一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末及其制备方法与流程

本发明属于粉末冶金，尤其涉及一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末及其制备方法。

背景技术：

1、镍、锰、钼常作为粉末冶金材料应用中用以提高制品强度、韧性和硬度的合金元素，但目前常采用扩散合金法、机械合金法或混合过程中加入的方式进行制作(按偏析程度由小到大排列)，以上方法均存在合金元素偏析的问题，造成制品的综合机械性能存在偏差。

2、而水雾化法制粉的工艺是雾化介质采用高压水，将其通过特制的雾化喷嘴高压喷射，从而击碎高温钢水液流，获得粉末的工艺技术。若采用水雾化法制备合金钢液，从而制备合金粉末可有效解决该偏析问题，但由于随着镍、锰、钼元素的加入，合金钢液的粘度会大幅增加，对水雾化高合金粉末雾化等工艺环节提出更高要求。

3、目前国内水雾化制备镍锰钼合金钢铁粉末工艺存在的以下问题：采取单水口雾化，由于合金钢液的粘度造成雾化效率低，甚至无法正常生产高合金粉末。为了实现正常雾化，只能提高钢水温度，这使得钢水的过热度太高，且在雾化过程中钢水温度由高到低不断变化，也使雾化效率产生较大波动，还会造成松装密度与粒度分布的较大波动(开始时和结束时的差异)比较大，粉末稳定性差等技术工艺难题，这些都对高合金粉末的正常顺利生产形成制约。

4、申请号为201980013688.8的加拿大发明专利公开了一种高熔点金属或合金粉末雾化制造方法，包括通过进料管提供高熔点金属或合金的熔体；使熔体相对于进料管的中心轴线以转向角转向以获得转向的熔体；将转向的熔体引至雾化区域；以及向雾化区域提供至少一种雾化气流。可以在用于雾化过程的雾化室内在水的存在下进行雾化过程。该方案未提及熔体自身粘性变化对雾化效率的影响和解决方案，没有进一步的参考价值。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末及其制备方法，克服现有技术的不足，采取多水口的增压雾化方式，适用于镍锰钼合金的雾化粉末生产工艺，在保证合金钢铁粉末雾化顺行的同时，减少熔体偏析的负面影响，提高铁粉纯净度，减小铁粉性能波动，保证高纯净度、高稳定性、高效率的镍锰钼合金铁粉的生产。

2、为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

3、技术方案之一：一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末，其特征在于，其化学成分按重量百分比组成如下：c 0.001～0.2％；si 0.001～0.50％；mn 0.4～1.0％；p 0.001～0.050％；s0.001～0.050％；mo 0.5～4.0％；ni 0.4～8.0％，[o]70～150ppm，其余fe及不可避免的杂质；产品物理性能：粒度>180μm的占质量百分比0.1～0.5％，180～150μm的占质量百分比4～10％，150～63μm的为余量，63～45μm的占质量百分比15～20％，＜45μm的占质量百分比15～25％；松装密度2.80～3.20g/cm3；霍尔流速≤30s/50g；600mpa下压缩性≥7.0g/cm3。

4、技术方案之二：一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末的制备方法，包括冶炼、精炼、雾化、混料、还原和合批各步骤，其特征在于，所述雾化步骤中的中间包上设有中间包盖和增压装置，所述增压装置为电磁搅拌器、活塞式气动振动器、压力调节阀中的任一种；所述电磁搅拌器设置在中间包的外侧壁上，电磁搅拌器距离中间包底部1/4高度处；所述活塞式气动振动器设置在中间包盖的顶部，并与设于中间包盖底部的拍动板相连接；所述压力调节阀设于中间包盖上，受中间包内气压与气源之间的压力控制，保持压差为0.02-0.03mpa。

5、所述冶炼步骤中是以铁水加优废钢为原料，且铁水比例超过50％，出钢前钢水成分为：c≤0.40％；si:≤0.030％；mn≤0.13％；s≤0.080％，出钢温度1620～1660℃。

6、所述精炼步骤中的精炼过程加热时间≥70min；加入白灰及助溶剂，开大氩气量搅拌脱硫，并增加增碳剂和钙铝线脱氧，控制[o]含量≤200ppm；c含量≤0.40％；s含量0.001～0.050％；p含量0.001～0.050％；ni含量按工艺要求加入镍板调整；mn含量按工艺要求加入锰铁调整；mo含量按工艺要求加入钼铁调整；在出精炼前10min，大氩气搅拌再提温至出精炼温度为1630℃～1680℃。

7、所述雾化步骤中，调整中间包将中间包水口漏眼对准并且垂直于喷嘴中心；满足以下雾化条件：中间包水口漏眼数量为4个，中间包水口漏眼直径为φ22～φ28mm，高压水压力13～15mpa，流量500～700m3/h；正式开始雾化期间控制中间包液面，保持中间包内液面高度在三分之二以上，雾化开始温度≥1630℃，雾化结束温度≥1580℃，钢水雾化效率600～1000kg/min；干燥炉转速频率≥25hz，干燥炉排气温度≥100℃。所述混料步骤中，采用双锥形混料机混料，混料周期10～30min。

8、所述还原步骤中，还原炉还原预热段温度550～800℃、还原预热段长度4～6m，高温段温度800～1000℃、高温段长度6～12m，冷却段温度500～800℃、冷却段长度4～8m；氢气流量60～190m3/h，毛粉运行速度90～300㎜/min，料层厚度20～35㎜。

9、所述合批步骤是将各生产批次所得还原后的毛粉经过破碎、筛分、混合，制得镍锰钼合金粉末成品，混合搅拌机转速控制10～20r/min，混合时间控制在20～30min。

