一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法与流程

1.本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法。


背景技术：

2.我国存在着大量的不锈钢成套装备的生产企业，在生产设备的过程中，每年将产生大量不锈钢废料，如果不能得到合理的利用，将造成大量材料的浪费。
3.金属粉末是指尺寸小于1mm的金属颗粒群，是粉末冶金的主要原材料，粉末的制取方法主要有还原法、雾化法、电解法等，其中雾化法是将熔融金属雾化成细小液滴，在冷却介质中凝固成粉末，适用于几乎所有可被熔化的金属种类和合金。因此，利用雾化法生产金属粉末是不锈钢废料综合利用的有效途径之一。
4.冶金制粉生产中，粉末的氧含量是产品的重要指标，在冶炼过程中，大都采用将板状或条状的不锈钢废料直接放到熔炼炉里熔炼成钢液。钢液的密度和表面张力较大，不锈钢废料投进去后短时间内会漂浮在钢液的上面，熔化，又由于板状的表面积太大，在中频熔炼炉的高温环境以及外界氧气的氧化下，接触空气的外表面会形成了一层氧化膜，生产的粉末氧含量高。在生产金属粉末时，氧含量要求越低越好，氧含量过高直接影响金属粉末最终制件的产品质量。


技术实现要素：

5.本发明的目的是解决以上现有技术的不足，提供一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法，以实现金属粉末氧含量，提高不锈钢废料的利用质量。
6.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
7.本发明提供一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法，包括以下步骤：
8.步骤一：对不锈钢废料进行分拣分级，去除表面的油污及清洗后进行脱水拽干；
9.步骤二：将不锈钢废料放入工装模架中夹紧并用铁丝进行捆绑；
10.步骤三：将捆绑的不锈钢废料直接投放到中频熔炼炉中，熔炼成钢液；
11.步骤四：对熔融的钢液进行脱氧除渣；
12.步骤五：将脱氧除渣后的钢液通过制粉装置雾化成金属粉末；
13.步骤六：对雾化得到的金属粉末进行脱水干燥处理，去除金属粉末的水分，然后进行筛分分级处理，得到符合国家标准要求的金属粉末。
14.优选的，所述的步骤二中首先松开工装模架的偏心轮拉杆，使爪形卡钳开口张开，将宽、窄及厚、薄不等的不锈钢废料摆放到卡钳开口内，摆放高度不超出卡钳开口上面，一次装不锈钢废料的重量为10～15kg，然后压下偏心轮拉杆，使爪形卡钳闭合，用铁丝进行捆绑紧，再松开偏心轮拉杆，取出捆绑好的不锈钢废料。
15.优选的，所述的步骤三包括以下步骤：
16.s31：冷炉启动时以20kw功率缓慢升温，15min后逐步分阶段调大功率，在升温期，
将捆绑好的不锈钢废料逐个竖直投放进炉内；由于捆绑后的不锈钢废料表面积变小，与空气接触面小并且能迅速破坏钢液的表明张力，快速下沉，减少了被空气氧化面积和时间；
17.s32：炉料温度大于800℃后，以140kw功率快速熔化；
18.s33：炉料全熔后以快速搅拌一分钟，调整功率140kw快速升温至1600～1650℃。
19.优选的，所述的步骤四包括以下步骤：
20.s41：调整功率50kw分批补加脱氧还原剂；
21.s42：还原剂补加完后调节功率40kw，加入除渣剂除渣；
22.s43：调整功率控制温度达到出钢温度1620℃，使用岩棉覆盖炉口。
23.优选的，所述的步骤五的工艺参数为：高压水雾化压力90～100mpa，雾化喷盘的角度40
°
/30
°
，雾化喷嘴1503/2506，雾化漏眼钢液的流量8～10kg/min，水流量0.1～0.15m3/min。
24.优选的，所述的步骤六中的脱水干燥处理为：对雾化得到的不锈钢粉液，收集到真空脱水机里进行水液分离，去除金属粉末的水分；将脱水后的不锈钢粉料装入双锥真空干燥机里进行真空干燥，保持干燥时间5小时后放出。
25.与现有技术相比，本发明以不锈钢废料为原材料制造金属粉末，实现了资源的二次利用，符合我国节能减排的发展战略；通过将外形大小相近的不锈钢废料捆绑后投入炉内，使其能够快速下沉被钢液包住，有效的解决了不锈钢废料在冶炼过程中的氧化问题；获得了最佳的雾化工艺，生产出的金属粉末氧含量由4500ppm～5000ppm下降到3000ppm～3500ppm，符合产品的供货要求。
具体实施方式
26.下面结合具体实方式对本发明作进一步详细描述，具体方式中仅仅是对发明技术效果的验证，并不是穷举。
27.实施例1
28.一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法，包括以下步骤：
29.步骤一：对不锈钢废料进行分拣分级，去除表面的油污及清洗后进行脱水拽干；
30.步骤二：将不锈钢废料放入工装模架中夹紧并用铁丝进行捆绑，具体为首先松开工装模架的偏心轮拉杆，使爪形卡钳开口张开，将宽、窄及厚、薄不等的不锈钢废料摆放到卡钳开口内，摆放高度不超出卡钳开口上面，一次装不锈钢废料的重量为10～15kg，然后压下偏心轮拉杆，使爪形卡钳闭合，用铁丝进行捆绑紧，再松开偏心轮拉杆，取出捆绑好的不锈钢废料；
31.步骤三：将捆绑的不锈钢废料直接投放到中频熔炼炉中，熔炼成钢液，具体包括以下步骤：
