[发明专利]高碳工业超纯铁及其制备方法

说明书

本发明属于金属冶炼技术领域，具体公开了一种适合制作高温轴承钢的高碳工业超纯铁，以及上述高碳工业超纯铁的制备方法。该高碳工业超纯铁的含碳量较高，硫、磷等不良元素含量较低，适合制作高温轴承钢。其制备方法，通过KR铁水预脱硫步骤可将铁水中S含量降低至一定水平，通过转炉双渣法脱磷步骤可有效降低铁水中P含量，LF双渣深脱硫步骤通过加入适量高纯的碳粉并控制铁水碱度，可控制住铁水和渣的氧化性量，有利于LF深脱S，通过加入混合稀土进行深脱硫，可对铁水有效脱S，最终制得C含量为0.50～0.90wt％的高碳工业超纯铁，并将其硫含量控制在0.0008wt％及以下，钛含量控制在0.0009wt％及以下，稀土元素含量控制在0.0001～0.005wt％。

技术领域

本发明属于金属冶炼技术领域，具体涉及一种高碳工业超纯铁及其制备方法。

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铁的纯度要求也越来越高。

以往一般用转炉或“转炉+炉外精炼”的方式制造原料纯铁和工业纯铁，但所生产的纯铁中杂质元素含量高，实物质量纯度较低，特别是硫、磷等含量较高，碳含量较低，只能用于制造普通的零部件，不适合制造高端产品，例如不适合用作生产碳含量0.80％左右的高温轴承钢M50(8Cr4Mo4V)的原材料，更不能用于尖端技术和高质量零部件。

目前，采用电解方法制造的高纯度工业纯铁，纯度可以达到99.9％，但其生产成本非常高。而且生产的纯铁，只有超低碳＜0.001wt％和低碳≤0.3wt％两类，无法生产碳含量在0.50～0.90wt％的高碳工业纯铁。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种适合制作高温轴承钢的高碳工业超纯铁。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高碳工业超纯铁，其成分组成如下：C：0.50～0.90wt％，Si≤0.1wt％，Mn≤0.1wt％，S≤0.0008wt％，P≤0.0020wt％，Al≤0.005wt％，Ti≤0.0009wt％，RE：0.0001～0.005wt％，RE为稀土元素，其它杂质含量＜0.001wt％，余量为Fe。

进一步的是，RE至少为Ce、La、Nd和Pr中的一种。

本发明还提供一种能够生产碳含量在0.50～0.90wt％的高碳工业纯铁且生产成本较低的制备方法，该制备方法用于制备上述的高碳工业超纯铁。

进一步的是，高碳工业超纯铁的制备方法，包括依次进行的KR铁水预脱硫、转炉双渣法脱磷、LF双渣深脱硫和坯料连铸步骤；

KR铁水预脱硫步骤：对S＜0.025wt％、P＜0.012wt％、Ti＜0.001wt％的铁水原料进行预脱硫，控制脱硫终点铁水中S＜0.002wt％；

转炉双渣法脱磷步骤：对铁水进行过吹氧处理，铁水脱磷后转炉重新造渣，控制脱磷终点铁水中P＜0.0025wt％；

LF双渣深脱硫步骤：预脱硫阶段，加入碳粉使铁水中C含量为0.50～0.90wt％，同时控制碱度为5.0～7.0，并对铁水进行脱氧，保证钢渣中(FeO+MnO)≤1.0wt％；预脱硫后期加入白灰，控制铁水中S≤0.001wt％，并扒除脱硫渣；深脱硫阶段，重新造渣，碱度控制在3.0～5.0，并加入0.3～0.7Kg/t混合稀土进行深脱硫、深脱氧及铁水中夹杂物变性；控制脱硫终点铁水中S＜0.0008wt％，并控制铁水中C含量为0.50～0.90wt％；

坯料连铸步骤：将铁水采用全保护浇注的方式连铸为坯料。

进一步的是，KR铁水预脱硫步骤，选用的铁水原料中S＜0.01wt％，Ti≤0.0004％wt％。

进一步的是，KR铁水预脱硫步骤中，采用机械搅拌和造渣方式脱硫，铁水预脱硫处理后，扒除脱硫渣。