專利名稱：一種超低鈦高碳鉻鐵合金及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用作冶煉軸承鋼原料的低鈦高碳鉻鐵合金，屬于冶金工程的技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種特別適用于冶煉優(yōu)質(zhì)軸承鋼的超低鈦高碳鉻鐵合金及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，軸承是用來支承傳動(dòng)軸并承受載荷的機(jī)械零件，它是機(jī)械設(shè)備制造行業(yè)中一種常用的易損件，其使用消耗的數(shù)量非常巨大。軸承質(zhì)量將直接影響機(jī)械設(shè)備的使用性能，而軸承的質(zhì)量又主要是由軸承鋼材料的性能來決定的。隨著我國軸承工業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)具有優(yōu)良性能的優(yōu)質(zhì)軸承鋼的需求數(shù)量也在不斷地增加。我們知道普通軸承鋼是采用含鈦量較低的低鈦高碳鉻鐵為原料冶煉而成的，低鈦高碳鉻鐵原料中有害雜質(zhì)鈦的含量是直接影響軸承鋼質(zhì)量的一項(xiàng)重要技術(shù)指標(biāo)，有害雜質(zhì)鈦是以TiO2的形式分布于軸承鋼材質(zhì)中，它將破壞軸承鋼的晶體結(jié)構(gòu)從而導(dǎo)致耐磨性能和機(jī)械強(qiáng)度大幅下降。因此，要求低鈦高碳鉻鐵中含鈦量越低越好，這是冶煉優(yōu)質(zhì)軸承鋼最基本的原料物質(zhì)條件。就目前來說，在鐵合金生產(chǎn)中是用“控制還原法”來生產(chǎn)用作冶煉軸承鋼原料的低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品的，它是選用低鈦的鉻礦為原料，用焦炭作還原劑，在礦熱爐內(nèi)通過控制還原劑用量和渣型的選擇進(jìn)行冶煉生產(chǎn)。但是，這種控制還原劑用量的“控制還原法”的技術(shù)工藝存在著如下技術(shù)性缺陷首先是它在控制還原劑用量以減少原料中鈦還原的同時(shí)，也會(huì)顯著降低主元素鉻的還原而使渣中的Cr2O3含量增高、使鉻的生產(chǎn)利用回收率降低；其次它的冶煉電耗較高、生產(chǎn)成本高；第三，它所生產(chǎn)的低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品的含鈦量只能達(dá)到0.02％∽0.05％的較低水平，一般來說，它只能用作冶煉普通軸承鋼的生產(chǎn)原料，而對(duì)于要求生產(chǎn)含鈦量低至0.02％∽0.03％的低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品來說，由于實(shí)際生產(chǎn)工藝難于穩(wěn)定受控，它的產(chǎn)品合格率僅為60％左右，并且生產(chǎn)成本將隨之急劇上升。因此，現(xiàn)行的“控制還原法”根本無法生產(chǎn)出冶煉優(yōu)質(zhì)軸承鋼所要求的含鈦量低于0.02％的超低鈦高碳鉻鐵合金產(chǎn)品。而通常最常見的普通高碳鉻鐵產(chǎn)品的含鈦量為0.10％∽0.30％，這種高含鈦量的高碳鉻鐵產(chǎn)品更是不宜用作冶煉軸承鋼的生產(chǎn)原料。迄今為止，也未見到有關(guān)冶煉含鈦量低于0.02％的超低鈦高碳鉻鐵合金及其生產(chǎn)方法的相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道。這是目前冶煉優(yōu)質(zhì)軸承鋼在原料上所面臨的技術(shù)性難題，同時(shí)也是我國軸承工業(yè)迫切需要解決的重大課題，這正是本發(fā)明所要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ)上提出一種“選擇氧化法”冶煉超低鈦高碳鉻鐵合金及其生產(chǎn)方法，它是以含鈦量為0.10％∽0.30％(也可是含鈦量高于0.30％)的普通高碳鉻鐵為原料，以鉻礦、鐵礦石為氧化劑，冶煉生產(chǎn)含鈦量可達(dá)到低于0.02％先進(jìn)水平的超低鈦高碳鉻鐵合金產(chǎn)品，它特別適用于冶煉優(yōu)質(zhì)軸承鋼，為冶金工業(yè)規(guī)?；a(chǎn)高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼系列鋼種產(chǎn)品提供了優(yōu)質(zhì)豐富的原料物質(zhì)基礎(chǔ)。