32.s31：冷炉启动时以20kw功率缓慢升温，15min后逐步分阶段调大功率，在升温期，将捆绑好的不锈钢废料逐个竖直投放进炉内；
33.s32：炉料温度大于800℃后，以140kw功率快速熔化；
34.s33：炉料全熔后以快速搅拌一分钟，调整功率140kw快速升温至1600～1650℃；
35.步骤四：对熔融的钢液进行脱氧除渣，具体包括以下步骤：
36.s41：调整功率50kw分批补加脱氧还原剂；
37.s42：还原剂补加完后调节功率40kw，加入除渣剂除渣；
38.s43：调整功率控制温度达到出钢温度1620℃，使用岩棉覆盖炉口；
39.步骤五：将脱氧除渣后的钢液通过制粉装置雾化成金属粉末，雾化工艺参数为：高压水雾化压力98mpa，雾化喷盘的角度40
°
/30
°
，雾化喷嘴1503/2506，雾化漏眼φ3.5，钢液的流量10kg/min，水流量0.14m3/min；
40.步骤六：对雾化得到的金属粉末进行脱水干燥处理，去除金属粉末的水分，然后进行筛分分级处理，得到符合国家标准要求的金属粉末；脱水干燥处理具体为：对雾化得到的不锈钢粉液，收集到真空脱水机里进行水液分离，去除金属粉末的水分；将脱水后的不锈钢粉料装入双锥真空干燥机里进行真空干燥，保持干燥时间5小时后放出。
41.实施例2
42.一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中高压水雾化压力90mpa，钢液的流量8kg/min，水流量0.1m3/min。
43.实施例3
44.一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中高压水雾化压力92mpa，钢液的流量8kg/min，水流量0.11m3/min。
45.实施例4
46.一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中高压水雾化压力94mpa，钢液的流量9kg/min，水流量0.12m3/min。
47.实施例5
48.一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中高压水雾化压力96mpa，钢液的流量9kg/min，水流量0.13m3/min。
49.实施例6
50.一种利用不锈钢废料生产低氧含量金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中高压水雾化压力100mpa，钢液的流量10kg/min，水流量0.15m3/min。
51.对比例1
52.一种利用不锈钢废料生产金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，不包含步骤二中对不锈钢废料的捆绑。
53.对比例2
54.一种利用不锈钢废料生产金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中高压水雾化压力88mpa。
55.对比例3
56.一种利用不锈钢废料生产金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中高压水雾化压力102mpa。
57.对比例4
58.一种利用不锈钢废料生产金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中钢液的流量7kg/min。
59.对比例5
60.一种利用不锈钢废料生产金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中钢液的流量11kg/min。
61.对比例6
62.一种利用不锈钢废料生产金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中水流量0.09m3/min。
63.对比例7
64.一种利用不锈钢废料生产金属粉末的方法，参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤五雾化工艺参数中水流量0.16m3/min。
65.将实施例1-6和对比例1-7分别制得的金属粉末进行氧含量以及粒径分布分析，检测结果分别如表1，表2所示：
66.表1 实施例1-6和对比例1-7制得的金属粉末的氧含量
[0067] 氧含量ppm实施例13123实施例23342实施例33387实施例43421实施例53266实施例63396对比例14674对比例24215对比例33789对比例43712对比例53928对比例63735对比例73935
[0068]
表2 实施例1-6和对比例1-7制得的金属粉末的粒径分布
[0069]
[0070][0071]
由上述两表内容可以知道，实施例1-6制得的金属粉末的氧含量为3123～3421ppm之间，粒径分布更加均匀；而对比例1-6的氧含量均在3700ppm以上，粒径分布范围扩大。其中，未对不锈钢废料进行捆绑处理的对比例1氧含量为4674ppm，而经捆绑处理、且其他工艺条件相同的实施例1的氧含量为3123ppm，可见对不锈钢废料进行捆绑处理能显著降低制得的金属粉末的氧含量。
[0072]
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。