專利名稱：：一種超低碳高純度工業(yè)純鐵及其制造方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及冶金領域鋼鐵材料純鐵，特別屬于冶金行業(yè)鋼鐵冶金的新型低碳超高純度工業(yè)純鐵。尤其是用于高純度超低碳、低硫磷、低硅錳鋼用的純鐵，如馬氏體時效鋼、高純度超低碳不銹鋼。
背景技術：
：目前我國采用GB9971、GB6983生產(chǎn)原料純鐵和工業(yè)純鐵，一般用于制造電磁元件、軟磁材料，也有用于制造硅錳硫磷較高，一般用轉爐或轉爐+爐外精煉制造，有的經(jīng)AOD爐制造，近幾年太鋼、寶鋼、武鋼、南京鋼廠等均有生產(chǎn)，國外也大量進口，但是，純度不高，純鐵雜質元素高，化學成分控制(wet%):C《0.025、SiMn《0.2、S《0.015、P《0.015、Cr《0.2、Ni《0.2、Cu《0.15;實物水平(wet。/。)CO.0050.02、SiMn0.020.20、SO.0050.01、P0.0050.015，實物質量純度較低，特別是碳、硫、磷較高，只能用于制造普通的零部件。隨著對精密合金、磁性元器件的要求越來越高，尖端高技術產(chǎn)品對純度要求也越來越高，這些純鐵已經(jīng)不適合制造高端產(chǎn)品，不適合用于生產(chǎn)超低碳高純潔度馬氏體時效鋼、高強不銹鋼、高級功能材料(軟磁合金等)用的原材料，不能用于尖端技術和高質量零部件。國外對于這些高純度工業(yè)純鐵，日本用電解方法制造，純度可以達到含鐵量在99.9%,但價格太高，不適合用于如馬氏體時效鋼、高純度不銹鋼的原材料。國內采用GB9971、GB6983生產(chǎn)原料純鐵和工業(yè)純鐵制造的電器元件和軟磁材料只能用于低檔次零部件，無法與國外實物相比，用該純鐵生產(chǎn)的馬氏體時效鋼性能低。目前我國還沒有用電解法生產(chǎn)制造工業(yè)純鐵的生產(chǎn)能力。
發(fā)明內容本發(fā)明的目的是提供一種超低碳高純度工業(yè)純鐵及其制造方法，它能夠改善工業(yè)純鐵的純度，進而提高鋼的性能。本發(fā)明實現(xiàn)上述目的的技術方案為一種超低碳高純度工業(yè)純鐵，包括如下重量百分配比的化學元素C《0.008%、Si《0.05%、Mn《0.05%、S《0.002%、P《0.005%、A1《0.05%。優(yōu)選地，所述的超低碳高純度工業(yè)純鐵，包括如下重量百分配比的化學元素C《0.006%、Si《0.03%、S《0.001%。工業(yè)純鐵中碳氮形成固溶體，常溫下易析出形成碳化物和氮化物，產(chǎn)生磁時效，碳高使磁導率下降，矯頑率提高，鐵損增加，磁化困難；同時碳氮在馬氏體時效鋼(Ni-Co-Mo-Ti)中形成碳化鈦和氮化鈦，降低鋼的強度、影響鋼的塑韌性，因此，碳氮必須控制較低水平；硅錳高易形成夾雜物，作為高純度鋼的原料使鋼的塑韌性降低；硫磷使鋼的塑韌性降低，特別是作為高強度高韌性鋼的原材料，降低鋼的塑韌性，因此必須限制；鋁是最有效的脫氧元素，控制鋁含量將有效降低鋼的含氧量。