一种利用废边角料生产的不锈钢粉末及其制备方法与流程

1.本发明属于粉末冶金技术领域，具体涉及一种利用废边角料生产的不锈钢粉末及其制备方法。


背景技术：

2.冶金制粉生产中，粉末的化学成分是产品的重要指标，在冶炼过程中，大都采用标准化学成分的棒料放到熔炼炉里熔炼成钢液。所谓棒料是经过钢厂精炼成标准化学成分的钢材，粉末冶金行业也成为母材。在生产粉末时，将标准化学成分的棒料直接放到中频熔炼炉中熔炼成钢液，然后通过制粉装置雾化成粉末。
3.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下脚料，如果不能得到合理的利用，将造成大量材料的浪费。


技术实现要素：

4.本发明的目的是解决以上现有技术的不足，提供一种利用废边角料生产的不锈钢粉末及其制造方法，以实现资源利用，降低生产成本。
5.为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：
6.一方面，本发明提供一种利用废边角料生产的不锈钢粉末，由下列重量份的原料制成：不锈钢废边角料30～93份，dt4纯铁0～39份，铬3～17份，镍0～4份，钼0～1份，硅0～1份，电解铜0～5份，铌0～5份。
7.优选的，一种利用废边角料生产的不锈钢粉末，由下列重量份的原料制成：不锈钢废边角料92份，铬3.67份，镍3.28份，钼0.79份，硅0.13份。
8.优选的，一种利用废边角料生产的不锈钢粉末，由下列重量份的原料制成：不锈钢废边角料92.2份，铬4.13份，镍3.16份，硅0.26份。
9.优选的，一种利用废边角料生产的不锈钢粉末，由下列重量份的原料制成：不锈钢废边角料38.8份，dt4纯铁38.8份，铬16.72份，镍0.98份，电解铜4.13份，铌0.47份。
10.优选的，一种利用废边角料生产的不锈钢粉末，由下列重量份的原料制成：不锈钢废边角料92.3份，铬4.3份，镍3.19份，硅0.13份。
11.另一方面，本发明还公开了上述一种利用废边角料生产的不锈钢粉末的制备方法，包括以下步骤：
12.步骤一：对不锈钢废边角料分拣分级，去除表面的油污及清洗后进行脱水拽干，避免杂质元素污染，保证制得的不锈钢粉末化学元素组成符合设计；
13.步骤二：按照工艺配比，将不锈钢废边角料和其他合金原料直接投放到中频熔炼炉中，熔炼成钢液；
14.步骤三：对熔融的钢液进行脱氧除渣；
15.步骤四：将脱氧除渣后的钢液通过制粉装置雾化成不锈钢粉末；
16.步骤五：对雾化得到的不锈钢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不锈钢粉末。
17.优选的，所述的步骤二包括以下步骤：
18.s21：冷炉启动时以20kw功率缓慢升温，时间≥10min，随后逐步分阶段调大功率，升温期及时续加不锈钢废边角料，底部装入小料堆积密实、中上部装入大料，使用工具压料、挑料防止熔池下部结壳；
19.s22：炉料红热后目测约大于800℃，以140kw功率快速熔化；
20.s23：炉料全熔后以快速搅拌一分钟，调整功率140kw快速升温至1600℃，出钢前三分钟补加硅料、铁料。
21.优选的，所述的步骤三包括以下步骤：
22.s31：调整功率50kw分批补加脱氧还原剂；
23.s32：还原剂补加完后调节功率40kw，加入除渣剂除渣，除渣完成后补加合金；
24.s33：调整功率控制温度达到出钢温度1580～1600℃；
25.s34：出钢准备，整功率到50kw轻搅拌，使钢液液面微微波动，使用岩棉覆盖炉口。
26.优选的，所述的步骤四包括以下步骤：
27.s41：开启雾化罐氮气，保证浇注前将罐内空气排尽；
28.s42：高压雾化泵开启经确认后立即倾炉浇注，高压水雾化压力为90～100mpa，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8～10kg/min，水流量0.1～0.15m3/min；
29.s43：漏包内钢液浇注完3分钟后停泵作业，5分钟后关闭氮气。
30.优选的，所述的步骤五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4.5小时后放出。
31.与现有技术相比，本发明提供的利用废边角料生产的不锈钢粉以废不锈钢边角料和其他相应的合金原料为原材料制得，实现了资源的二次利用，符合我国节能减排的发展战略；所述制备方法为高压水雾工艺，方法简单，效率高，不锈钢粉的粒径均匀，质量可控。
具体实施方式
32.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。
33.实施例1利用废边角料生产的不锈钢粉
34.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，由下列重量份的原料制成：不锈钢废边角料92份，铬3.67份，镍3.28份，钼0.79份，硅0.13份；
35.一种利用废边角料生产的不锈钢粉的制备方法，包括以下步骤：
36.步骤一：对不锈钢废边角料分拣分级，去除表面的油污及清洗后进行脱水拽干；
37.步骤二：按照工艺配比，将不锈钢废边角料和其他合金原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：
38.s21：冷炉启动时以20kw功率缓慢升温，时间≥10min，随后逐步分阶段调大功率，升温期及时续加不锈钢废边角料，底部装入小料堆积密实、中上部装入大料，使用工具压料、挑料防止熔池下部结壳；
39.s22：炉料红热后目测约大于800℃，以140kw功率快速熔化；
40.s23：炉料全熔后以快速搅拌一分钟，调整功率140kw快速升温至1600℃，出钢前三分钟补加硅料、铁料；
41.步骤三：对熔融的钢液进行脱氧除渣，具体包括以下步骤：
42.s31：调整功率50kw分批补加脱氧还原剂；
43.s32：还原剂补加完后调节功率40kw，加入除渣剂除渣，除渣完成后补加合金；
44.s33：调整功率控制温度达到出钢温度1580～1600℃；
45.s34：出钢准备，整功率到50kw轻搅拌，使钢液液面微微波动，使用岩棉覆盖炉口；
