[发明专利]一种用还原铁粉替代纯铁冶炼钕铁硼合金的方法

说明书

本发明涉及钕铁硼合金制备技术领域，特指一种用还原铁粉替代纯铁冶炼钕铁硼合金的方法。还原铁粉用作为制备钕铁硼合金的原料之前需要压制成短棒压块，这种短棒压块在真空感应炉中熔炼钕铁硼合金时其冶炼工艺与采用纯铁为原料时完全相同。由于高纯还原铁粉的化学成分与纯铁相近，并且，纯净度更高，价格也比较低廉。所以，采用高纯还原铁粉压块替代纯铁作为生产钕铁硼合金的原料不但能够确保钕铁硼的质量，而且，还可以有效地降低其生产成本。生产实践表明：采用还原铁粉压块替代纯铁生产的烧结钕铁硼合金的磁能积达到55‑65MGoe,与采用相同工艺以纯铁为原料生产的钕铁硼合金相当。

技术领域

本发明涉及钕铁硼合金制备技术领域，特指一种用还原铁粉替代纯铁冶炼钕铁硼合金的方法，属于冶金工程领域。

背景技术

钕铁硼合金作为第三代稀土永磁材料，具有磁能积高、矫顽力强、体积小、质量轻和性价比高等显著特点而被广泛应用于电子通讯、航空航天、交通能源、医疗卫生、计算机以及家用电器等领域。

在真空感应电炉中进行真空熔炼是生产钕铁硼磁性材料的第一步，熔炼的目的是制备钕铁硼合金锭。在钕铁硼合金中，Fe元素通常占合金成分的55-60wt％，而纯铁目前是Fe元素最主要的提供者。生产实践表明：纯铁的纯度越高，C、Si、Mn、S、P等杂质元素含量越低，则生产出的钕铁硼合金的磁性能越好。所以，选择高纯净度的纯铁制备钕铁硼合金对于提高钕铁硼合金的性能具有重要意义。

现代纯铁的生产工艺与通常的碳钢生产工艺基本相同，即：首先在转炉中熔化和吹炼由铁水和废钢组成的原料以获得初级纯铁熔液。然后，将初级熔液转移到LF炉、VOD炉或AOD氩氧精炼炉进行深脱硫、深脱碳、脱氧和脱气精炼处理。当纯铁熔液的成分和温度达到要求之后，将其在连铸机上铸造成方坯或圆坯钢锭。钢锭冷却到室温后或仍处于热状态时，将其输送到加热炉中高温加热达到轧制温度。之后，输送到轧钢机中轧制成为的细长棒材。细长棒材经过剪切处理成为的短棒，即成为冶炼钕铁硼合金用的原料。由于纯铁含碳量极低，C≤0.02wt％，所以，冶炼纯铁熔液的温度远高于冶炼低碳钢钢水的温度，其结果必然造成冶炼纯铁的转炉和精炼炉的炉衬熔损严重，炉子的使用寿命严重下降。并且，现代纯铁生产工艺流程长，使得其生产成本高。另外，冶炼纯铁的原料之一-高炉铁水，在其获得过程中还原温度高，不但能将铁精粉中的氧化铁还原，而且，也会将矿石中所含的一些其他杂质元素还原而使其进入铁水中。冶炼纯铁的原料之二-废钢，其本身来源广泛，经常夹带有一定量的合金废钢。这些合金废钢中含有大量的合金元素，在随后的冶炼过程中会进入纯铁熔液中而成为杂质元素。因此，现代纯铁生产工艺难以保证获得高纯净度的含铁原料。

超纯铁精粉是一种以氧化铁为主和其他杂质含量极低的纯净铁精矿粉。超纯铁精粉经过在隧道窑中碳一次直接还原和在氢气还原炉中经过湿氢气进行深脱碳和脱硫二次处理后获得C、Si、Mn、S、P以及其他杂质元素含量极低、纯净度极高的还原铁粉。这是因为在隧道窑中碳一次直接还原的温度低于1300℃，在氢气还原炉中用湿氢气进行深脱碳和脱硫二次处理的温度低于1000℃，两个工艺过程都是在固态下进行，其温度远低于高炉炼铁温度和转炉吹炼初级纯铁熔液的温度。因此，杂质元素进入还原铁粉中的量较初级纯铁熔液少的多，其纯净度自然远优于纯铁。

然而，高纯还原铁粉比重小(1.5g-2.0g/cm³)、质量轻、体积大，不宜直接用作为冶炼钕铁硼合金的含铁原料使用。通过在高纯还原铁粉中加入少量的粘结剂并用模具将其压制成比重6.5g-7.2g/cm³高比重的短棒压块制品可使之转变成为类似纯铁块的优质含铁原料。由于高纯还原铁粉短棒压块制品质量优、生产成本低，所以，是一种比较理想的替代纯铁作为生产钕铁硼合金的新型含铁原料。

发明内容

1、采用高纯还原铁粉压块为原料替代纯铁冶炼钕铁硼合金的工艺方法，其特征在于：

(1)制备还原铁粉压块的原料为超纯铁精粉，其化学成分：TFe≥70wt％、低磷(P≤0.003wt％)和低硫(S≤0.03wt％)。