所述超低碳高純度工業(yè)純鐵的制造方法，包含以下步驟(1)采用電爐(20噸電爐)工藝采用電爐脫磷，保證電爐達到P的技術要求；重要是電爐氧化末期徹底扒凈氧化渣，防止還原期回P;反應式2[P]+5FeO+4CaOs=4CaOP205(s)+5Fe(1)△G°=—343000+143.35T(J/mol)2[P]+5Fe0+3Ca0s=3Ca0P205(s)+5Fe(2)△G°=—338600+142.05T(J/mol)(a)氧化法冶煉；(b)配料成分C:0.7-1.0%,P《0.020%，優(yōu)質低S、P平鋼和電極塊組成，(白灰要求精選，螢石要求特級的，加入量為常規(guī)量)；(c)熔氧期進行脫P操作，控制溫度1540-1570°C，直至C《0.08%P《0.002%，扒渣100%，補加渣料后吹氧升溫至1650°C。本階段工藝同現(xiàn)行電弧爐冶煉工藝；(d)還原分三批加入白灰1520Kg/噸.批、螢石58Kg/噸.批;當硫《0.010%扒渣100%，加Ca01520kg/噸、CaFa2kg/噸、鋁12.52kg/噸造新渣出鋼，入A0D爐；(2)A0D冶煉AOD吹氧氬混合氣體去碳，當碳小于0.008%加鋁升溫>■°C，同時加入CaO和CaF2進行還原，當硫小于0.0015%，出鋼；氧化原理2[C]+02=2C0+02=(Si02)脫硫原理5CaO+2[Al]+3[S]=3(CaS)+(2Ca0.A1203)(a)吹氧去碳過程分兩批加入CaO2040kg/噸，CaF227kgM，鋁510kg/噸，吹氧(氬)其流量為02:Ar2=8:2，當碳達到0.008°/。以下，進行還原，溫度控制在168(TC以上；(b)還原期預脫氧扒凈氧化渣，加Ca01030kg/噸、CaF2510kg/噸左右，24kg/噸鋁，吹氬攪拌，氬氣流量200500m7h;預脫氧后加第二批脫氧劑(Ca0510kg/噸、24kg/噸左右鋁)、吹氬(其流量200500m7h)，當硫達到0.0015%以下出鋼;如果S)O.0015%，繼續(xù)加入CaO510kg/噸、鋁24kg/噸左右進行脫硫，直到硫小于0.0015%出鋼；(c)出鋼溫度大于160(TC;(d)澆注溫度15901610°C。澆注2.3t錠，不用保護渣，帽口補足。注畢模冷10小時脫模。優(yōu)選地，所述步驟(1)(d)中，在還原期，氧化渣扒凈后浮碳粉，使C在1.0%左右，分批加入氧化鈣40-65kg/噸、螢石1525kg/噸；造白渣并且保持20分鐘以上，當S《0.008%，扒渣100%，造新渣，出鋼，出鋼溫度T^160(TC，鋼水倒入AOD爐，還原期使用Al沉淀脫氧劑，用CaO和CaF2進行還原，當5小于0.006%時扒渣100%，造新渣出鋼。本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有如下有益效果1、本發(fā)明制造的超低碳高純度工業(yè)純鐵達到超低碳低雜質元素的水平，純度達到了99.599.7%。2、使用該純鐵使試制的馬氏體時效鋼達到國內最好水平；使用該純鐵顯著提高了其他鋼的性能如00Nil2Cr5Mo3AlTiVA，推動了高純凈鋼的研制與開發(fā)。具體實施方式實施例(1)EAF爐:爐料全熔后分46批加入石灰，吹氧進行氧化處理，溫度1560'C磷小于0.003%扒渣100%;還原分三批加入白灰1520Kg/噸.批、螢石58Kg/噸.批、鋁12.5kg/噸；當硫《0.010%扒渣100%，加第三批Ca01520kg/噸、CaFJ2kg/噸以及鋁12.5kg/噸，造新渣出鋼，出鋼溫度1620。C，入AOD爐;(2)AOD爐:兌鋼后，分加入兩批CaO2040kg/噸，CaF227kg/噸，鋁510kg/噸，吹氧(氬)其流量為02:800mVh，Ar200m7h吹氧量800立方米左右，當碳達到0.008%以下，進行還原，溫度1720。C。