依照本發(fā)明所提出的“選擇氧化法”冶煉生產(chǎn)的超低鈦高碳鉻鐵合金，其特征在于它按重量百分比計(jì)的化學(xué)成分為Cr 45～75％，C 4～10％，Ti 0.001～0.020％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明提出的冶煉超低鈦高碳鉻鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于它依次按以下步驟進(jìn)行(1)計(jì)量配料各反應(yīng)原料按重量份計(jì)為高碳鉻鐵 1份氧化劑 0.02∽0.30份造渣劑 0.05∽0.25份所述的高碳鉻鐵是指含鈦量為0.10％∽0.30％的普通高碳鉻鐵產(chǎn)品，也可是含鈦量高于0.30％的普通高碳鉻鐵產(chǎn)品。
所述的氧化劑為鉻礦或者鐵礦石中的一種，或者兩種的混合物。
所述的造渣劑為石灰，或者白云石，或者螢石中的一種，或者任意兩種或者三種的混合物。
分別稱取上述原料混合配制為冶煉物料。
(2)入爐冶煉將計(jì)量配料步驟中混合配制的冶煉物料一次或分批次加入感應(yīng)電爐內(nèi)，送電升溫進(jìn)行熔化冶煉作業(yè)，控制溫度在1550∽1780℃范圍。爐內(nèi)主要冶煉反應(yīng)式如下
本發(fā)明的技術(shù)理論依據(jù)是基于氧化物ΔG°-T關(guān)系圖氧化物的還原性在同溫下，直線位置處于較低的元素，易將其上部的氧化物還原出來。高碳鉻鐵中的Ti、Si能夠?qū)⒀趸瘎┿t礦Cr2O3中的Cr、鐵礦石FeO中的Fe還原出來進(jìn)入合金中；而氧化劑鉻礦中Cr2O3、鐵礦石中FeO中的O能與Ti、Si結(jié)合生成TiO2和SiO2并進(jìn)入渣中，能夠最大程度地降低合金中有害雜質(zhì)Ti和Si的含量。
(3)熔融扒渣控制爐內(nèi)溫度為1550∽1780℃，待物料全部熔化反應(yīng)徹底后，停電傾爐扒出爐內(nèi)積渣。
(4)錠模澆注將熔融扒渣后的鐵水澆注于錠模中，進(jìn)一步精整棄去殘余爐渣，冷凝后，吊鐵并精整入庫即制得合格的超低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品。
按上述方法冶煉制得的超低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品，它按重量百分比計(jì)的化學(xué)成分為Cr 45～75％，C 4～10％，Ti 0.001～0.020％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)含鈦量低于0.02％的超低鈦高碳鉻鐵合金產(chǎn)品的目的，它特別適合用作冶煉優(yōu)質(zhì)軸承鋼的生產(chǎn)原料，為規(guī)?；a(chǎn)高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼提供了優(yōu)質(zhì)豐富的原料保障，從而徹底解決了當(dāng)前冶煉高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼在原料結(jié)構(gòu)上存在的技術(shù)性難題。
本發(fā)明突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步表現(xiàn)為(1)它是以資源豐富且價(jià)格低廉的含鈦量為0.10％∽0.30％的普通高碳鉻鐵為原料，冶煉成含鈦量達(dá)到低于0.02％先進(jìn)水平的超低鈦高碳鉻鐵合金產(chǎn)品，能為規(guī)?；睙捀呒?jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼提供優(yōu)質(zhì)豐富的生產(chǎn)原料資源。
(2)它能充分利用鉻礦中寶貴的鉻資源，有效防止鉻元素流失于渣中，大大提高主元素鉻、鐵的有效吸收利用率，明顯降低超低鈦高碳鉻鐵合金產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，節(jié)約物質(zhì)資源、降低能源消耗和減少環(huán)境污染負(fù)荷。
(3)同傳統(tǒng)的“控制還原法”相比較，產(chǎn)品合格率高、工藝更流暢、易于操作管理、可大大降低綜合運(yùn)行成本，具有極大的經(jīng)濟(jì)效益。
(4)本發(fā)明提出來的“選擇氧化法”也可用于冶煉不同含鈦量技術(shù)指標(biāo)要求的常規(guī)低鈦高碳鉻鐵系列產(chǎn)品的生產(chǎn)領(lǐng)域。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一一種超低鈦高碳鉻鐵合金及其生產(chǎn)方法，它依次按以下步驟進(jìn)行(1)計(jì)量配料按如下重量比分別稱取高碳鉻鐵、鉻礦和石灰原料，混合配制為冶煉物料供使用高碳鉻鐵500kg鉻礦75kg石灰40kg上述高碳鉻鐵按重量計(jì)主要含有Cr 60％、Ti 0.16％、Si 3％，上述鉻礦按重量計(jì)主要含有Cr2O348％、FeO 10％，上述石灰按重量計(jì)主要含有CaO 83％，(2)入爐冶煉首先將冶煉物料的1/3加入規(guī)格為2噸的中頻感應(yīng)電爐內(nèi)，送電，控制電壓800V∽1000V，電流900A∽1200A，待爐料熔化后，再加入剩余的冶煉物料，也可視爐內(nèi)渣量，可分次停電傾爐扒渣后再次送電，分次加入剩余物料，控制爐內(nèi)溫度為1750℃進(jìn)行熔化冶煉，使高碳鉻鐵中的Ti、Si將氧化劑鉻礦中Cr2O3、FeO中的Cr、Fe還原出來進(jìn)入合金中，使氧化劑鉻礦中Cr2O3、FeO中的O與Ti、Si結(jié)合生成TiO2和SiO2并全部進(jìn)入渣中。