46.步骤四：将脱氧除渣后的钢液通过制粉装置雾化成不锈钢粉末，具体包括以下步骤：
47.s41：开启雾化罐氮气，保证浇注前将罐内空气排尽；
48.s42：高压雾化泵开启经确认后立即倾炉浇注，高压水雾化压力为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9kg/min，水流量0.12m3/min；
49.s43：漏包内钢液浇注完3分钟后停泵作业，5分钟后关闭氮气。
50.步骤五：对雾化得到的不锈钢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不锈钢粉末；其中脱水干燥处理具体为将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4.5小时后放出。
51.实施例2
52.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，由下列重量份的原料制成：不锈钢废边角料92.2份，铬4.13份，镍3.16份，硅0.26份；
53.实施例2的制备方法参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤四中高压水雾化压力90mpa，钢液的流量8kg/min，水流量0.1m3/min。
54.实施例3
55.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，由下列重量份的原料制成：不锈钢废边角料38.8份，铬16.72份，镍0.98份，铜4.13份，铌0.47份，dt4纯铁38.8份；
56.实施例3的制备方法参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤四中高压水雾化压力93mpa，钢液的流量9kg/min，水流量0.12m3/min。
57.实施例4
58.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，由下列重量份的原料制成：不锈钢废边角料92.3份，铬4.3份，镍3.19份，硅0.13份；
59.实施例4的制备方法参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤四中高压水雾化压力100mpa，钢液的流量10kg/min，水流量0.15m3/min。
60.对比例1
61.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，所述不锈钢粉的原料组分同实施例1。
62.对比例1的制备方法参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤四中高压水雾化压力89mpa。
63.对比例2
64.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，所述不锈钢粉的原料组分同实施例1。
65.对比例2的制备方法参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤四中高压水雾化压力101mpa。
66.对比例3
67.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，所述不锈钢粉的原料组分同实施例1。
68.对比例3的制备方法参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤四中钢液的流量7kg/min。
69.对比例4
70.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，所述不锈钢粉的原料组分同实施例1。
71.对比例4的制备方法参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤四中钢液的流量11kg/min。
72.对比例5
73.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，所述不锈钢粉的原料组分同实施例1。
74.对比例5的制备方法参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤四中水流量0.09m3/min。
75.对比例6
76.一种利用废边角料生产的不锈钢粉，所述不锈钢粉的原料组分同实施例1。
77.对比例6的制备方法参考实施例1，与实施例1不同的是，步骤四中水流量0.16m3/min。
78.将实施例1～4以及对比例1～6制得的不锈钢粉末分别进行化学成分分析和物理性能检测，检测结果分别如表1，表2所示，
79.表1实施例1～4以及对比例1～6制得的不锈钢粉的非铁化学成分及含量
[0080][0081][0082]
表2实施例1～4以及对比例1～6制得的不锈钢粉的物理性能
[0083] d10％(μm)d50％(μm)d90％(μm)t.d.振实密度(g/cm3)实施例11.896.4022.844.41
实施例22.237.3823.254.45实施例31.816.8720.094.38实施例42.107.4422.764.36对比例12.498.5932.954.34对比例22.317.7928.894.37对比例31.887.6326.464.21对比例42.258.1924.864.26对比例51.978.1023.814.30对比例61.957.5425.864.33
[0084]
由上述两表内容可以知道，实施例1～4制得的不锈钢粉化学成分及含量分别达到国家标准要求的316l、304、17-4、304l规格的不锈钢要求，物理性能良好。对比例1～6制得的不锈钢粉虽然化学成分及含量达到国家标准要求，但是其粒径分布大于实施例1，t.d.振实密度较小，说明同样的原料组分的条件下，实施例1制得的不锈钢粉的物理性能明显优于对比例1～6。
[0085]
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。