10、所述拍动板为耐火浇注件，其底部为带波浪形表面的锥体，锥体高度最少占中间包内总高度的2/3。

11、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、1)采取多水口的增压雾化方式，适用于镍锰钼合金的雾化粉末生产工艺，在保证合金钢铁粉末雾化顺行的同时，减少熔体偏析的负面影响，提高铁粉纯净度，减小铁粉性能波动，保证高纯净度、高稳定性、高效率的镍锰钼合金铁粉的生产。

13、2)大大提高了雾化效率，雾化效率可实现600～1200kg/min，满足了现有工艺生产高合金镍锰钼钢铁粉末的提产需求；

14、3)雾化效率高，降低了出钢温度，减小了温度对雾化铁粉的松比及粒度波动，最后配备相应的磁选、脱水、干燥及混料系统可制备出物理性能一致的雾化合金钢铁粉，雾化铁粉的压缩性(600mpa下)≥7.0g/cm3。

技术特征：

1.一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末，其特征在于，其化学成分按重量百分比组成如下：c 0.001～0.2％；si 0.001～0.50％；mn 0.4～1.0％；p 0.001～0.050％；s 0.001～0.050％；mo 0.5～4.0％；ni 0.4～8.0％，[o]70～150ppm，其余fe及不可避免的杂质；产品物理性能：粒度>180μm的占质量百分比0.1～0.5％；180～150μm的占质量百分比4～10％；150～63μm的为余量；63～45μm的占质量百分比15～20％；＜45μm的占质量百分比15～25％；松装密度2.80～3.20g/cm3；霍尔流速≤30s/50g；600mpa下压缩性≥7.0g/cm3。

2.一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末的制备方法，包括冶炼、精炼、雾化、混料、还原和合批各步骤，其特征在于，所述雾化步骤中的中间包上设有中间包盖和增压装置，所述增压装置为电磁搅拌器、活塞式气动振动器、压力调节阀中的任一种；所述电磁搅拌器设置在中间包的外侧壁上，电磁搅拌器距离中间包底部1/4高度处；所述活塞式气动振动器设置在中间包盖的顶部，并与设于中间包盖底部的拍动板相连接；所述压力调节阀设于中间包盖上，受中间包内气压与包外气压之间的压力控制，保持压差为0.02-0.03mpa。

3.根据权利要求2所述的一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述冶炼步骤中是以铁水加优废钢为原料，且铁水比例超过50％，出钢前钢水成分为：c≤0.40％；si:≤0.030％；mn≤0.13％；s≤0.080％，出钢温度1620～1660℃。

4.根据权利要求2所述的一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述精炼步骤中的精炼过程加热时间≥70min；加入白灰及助溶剂，开大氩气量搅拌脱硫，并增加增碳剂和钙铝线脱氧，控制[o]含量≤200ppm；c含量≤0.40％；s含量0.001～0.050％；p含量0.001～0.050％；ni含量按工艺要求加入镍板调整；mn含量按工艺要求加入锰铁调整；mo含量按工艺要求加入钼铁调整；在出精炼前10min，大氩气搅拌再提温至出精炼温度为1630℃～1680℃。

5.根据权利要求2所述的一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述雾化步骤中，调整中间包将中间包水口漏眼对准并且垂直于喷嘴中心；满足以下雾化条件：中间包水口漏眼数量为4个，中间包水口漏眼直径为φ22～φ28mm，高压水压力13～15mpa，流量500～700m3/h；正式开始雾化期间控制中间包液面，保持中间包内液面高度在三分之二以上，雾化开始温度≥1630℃，雾化结束温度≥1580℃，钢水雾化效率600～1000kg/min；干燥炉转速频率≥25hz，干燥炉排气温度≥100℃。

6.根据权利要求2所述的一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述混料步骤中，采用双锥形混料机混料，混料周期10～30min。

7.根据权利要求2所述的一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述还原步骤中，还原炉还原预热段温度550～800℃、还原预热段长度4～6m，高温段温度800～1000℃、高温段长度6～12m，冷却段温度500～800℃、冷却段长度4～8m；氢气流量60～190m3/h，毛粉运行速度90～300㎜/min，料层厚度20～35㎜。

8.根据权利要求2所述的一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述合批步骤是将各生产批次所得还原后的毛粉经过破碎、筛分、混合，制得镍锰钼合金粉末成品，混合搅拌机转速控制10～20r/min，混合时间控制在20～30min。

9.根据权利要求2所述的一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末的制备方法，其特征在于，所述拍动板为耐火浇注件，其底部为带波浪形表面的锥体，锥体高度最少占中间包内总高度的2/3。

技术总结
本发明属于粉末冶金技术领域，尤其涉及一种多水口高压水雾化镍锰钼合金粉末及其制备方法，其化学成分按重量百分比组成如下：C 0.001～0.2％；Si 0.001～0.50％；Mn 0.4～1.0％；P 0.001～0.050％；S 0.001～0.050％；Mo 0.5～4.0％；Ni 0.4～8.0％，[O]70～150ppm，其余Fe及不可避免的杂质。雾化步骤中的中间包上设有中间包盖和增压装置。本发明的优点是：采用增压雾化，适用于镍锰钼合金的雾化粉末生产，在雾化顺行的同时，减少熔体偏析的负面影响，提高铁粉纯净度，减小铁粉性能波动，保证高纯净度、高稳定性、高效率的镍锰钼合金铁粉的生产。

技术研发人员：李江,周振龙,李朋昌,王洋,孙冬宇,胡泽
受保护的技术使用者：鞍钢（鞍山）冶金粉材有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/4/17