在中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行如下主要有效反應(yīng)
(3)扒渣控制爐內(nèi)溫度為1750℃，使物料全部熔化，爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行徹底后，停電，傾爐，扒出爐內(nèi)全部積渣。
(4)錠模澆注將熔融扒渣后的鐵水澆注于錠模中，精整棄去殘余爐渣，冷凝后，吊鐵并精整入庫即制得合格的超低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品。
按上述方法冶煉制得的超低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品，它按重量百分比計(jì)的化學(xué)成分為Cr 45～75％，C 4～10％，Ti 0.001～0.020％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
按上述方法冶煉制得的超低鈦高碳鉻鐵合金產(chǎn)品，它的含鈦量達(dá)到低于0.02％先進(jìn)水平，特別適用于冶煉生產(chǎn)高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼。
實(shí)施例二一種超低鈦高碳鉻鐵合金及其生產(chǎn)方法，它依次按以下步驟進(jìn)行(1)計(jì)量配料按如下重量比分別備取高碳鉻鐵、鉻礦、鐵礦石、石灰和白云石原料，
高碳鉻鐵500kg鉻礦55kg鐵礦石 35kg石灰40Kg白云石 20Kg上述高碳鉻鐵按重量計(jì)主要含有Cr 60％、Ti 0.26％、Si 4％，上述鉻礦按重量計(jì)主要含有Cr2O348％、FeO 10％，上述鐵礦石按重量計(jì)主要含有FeO 60％，上述石灰按重量計(jì)主要含有CaO 83％，先稱取400kg高碳鉻鐵與鉻礦、鐵礦石、石灰和白云石混合配制為冶煉物料。
(2)入爐冶煉首先向規(guī)格為2噸的中頻感應(yīng)電爐內(nèi)加100kg高碳鉻鐵，送電升溫，控制電壓800V∽1000V，電流900A∽1200A，待爐料熔化后，再加入冶煉物料，也可視爐內(nèi)渣量，可分次停電傾爐扒渣后再分次送電，分次加入冶煉物料，控制爐內(nèi)溫度為1650℃進(jìn)行熔化冶煉，使高碳鉻鐵中的Ti、Si能夠?qū)⒀趸瘎┿t礦Cr2O3中的Cr、鐵礦石FeO中的Fe還原出來進(jìn)入合金中，使氧化劑鉻礦Cr2O3、鐵礦石FeO中的O能與Ti、Si結(jié)合生成TiO2和SiO2并全部進(jìn)入渣中，能夠最大程度地降低合金中有害雜質(zhì)Ti和Si的含量。在中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行如下主要反應(yīng)
(3)熔融扒渣控制溫度為1650℃，物料全部熔化反應(yīng)完全徹底后，停電傾爐扒出爐內(nèi)積渣。
(4)錠模澆注將熔融扒渣后的鐵水澆注于錠模中，進(jìn)一步精整棄去殘余爐渣，冷凝后，即制得合格的超低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品，它按重量百分比計(jì)的化學(xué)成分為Cr 45～75％，C 4～10％，Ti 0.001～0.020％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
按上述方法冶煉制得的超低鈦高碳鉻鐵合金產(chǎn)品，它的含鈦量達(dá)到低于0.02％先進(jìn)水平，特別適用于冶煉生產(chǎn)高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼。
實(shí)施例三一種超低鈦高碳鉻鐵合金及其生產(chǎn)方法，它依次按以下步驟進(jìn)行(1)計(jì)量配料按如下重量比分別稱取高碳鉻鐵、鐵礦石、石灰和螢石原料，混合配制為冶煉物料供使用高碳鉻鐵 500kg鐵礦石150kg石灰 40kg螢石 15kg(2)入爐冶煉將冶煉物料加入規(guī)格為2噸的中頻感應(yīng)電爐內(nèi)，送電升溫，控制電壓800∽1000V，電流900∽1200A，爐內(nèi)溫度為1700℃，進(jìn)行熔化冶煉，在中頻感應(yīng)電爐內(nèi)進(jìn)行如下反應(yīng)式
