本發(fā)明涉及一種冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，屬于不銹鋼冶煉。

背景技術(shù)：

1、精密合金由于熱膨脹系數(shù)低，在航空模具、芯片引線框架等關(guān)鍵領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，該材料是芯片領(lǐng)域的關(guān)鍵核心材料。國(guó)內(nèi)供應(yīng)商開發(fā)的精密合金4j42k已小批量應(yīng)用于深沖工藝的引線框架制作，但由于質(zhì)量達(dá)不到進(jìn)口材料水平，沖壓高端用途及蝕刻工藝引線框架所使用的精密帶材，仍全部依賴進(jìn)口。

2、進(jìn)口材料供應(yīng)存在價(jià)格貴、交期長(zhǎng)甚至拒絕供貨的問題，極大影響我國(guó)芯片行業(yè)及下游相關(guān)制造業(yè)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)引線框架生產(chǎn)商亟需高質(zhì)量國(guó)產(chǎn)精密合金材料，因此高端精密合金帶材開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化迫在眉睫。

3、精密合金本身造價(jià)高，對(duì)鋼液純潔度要求高。行業(yè)內(nèi)主要采用純鎳為原材料，使用真空感應(yīng)爐配料生產(chǎn)，真空感應(yīng)爐公稱噸位較小，生產(chǎn)效率低，導(dǎo)致精密合金生產(chǎn)存在效率低、成本高、周期長(zhǎng)的問題。

4、隨著紅土鎳礦應(yīng)用技術(shù)發(fā)展和rkef工藝推廣，廉價(jià)的鎳生鐵成為不銹鋼主要的原料，不銹鋼成本降低，近年來新能源電池用純鎳的需求量急速增加，純鎳與鎳生鐵的差價(jià)越來越大，差價(jià)達(dá)到4~5萬元/t。鎳生鐵中殘余元素（p、s、si等）含量高，精密合金批量使用鎳生鐵存在諸多難題：①鎳生鐵中p含量高，且cr含量高，不能在特殊品種鋼中直接使用；②鎳生鐵和進(jìn)口鎳鐵的鎳含量低，高鎳鋼種必須配加純鎳；③常規(guī)生產(chǎn)采用“脫磷鐵水/低磷廢鋼+純鎳”的配料模式，原料成本極高。

5、基于以上情況，亟待開發(fā)低成本、高效率、高質(zhì)量生產(chǎn)精密合金的工藝方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在提供一種冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，提升了國(guó)產(chǎn)精密合金質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)了低成本冶煉，提升了生產(chǎn)效率。

2、本發(fā)明采用脫鐵+鋁丸精控預(yù)還原方式低控p、si、al、s元素，提高鋼水純凈度、提升產(chǎn)品質(zhì)量；可以生產(chǎn)高質(zhì)量國(guó)產(chǎn)精密合金材料，擺脫依賴國(guó)外進(jìn)口條件；本發(fā)明使用先脫鐵方式，同時(shí)可脫磷，使用鎳鐵替代純鎳方案降低成本；本發(fā)明主要利用短流程煉鋼30t中頻爐化鎳鐵水預(yù)制液+45taod（30t、45t分別為各冶金爐的公稱容量）精煉方案，大大提升了冶煉效率。

3、本發(fā)明提供的一種冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，工藝路線為：配料→中頻爐冶煉→aod冶煉→lf爐精煉→模鑄；采用相對(duì)廉價(jià)的鎳生鐵/鎳鐵為主原料，經(jīng)中頻爐熔化后，aod冶煉中進(jìn)行脫鐵脫磷等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)鋼液低氧含量（≤30ppm）、低硫含量（≤0.005%）以及極低磷（≤0.005%）含量控制，并經(jīng)lf爐進(jìn)一步精煉，采用模鑄工藝鑄造成型，實(shí)現(xiàn)低成本、批量穩(wěn)定生產(chǎn)精密合金。

4、上述工藝具體包括以下步驟：

5、（1）前期準(zhǔn)備：提前計(jì)算鎳鐵加入量；提前備料；aod爐殼爐齡要求：前一爐不得生產(chǎn)高鉻的鋼種；爐齡＞20次不得生產(chǎn)該鋼種；提前準(zhǔn)備專用鋼包（高鎳本鋼種專用鋼包），清理干凈；氮?dú)忾y門關(guān)閉；

6、（2）頂槍吹煉，鎳鐵合金料30t提前分批次，每次5t加入。觀測(cè)爐口情況若噴濺較大，換底槍吹煉。吹氧量根據(jù)鎳鐵料加入量與鋼水量進(jìn)行調(diào)整。

7、（3）脫鐵脫磷過程控制溫度1580-1700℃，頂槍氧氣流量為3300m3/h。

8、脫p脫鐵完成后，先測(cè)溫，看渣子情況再?zèng)Q定是否扒渣（具體看渣子顏色，顏色為白色后進(jìn)行扒渣）。?扒渣一定要干凈。

9、取樣檢測(cè)p、ni成分含量，目的是確保鋼液中p脫除，鎳值作為后續(xù)加料的參考值。

10、（4）脫p完全后，加鋁丸升溫吹氧；升溫溫度為1730-1770℃；根據(jù)p、cr含量情況，若p≤0.002%，下步進(jìn)行預(yù)還原；若p含量較高（≥0.005%），則繼續(xù)脫p。脫p完成后開始預(yù)還原，加鋁丸還原，樣品確認(rèn)好，避免趴爐等待時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致回鉻。