還原，扒凈氧化渣，預脫氧加Ca01030kg/噸、CaF2510kg/噸，鋁24kg/噸，升溫，吹氬攪拌，氬氣流量480mVh;加第二批脫氧劑Ca0510kg/噸、鋁24kg/噸，當硫小于0.0015%，出鋼。出鋼出鋼溫度1620。C，出鋼大口出鋼，鋼渣混沖有利于脫硫。澆注溫度為1600°C。試驗結果見表l、表2。表l渣料加入量(22噸鋼水)注吹氧量立方米<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>表2試制純鐵的化學成分(Wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>權利要求1.一種超低碳高純度工業(yè)純鐵，其特征在于包括如下重量百分配比的化學元素C≤0.008％、Si≤0.05％、Mn≤0.05％、S≤0.002％、P≤0.005％、Al≤0.055％，其余為鐵和不可避免的雜質。2.如權利要求1所述的超低碳高純度工業(yè)純鐵，其特征在于C《0.006%、Si《0.03%、S《0.001%。3.—種超低碳高純度工業(yè)純鐵的制造方法，其特征是包含以下步驟(1)EAF爐工藝(a)氧化法冶煉；(b)配料成分C:0.7-1.0%，P《0.020%;(c)熔氧期進行脫P操作，控制溫度156(TC,直至C《0.08y。P《0.0020/0，扒渣，補加渣料后吹氧升溫至165(TC以上；(d)還原；(2)AOD冶煉:(a)吹氧去碳過程分兩批加入CaO2040kg/噸，CaF227kgM，鋁510kg/噸，吹氧或氬其流量為02:Ar2=8:2，當碳達到0.008%以下，進行還原，溫度控制在1680。C以上；(b)還原期預脫氧扒凈氧化渣，加Ca01030kg/噸、CaF2510kg/噸左右，24kg/噸鋁，吹氬攪拌，氬氣流量200500m7h;預脫氧后加第二批脫氧劑Ca0510kg/噸、24kg/噸左右鋁、吹氬其流量200500m3/h，當硫達到O.0015%以下出鋼；如果SX).00150/0，繼續(xù)加入Ca0510kg/噸、鋁24kg/噸左右進行脫硫，直到硫小于0.0015%出鋼；(c)出鋼溫度大于翻。C;(d)澆注溫度15901610°C。4.如權利要求3所述的超低碳高純度工業(yè)純鐵的制造方法，其特征是步驟(1)(d)中還原期氧化渣扒凈后浮碳粉，使C在1.0。/。左右，分三批加入白灰1520Kg/噸.批、螢石58Kg/噸.批，鋁12.5kg/噸；造白渣并且保持20分鐘以上，當S《0.008%，扒渣100%，造新渣，出鋼，出鋼溫度T^1600。C，鋼水倒入AOD爐。全文摘要本發(fā)明公開了一種超低碳高純度工業(yè)純鐵及其制造方法，其主要特征為包括如下重量百分配比的化學元素C≤0.008％、Si≤0.05％、Mn≤0.05％、S≤0.002％、P≤0.005％、Al≤0.055％。將按照上述化學成分配比的原料經(jīng)過電弧爐冶煉脫磷、硫，再通過AOD吹氧去碳，高溫、高堿度脫硫，最后澆注鋼錠。從而可以生產(chǎn)出純度達到了99.5～99.7％。使用該純鐵使試制的馬氏體時效鋼達到國內最好水平，并且也提高了其他鋼的性能如00Ni12Cr5Mo3AlTiVA，推動了高純凈鋼的研制與開發(fā)。文檔編號C22C38/00GK101353753SQ20071004414公開日2009年1月28日申請日期2007年7月24日優(yōu)先權日2007年7月24日發(fā)明者劉忠國,張景海,杰楊,輝羅,趙肅武,雄顧,顧家強申請人:寶山鋼鐵股份有限公司