(3)扒渣控制爐內(nèi)溫度為1700℃，使物料全部熔化，爐內(nèi)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行徹底后，停電，傾爐，扒出爐內(nèi)全部積渣。
(4)錠模澆注將熔融扒渣后的鐵水澆注于錠模中，冷凝后，吊鐵并精整入庫即制得合格的超低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品。按上述方法冶煉制得的超低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品，它按重量百分比計(jì)的化學(xué)成分為Cr 45～75％，C 4～10％，Ti 0.001～0.020％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
按本發(fā)明提出的方法所冶煉制得的超低鈦高碳鉻鐵合金產(chǎn)品可用作冶煉生產(chǎn)高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼的原料，從而為生產(chǎn)高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼提供了優(yōu)質(zhì)豐富的原料保障，對(duì)推進(jìn)我國軸承工業(yè)高速發(fā)展具有積極意義。
權(quán)利要求
1.一種超低鈦高碳鉻鐵合金，其特征在于它按重量百分比計(jì)的化學(xué)成分為Cr 45～75％，C 4～10％，Ti 0.001～0.020％，余量為鐵及不可避免的雜質(zhì)。
2.一種冶煉如權(quán)利要求1所述的超低鈦高碳鉻鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于它依次按以下步驟進(jìn)行(1)計(jì)量配料各反應(yīng)原料按重量份計(jì)為高碳鉻鐵 1份氧化劑 0.02∽0.30份造渣劑 0.05∽0.25份分別稱取上述原料混合配制為冶煉物料，(2)入爐冶煉將計(jì)量配料步驟中混合配制的冶煉物料加入電爐內(nèi)，送電升溫進(jìn)行熔化冶煉作業(yè)，(3)熔融扒渣待物料全部熔化，停電傾爐扒出爐內(nèi)積渣，(4)錠模澆注將熔融扒渣后的鐵水澆注于錠模中，冷凝后，即制得合格的超低鈦高碳鉻鐵產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低鈦高碳鉻鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的氧化劑為鉻礦或者鐵礦石中的一種，或者兩種的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低鈦高碳鉻鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于所述的造渣劑為石灰，或者白云石，或者螢石中的一種，或者任意兩種或者三種的混合物。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種超低鈦高碳鉻鐵合金及其生產(chǎn)方法，它是以資源豐富且價(jià)廉的高碳鉻鐵為原料，按計(jì)量配料、入爐冶煉、熔融扒渣、錠模澆注等步驟，用“選擇氧化法”冶煉生產(chǎn)含鈦量低于0.02％先進(jìn)水平的超低鈦高碳鉻鐵合金產(chǎn)品，其主要成分為Cr 45～75％，C 4～10％，Ti 0.001～0.020％，它特別適用于冶煉高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼，為冶煉高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼提供了豐富的原料資源，并徹底解決了長期困擾我國冶金工業(yè)生產(chǎn)高級(jí)優(yōu)質(zhì)軸承鋼在原料結(jié)構(gòu)上存在的技術(shù)性難題，本發(fā)明具有工藝簡捷、操作方便、產(chǎn)品合格率高、生產(chǎn)成本低、能源消耗低、節(jié)約物質(zhì)資源和減輕環(huán)境污染負(fù)荷等顯著優(yōu)點(diǎn)，具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
文檔編號(hào)C22C33/00GK1974828SQ200610022468
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2006年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月11日
發(fā)明者穆婷云, 唐華應(yīng), 楊玉勝, 陳正勇 申請(qǐng)人:四川川投峨眉鐵合金(集團(tuán))有限責(zé)任公司