粉氧含量成为了行业研究重点，而水雾化法工艺的技术难点在于雾化前如何降低钢液氧含量，以及保护形成的颗粒不被氧化。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，目的在于在中频炉生产不锈钢粉时，通过分步脱氧、生石灰粘附氧化物，扒渣剂除渣、控制雾化水温加快冷却、雾化氮气保护等措施来降低雾化前钢液中氧含量，以及防止雾化过程中形成的颗粒氧化。

2、为实现其目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，包括以下步骤：

4、步骤一、不锈钢生产原料选择：选取表面干净，氧化程度低的金属原料，以减少杂质引入；

5、步骤二、初次脱氧：在中频炉中先加入金属原料总重的30%进行熔炼，形成熔池后，投入硅铁合金fesial0.5-a进行沉降和扩散脱氧，硅铁合金会在熔炼过程中一直持续作用，保证熔池低氧环境，减少存在于金属中未熔化杂质出现结桥现象；

6、步骤三、二次脱氧：继续投入金属原料总重的50%进行熔炼，金属原料完全熔融后，降低功率至炉膛中钢液不再翻滚，加入硅钙合金ca31si60进行深度脱氧，并使硅钙合金ca31si60完全浸没于钢液中，二次脱氧作用时间1~8min，目的在于脱去形成稳定合金相中的氧含量；

7、步骤四、出炉脱氧：投入剩余金属原料进行熔炼，控制熔炼过程在30min以内完成，熔炼速率5~10kg/min，控制炉温为1550~1620℃，投入金属原料总重0.2%的锰片，目的在于脱去钢液中的碳、硫等有害杂质，锰片与钢液中氧化亚铁反应形成不溶于钢水中的氧化物渣，飘浮于钢水液面后捞出；然后，投入由硅铁合金fesial0.5-a和硅钙合金ca31si60组成的混合脱氧剂进行表面脱氧，表面脱氧作用时间1~10min；

8、步骤五、降温扒渣：脱氧完成，调整中频炉功率为零，停止加热，采用生石灰粉覆盖钢液（完全覆盖钢液即可），与钢液中的硫、磷作用形成浮渣，并起到隔绝氧化保温作用，1~3min后捞出已粘附杂质的生石灰粉，加入扒渣剂除渣，控制出炉温度为1620~1650℃，使用纯水进行水雾化，保证粉末颗粒冷却速率，避免长时间高温接触氧化，出炉雾化前5min向雾化室通入氮气进行保护，一是防止高温产生的氢气造成安全事故，二是减少高温条件下粉末颗粒的接触氧化程度。

9、作为本发明技术方案的进一步优选，步骤二所述初次脱氧中，硅铁合金fesial0.5-a的加入量为金属原料总重的0.2～0.5%。

10、进一步地，步骤三所述深度脱氧中，硅钙合金ca31si60的加入量为金属原料总重的0.3～0.6%。

11、进一步地，步骤四所述出炉脱氧中，锰片加入量为金属原料总重的0.2%。

12、进一步地，混合脱氧剂中，硅铁合金fesial0.5-a的量为金属原料总重的0.3～0.7%，硅钙合金ca31si60的量为金属原料总重的0.2~0.5%。

13、进一步地，步骤五降温扒渣中，所述扒渣剂为石川f4扒渣剂（氧化硅和三氧化二铝组成的复合扒渣剂）。

14、进一步地，所述石川f4扒渣剂的加入量为金属原料总重的0.5~1.2%。

15、进一步地，步骤五降温扒渣中，水雾化的水温为20~45℃。

16、进一步地，步骤五降温扒渣中，所述氮气的流速为7l/min。

17、本发明的有益效果如下：

18、1、本发明将现有的一次脱氧扒渣生产方法改为分步脱氧扒渣方法，即通过初次脱氧、二次脱氧、出炉脱氧三次脱氧来降低钢液氧含量，初次脱氧加入硅铁合金使不锈钢熔池形成低氧环境，并降低结桥风险；二次脱氧加入硅钙合金去除生成的氧化物质；出炉脱氧加入锰片、硅铁合金、硅钙合金，通过降低功率控温使钢液中氧化物及悬浮渣上浮，进行最终脱氧，采用生石灰覆盖粘附去除已形成的稳定氧化物，并加入由二氧化硅和三氧化二铝组成的石川f4扒渣剂除渣，选择20~45℃纯水进行雾化，保证粉末颗粒冷却速率，避免长时间高温接触氧化，雾化室配备氮气保护，防止金属粉末与空气接触氧化。

