專利名稱：一種低硅低碳鈮鐵合金的制備方法
技術領域：
本發明涉及冶金技術領域，特別是涉及一種低硅低碳鈮鐵合金的制備方法。
背景技術：
鈮是一種十分重要的金屬，廣泛用于冶金、航空航天、電子、光學、原子能以及超導材料等高技術領域，并在許多尖端科技領域中發揮著重要的作用。鈮鐵合金是一種非常重要的鈮制品，約占鈮制品的80%以上，它廣泛用于低合金鋼、結構鋼、耐熱不銹鋼、耐磨合金鑄鐵等。鈮在鋼中可細化晶粒，降低鋼的過熱敏感性和回火脆性，提高鋼的強度和韌性，改善奧式體晶間腐蝕性能。通常情況下，鈮在鋼中的添加量為O. 020-0. 05%，而在某些不銹鋼或耐熱不銹鋼中可達O. 10-0. 5%。鈮鐵合金制品一般是以鈮含量來分類的，通常鈮鐵合金為50-80%。生產鈮鐵的原料有工業五氧化二鈮、鈮精礦、富鈮廢料等。生產鈮鐵的方法有硅熱法、碳還原法和鋁熱還原法。其中硅熱法和碳還原法生產出的產品硅和碳較高，這兩種方法在應用上受到一定限制。鋁熱還原法是目前生產實踐中常用于生產鈮鐵的技術，但是由于該工藝是在室外漏天作業，因而作業環境差，勞動強度大，生產效率低，產能不足，產品收率低，產品中的C、Si等雜質含量波動較大，這些問題嚴重阻礙了鈮鐵的發展，一項新的技術開發迫在眉睫。
發明內容
本發明的目的就在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種生產效率高，產品收率高，產品中娃碳含量穩定且低的低娃低碳銀鐵合金的制備方法。為實現本發明所采取的技術方案為—種低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，其特征在于其工藝步驟包括a.將粉碎后的氧化鈮、氧化鐵、氧化鈣和氟化鈣預熱，b.按照 Nb2O5 :44-46 Fe3O4 :28_30 %、Al 粉:23_25 CaO 1~2 % 和 CaF2
O.1-0. 5 %的比例進行配料，在配料計算時過鋁系數控制在3-5 %，理論收率按97-99 %計算，然后充分混料，C.將混好的爐料投入冶煉爐，開啟旋風收塵器，開始點火，反應，當反應液面平靜時反應結束。上述氧化鈮和氧化鐵在450-550°C預熱4小時，氧化鈣和氟化鈣在950-1050°C至少烘干8小時。上述氧化鐵、氧化鈣和氟化鈣的破碎粒度為不超過80目。上述Al粉的粒度控制在10-80目，且其中80目的含量不超過10%。所述混料時間至少30分鐘，所述混料是在螺旋混料機中進行的。。所述冶煉爐在爐底砌好，墊入爐底渣后至少烘烤8小時。反應結束8小時后，將鈮鐵從冶煉爐中取出，待其自然冷卻后，將其表面的粘渣清除干凈，破碎包裝入庫。
本發明的低硅低碳鈮鐵合金的制備方法是在現有爐外鋁熱還原法的基礎上，根據爐外鋁熱還原法的特點，通過原材料預熱、精確配料、充分混料等措施穩定并降低了產品中碳硅含量，通過本發明的方法生產的鈮鐵產品，合金化均勻，雜質含量低且穩定，產品中 C^O. 03%, Si ( O. 5%，優于原有技術制備的產品C ( O. 05%, Si彡2. 0%。本發明混料和破碎等工藝基本實現自動化，產量與原來相比增加十倍，每年可生產鈮鐵5000噸。本發明全套引進除塵系統，對混料、點火、破碎等制備過程采用旋風除塵器全面除塵，不僅大大改善了作業環境，而且對廢料進行回收，降低了成本。
圖I為本發明工藝流程圖。
具體實施例方式本發明的低硅低碳的鈮鐵是采用爐外法鋁熱還原的方法生產的，包括以下具體步驟a.首先是破碎后的Nb205、Fe3O4, CaO和CaF2預熱，Nb2O5, Fe3O4用不銹鋼盤盛裝放入臺車電阻爐中預熱4小時，溫度控制在450-550°C。CaO和CaF2也用不銹鋼盤盛裝放入高溫臺車電阻爐中，在950-1050°C至少烘干8小時，通常保持在1000°C。Fe304、CaO, CaF2的破碎粒度要控制在80目以下，鋁粉的粒度控制在10-80目，其中80目不得超過10%。Fe3O4 中Si含量不得超過0.5%。b.爐體砌好后，墊入爐底渣后開啟天然氣烘烤器，烘烤時間不少于8小時，通常保持在10小時。如果爐底沒烘干，在反應時會噴料，嚴重時會發生翻爐。c.進行配料計算，配方為Nb2O5 :44-46%,Fe3O4 :28-30%, Al 粉:23-25%, CaO 1-2%, CaF2 0. 