[发明专利]中低碳工业超纯铁及其生产方法

说明书

本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种中低碳工业超纯铁及其生产方法。该中低碳工业超纯铁，成分组成如下：C≤0.25wt％，Si≤0.04wt％，Mn≤0.03wt％，S≤0.001wt％，P≤0.0025wt％，Al≤0.005wt％，Ti≤0.003wt％，Ce：0.003～0.01wt％，La：0.002～0.005wt％，Nd和Pr为痕量，余量为Fe及不可避免的杂质；制备方法包括以下步骤：依次经过KR铁水预脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、RH深脱氧、连铸工序。本发明方法制备得到的铁纯度高。

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种中低碳工业超纯铁及其生产方法。

背景技术

纯铁是生产磁性材料、电热合金、精密合金和特种金属材料的重要原料，随着对精密合金、磁性元器件的要求越来越高，尖端高技术产品对纯度要求也越来越高。

我国采用GB9971，GB6983生产原料纯铁和工业纯铁，一般用转炉或转炉+炉外精炼制造，但是，纯度不高，纯铁杂质元素高，实物质量纯度较低，特别是碳、硫、磷较高，只能用于制造普通的零部件。这些纯铁已经不适合制造高端产品，不适合用于生产超低碳高纯洁度马氏体时效钢、高强不锈钢、高级功能材料(软磁合金等)用的原材料，更不能用于尖端技术和高质量零部件。

二次硬化钢是一种含碳的Cr-Ni-Co-Mo系高纯净度钢种，用于制造飞机起落架、樑、轴等零部件，该类钢所用纯铁化学成分要求(wt％)为C≤0.25，Si≤0.05，Mn≤0.05，S≤0.001，P≤0.003，Al≤0.005，Ti≤0.005。纯度仍然是目前二次硬化钢和马氏体时效钢首先需要解决的问题，纯铁中的杂质是影响钢纯度的重要原因，杂质含量高对材料的韧性影响很大。尤其是二次硬化钢其中S和易氧化元素Al、Si、Ti、Mn对材料的断裂韧性和冲击韧性影响很大，在双真空冶炼时又很难去除，这就要求纯铁中的这类元素尽可能的低。

目前，日本及美国采用电解方法制造高纯度工业纯铁，纯度可以达到含铁量为99.9，但其价格非常高，用于生产二次硬化钢、马氏体时效钢、高纯度不锈钢成本高。国内一般采用转炉或电炉+炉外精炼制造，有的经AOD或VOD炉制造，但是其纯度均不高，特别是硫、磷、铝含量较高。随着炉外精炼技术的进步和炉外精炼设备的大型化、控制的智能化，采用转炉/电炉+炉外精炼手段生产纯铁，可针对特定使用需求将纯铁分类分级，同时将精炼提纯工艺进一步优化。

目前国内在转炉/电炉+炉外精炼提纯铁方面的专利或文章较多，但针对采用铁水预处理+转炉+炉外精炼生产中低碳工业超纯铁，可用于生产更加优质的低合金超高强钢、二次硬化超高强钢、高级叶片钢或低中碳高纯度不锈钢的中低碳工业超纯铁的制备方法尚属首例。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对纯铁特定使用需求，提供一种中低碳工业超纯铁及其生产方法。

本发明中低碳工业超纯铁，成分组成如下：C≤0.25wt％，Si≤0.04wt％，Mn≤0.03wt％，S≤0.001wt％，P≤0.0025wt％，Al≤0.005wt％，Ti≤0.003wt％，Ce：0.003～0.01wt％,La：0.002～0.005wt％，Nd和Pr为痕量，余量为Fe及不可避免的杂质。所述不可避免的杂质小于0.001wt％。

本发明还提供了上述中低碳工业超纯铁的生产方法。该生产方法包括以下步骤：依次经过KR铁水预脱硫、转炉深脱磷、LF深脱硫、RH深脱氧、连铸工序；其中，KR铁水预脱硫工序中，对S＜0.02％的铁水进行预脱硫，控制脱硫终点铁水S＜0.002％；转炉深脱磷工序中，出钢时采用碳块脱氧，碳块加入量以控制铁水中碳含量不高于0.20wt％；LF深脱硫工序中，先在还原阶段加入碳粉使铁水中碳含量为0.20～0.25wt％，然后在深脱硫阶段，继续加入碳粉使铁水中的碳含量高于0.25wt％，同时控制碱度为5.0～7.0；RH深脱氧工序中，真空深脱氧循环末期，加入混合稀土，吹炼至T[O]<15ppm时为终点。