19、综上，本发明采用分步脱氧法，分三次降低钢液中的氧含量，确保雾化前金属钢液氧含量降至最低，然后用生石灰粘附氧化物，并通过控制炉温、石川f4扒渣剂除渣，将钢液中悬浮氧化物彻底去除，接着通过控制出炉温度，避免过高温金属与空气接触剧烈氧化，最后通过控制雾化水温加快冷却、采用雾化氮气保护等措施来降低雾化过程金属氧化，通过本发明方法脱氧扒渣后制备的不锈钢粉氧含量在1000~2500ppm之内，有利于不锈钢粉烧结致密，成型材料收缩变形几率降低，粒度d10：2~4µm，d50：7~10µm，d90：19~35µm，粉末球型度好。

20、2、本方法操作简单，适合低氧不锈钢大规模生产下的脱氧扒渣，扒渣后的钢液明亮，生产的不锈钢粉末纯度高、氧含量低、球型度好，粒度为1~35μm，可用于镍基、铜基、铁基合金粉末生产。

技术特征：

1.一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，其特征在于，步骤二所述初次脱氧中，硅铁合金fesial0.5-a的加入量为金属原料总重的0.2～0.5%。

3.如权利要求1所述的一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，其特征在于，步骤三所述二次脱氧中，硅钙合金ca31si60的加入量为金属原料总重的0.3～0.6%。

4.如权利要求1所述的一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，其特征在于，步骤四所述出炉脱氧中，锰片加入量为金属原料总重的0.2%。

5.如权利要求4所述的一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，其特征在于，混合脱氧剂中，硅铁合金fesial0.5-a的量为金属原料总重的0.3～0.7%，硅钙合金ca31si60的量为金属原料总重的0.2~0.5%。

6.如权利要求1所述的一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，其特征在于，步骤五降温扒渣中，所述扒渣剂为石川f4扒渣剂。

7.如权利要求6所述的一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，其特征在于，所述石川f4扒渣剂的加入量为金属原料总重的0.5~1.2%。

8.如权利要求6或7所述的一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，其特征在于，步骤五降温扒渣中，水雾化的水温为20~45℃。

9.如权利要求8所述的一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，其特征在于，步骤五降温扒渣中，所述氮气的流速为7l/min。

技术总结
本发明公开了一种用于水雾化生产低氧不锈钢粉的脱氧扒渣方法，包括：不锈钢粉生产原料选择、初次脱氧、二次脱氧、出炉脱氧和降温扒渣。本发明采用分步脱氧法，分三次降低钢液中的氧含量，确保雾化前金属钢液氧含量降至最低，然后用生石灰粉覆盖钢液，与钢液中的硫、磷作用形成浮渣，并通过控制炉温、扒渣剂除渣，将钢液中悬浮氧化物彻底去除，接着通过控制出炉温度，避免过高温金属与空气接触剧烈氧化，最后通过控制雾化水温加快冷却、采用氮气保护等措施来降低雾化过程金属氧化，通过本发明方法脱氧扒渣后制备的不锈钢粉氧含量在1000~2500ppm之内，有利于不锈钢粉烧结致密，成型材料收缩变形几率降低，粒度D10：2~4µm，D50：7~10µm，D90：19~35µm，粉末球型度好。

技术研发人员：赵栋财,颜智宏,王万俊,徐江山,黄正元,宋谋通,冯泽树,马鑫,崔焕旭,宁明山,许兴元
受保护的技术使用者：金川集团股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1