1-0. 5%。在配料計算時過鋁系數控制在3-5%，理論收率按97-99%計算。按照計算重量將Nb205、Fe304、Al粉、CaOXaF2加入螺帶混料機開始混料，混料時間不少于30分鐘，通常保持在40分鐘。d.將混好的爐料投入冶煉爐，開啟旋風收塵器，開始點火，反應，當反應液面平靜不再攪拌時反應結束。e.反應結束后8小時，將鈮鐵從冶煉爐中取出，待其自然冷卻后，將其表面的粘渣清除干凈，破碎包裝入庫。下面的表I顯示了本發明的5個具體實施例的配料表及原有工藝的配料表，表2 是表I中的5個具體實施例制備的產品和原有工藝制備的產品的成分分析結果。表I本發明與原有工藝配料(以60鈮鐵為例)(單位kg)
權利要求
1.一種低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，其特征在于其工藝步驟包括a.將粉碎后的氧化鈮、氧化鐵、氧化鈣和氟化鈣預熱，b.按照Nb2O5 :44-46%,Fe3O4 :28-30%, Al 粉:23-25%, CaO :1_2% 和 CaF2 0. 1-0. 5% 的比例進行配料，在配料計算時過鋁系數控制在3-5%，理論收率按97-99%計算，然后進行充分混料，c.將混好的爐料投入冶煉爐，開啟旋風收塵器，開始點火，反應，當反應液面平靜時反應結束。
2.按照權利要求I所述的低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，其特征是上述氧化鈮和氧化鐵在450-550°C預熱4小時，氧化鈣和氟化鈣在950 — 1050°C至少烘干8小時。
3.按照權利要求I所述的低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，其特征是上述氧化鐵、氧化鈣和氟化鈣的破碎粒度不超過80目。
4.按照權利要求I所述的低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，其特征是上述Al粉的粒度控制在10 - 80目，且其中80目的含量不超過10%。
5.按照權利要求I所述的低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，其特征是所述混料時間至少30分鐘。
6.按照權利要求I或5所述的低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，其特征是所述混料是在螺旋混料機中進行的。
7.按照權利要求I所述的低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，其特征是所述冶煉爐在爐底砌好，墊入爐底渣后至少烘烤8小時。
8.按照權利要求I所述的低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，其特征是反應結束8小時后，將鈮鐵從冶煉爐中取出，待其自然冷卻后，將其表面的粘渣清除干凈，破碎包裝入庫。
全文摘要
本發明涉及一種低硅低碳鈮鐵合金的制備方法，該方法是包括a.將粉碎后的氧化鈮、氧化鐵、氧化鈣和氟化鈣預熱，b.按照Nb2O544-46%、Fe3O428-30%、Al粉23-25%、CaO1-2%和CaF20.1-0.5%的比例進行配料，在配料計算時過鋁系數控制在3-5%，理論收率按97-99%計算，然后在螺帶混料機中充分混料，c.將混好的爐料投入冶煉爐，開啟旋風收塵器，開始點火，反應，當反應液面平靜時反應結束。本發明的低硅低碳鈮鐵合金的制備方法是在現有爐外鋁熱還原法的基礎上，根據爐外鋁熱還原法的特點，通過原材料預熱、精確配料、充分混料等措施穩定并降低了產品中碳硅含量，通過本發明的方法生產的鈮鐵產品，合金化均勻，雜質含量低且穩定，產品中C≤0.03%、Si≤0.5%，優于原有技術制備的產品C≤0.05%、Si≤2.0%。
文檔編號C22C35/00GK102605183SQ20121007820
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月23日 優先權日2012年3月23日
發明者李小東, 李建兵, 肖智海, 陳虎兵 申請人:中色(寧夏)東方集團有限公司特種材料分公司