[发明专利]一种低硅低碳铌铁合金的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别是涉及一种低硅低碳铌铁合金的制备方法。

背景技术

铌是一种十分重要的金属，广泛用于冶金、航空航天、电子、光学、原子能以及超导材料等高技术领域，并在许多尖端科技领域中发挥着重要的作用。

铌铁合金是一种非常重要的铌制品，约占铌制品的80％以上，它广泛用于低合金钢、结构钢、耐热不锈钢、耐磨合金铸铁等。铌在钢中可细化晶粒，降低钢的过热敏感性和回火脆性，提高钢的强度和韧性，改善奥式体晶间腐蚀性能。通常情况下，铌在钢中的添加量为0.020-0.05％，而在某些不锈钢或耐热不锈钢中可达0.10-0.5％。

铌铁合金制品一般是以铌含量来分类的，通常铌铁合金为50-80％。生产铌铁的原料有工业五氧化二铌、铌精矿、富铌废料等。生产铌铁的方法有硅热法、碳还原法和铝热还原法。其中硅热法和碳还原法生产出的产品硅和碳较高，这两种方法在应用上受到一定限制。铝热还原法是目前生产实践中常用于生产铌铁的技术，但是由于该工艺是在室外漏天作业，因而作业环境差，劳动强度大，生产效率低，产能不足，产品收率低，产品中的C、Si等杂质含量波动较大，这些问题严重阻碍了铌铁的发展，一项新的技术开发迫在眉睫。

发明内容

本发明的目的就在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种生产效率高，产品收率高，产品中硅碳含量稳定且低的低硅低碳铌铁合金的制备方法。

为实现本发明所采取的技术方案为：

一种低硅低碳铌铁合金的制备方法，其特征在于其工艺步骤包括：

a.将粉碎后的氧化铌、氧化铁、氧化钙和氟化钙预热，

b.按照Nb₂O₅：44-46％、Fe₃O₄：28-30％、Al粉：23-25％、CaO：1-2％和CaF₂：0.1-0.5％的比例进行配料，在配料计算时过铝系数控制在3-5％，理论收率按97-99％计算，然后充分混料，

c.将混好的炉料投入冶炼炉，开启旋风收尘器，开始点火，反应，当反应液面平静时反应结束。

上述氧化铌和氧化铁在450-550℃预热4小时，氧化钙和氟化钙在950-1050℃至少烘干8小时。

上述氧化铁、氧化钙和氟化钙的破碎粒度为不超过80目。

上述Al粉的粒度控制在10-80目，且其中80目的含量不超过10％。

所述混料时间至少30分钟，所述混料是在螺旋混料机中进行的。。

所述冶炼炉在炉底砌好，垫入炉底渣后至少烘烤8小时。

反应结束8小时后，将铌铁从冶炼炉中取出，待其自然冷却后，将其表面的粘渣清除干净，破碎包装入库。

本发明的低硅低碳铌铁合金的制备方法是在现有炉外铝热还原法的基础上，根据炉外铝热还原法的特点，通过原材料预热、精确配料、充分混料等措施稳定并降低了产品中碳硅含量，通过本发明的方法生产的铌铁产品，合金化均匀，杂质含量低且稳定，产品中：C≤0.03％、Si≤0.5％，优于原有技术制备的产品：C≤0.05％、Si≤2.0％。

本发明混料和破碎等工艺基本实现自动化，产量与原来相比增加十倍，每年可生产铌铁5000吨。

本发明全套引进除尘系统，对混料、点火、破碎等制备过程采用旋风除尘器全面除尘，不仅大大改善了作业环境，而且对废料进行回收，降低了成本。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

本发明的低硅低碳的铌铁是采用炉外法铝热还原的方法生产的，包括以下具体步骤：

a.首先是破碎后的Nb₂O₅、Fe₃O₄、CaO和CaF₂预热，Nb₂O₅、Fe₃O₄用不锈钢盘盛装放入台车电阻炉中预热4小时，温度控制在450-550℃。CaO和CaF₂也用不锈钢盘盛装放入高温台车电阻炉中，在950-1050℃至少烘干8小时，通常保持在1000℃。Fe₃O₄、CaO、CaF₂的破碎粒度要控制在80目以下，铝粉的粒度控制在10-80目，其中80目不得超过10％。Fe₃O₄中Si含量不得超过0.5％。