11、（5）還原后根據(jù)al含量，從包樣開始吹入氧氣量，計(jì)算鋁丸加入總量，目標(biāo)al按0.2%計(jì)算，還原補(bǔ)加al量=計(jì)算總鋁量-合金化過程中加入的升溫鋁丸量。

12、（6）還原后，第一次還原渣扒干凈，進(jìn)行二次調(diào)渣，調(diào)渣過程可根據(jù)還原渣樣適量加入硅鈣粉或鋁丸30-60kg，調(diào)至白渣取樣確認(rèn)s含量，s≤0.005%后方可出鋼。

13、進(jìn)一步地，上述工藝過程詳述如下：

14、還原鋁丸值計(jì)算：脫p后需扒渣，渣中帶氧，還原計(jì)算時(shí)吹氧量數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確提取，采用預(yù)還原可提供鋁值計(jì)算還原鋁加入量。

15、采用高控鋁（≥0.3%）高溫（1720-1750℃）狀態(tài)脫s，為低硅低鋁鋼種脫s提供了一種新思路。

16、采用脫鐵+鋁丸精控預(yù)還原方式低控p、si、al、s元素、鋼液低氧含量、極低磷含量，極大提高鋼水純凈度。

17、利用短流程煉鋼中頻爐化鎳鐵水預(yù)制液+aod精煉方案，代替了真空感應(yīng)爐冶煉方法，縮短了冶煉時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率。

18、本發(fā)明方法最終所得產(chǎn)品中，p≤0.005%，si≤0.15%，s≤0.005%，al≤0.1%。

19、本發(fā)明的有益效果：

20、（1）本工藝較使用純鎳生產(chǎn)降本約10000元/t鋼。計(jì)算方式為：目前鎳板價(jià)格12.7萬元/t，鎳鐵價(jià)格980元/鎳點(diǎn)（即9.8萬元/t）；以精密合金中的普通牌號(hào)4j36為例，ni含量約36%；如果采用鎳板為原料，ni合金成本為1*36%*12.7=4.57萬元/t鋼；如果采用鎳鐵為原料，ni合金成本為1*36%*9.8=3.50萬元/t鋼；

21、（2）相比于真空感應(yīng)爐生產(chǎn)方法，本發(fā)明方法生產(chǎn)效率大幅增加；

22、（3）產(chǎn)品p≤0.005%，優(yōu)于競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手；

23、（4）提升國(guó)產(chǎn)精密合金質(zhì)量：該鋼種對(duì)[c]、[p]、[s]、[cr]、[co]等元素有較高的要求；鋼質(zhì)純凈度要求高，殘余cr、p、si要求低；產(chǎn)品采用al脫氧，成品中[al]≤0.08%?；谏鲜鰲l件，本發(fā)明采用脫鐵+鋁丸精控預(yù)還原方式低控p、si、al、s元素，提高鋼水純凈度提升質(zhì)量，可以生產(chǎn)高質(zhì)量國(guó)產(chǎn)精密合金材料，擺脫依賴國(guó)外進(jìn)口條件；

24、（5）降低成本：精密合金本身造價(jià)高，行業(yè)內(nèi)主要采用純鎳為原材料。目前鎳板價(jià)格12.7萬元/t，鎳鐵價(jià)格980元/鎳點(diǎn)，使用鎳板價(jià)格太大；因此考慮使用先脫鐵方式，同時(shí)可脫磷，使用鎳鐵替代純鎳方案進(jìn)行降本；

25、（6）提升生產(chǎn)效率：行業(yè)內(nèi)主要采用真空感應(yīng)爐配料生產(chǎn)，真空感應(yīng)爐公稱噸位較小，生產(chǎn)效率低。本發(fā)明主要利用短流程煉鋼30t中頻爐化鎳鐵水預(yù)制液+45taod（30t、45t分別為各冶金爐的公稱容量）精煉方案，大大提升冶煉效率。

技術(shù)特征：

1.一種冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，其特征在于：采用鎳生鐵或鎳鐵為主原料，經(jīng)中頻爐熔化后，aod進(jìn)行脫鐵脫磷，實(shí)現(xiàn)鋼液低氧含量、低硫含量以及極低磷含量控制，其中氧含量≤30ppm、硫含量≤0.005%、磷含量≤0.005%；并經(jīng)lf爐進(jìn)一步精煉，采用模鑄工藝鑄造成型，實(shí)現(xiàn)低成本、批量穩(wěn)定生產(chǎn)精密合金。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，其特征在于：脫鐵脫磷過程控制溫度1580-1700℃，頂槍氧氣流量為3300m3/h；脫p脫鐵完成后，先測(cè)溫，看渣子情況再?zèng)Q定是否扒渣。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，其特征在于：脫p完全后，加鋁丸升溫吹氧；升溫溫度為1730-1770℃；若p含量≤0.002%，下步進(jìn)行預(yù)還原；若p含量≥0.005%，則繼續(xù)脫p。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，其特征在于：還原后，第一次還原渣扒干凈，進(jìn)行二次調(diào)渣，調(diào)渣過程根據(jù)還原渣樣加入硅鈣粉或鋁丸30-60kg，調(diào)至白渣，取樣確認(rèn)s含量，s≤0.005%后方可出鋼。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，其特征在于：采用脫鐵+鋁丸精控預(yù)還原方式低控p、si、al、s元素、鋼液低氧含量，提高鋼水純凈度，所得產(chǎn)品中，p≤0.005%，si≤0.15%，s≤0.005%，al≤0.1%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，其特征在于包括以下步驟：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，其特征在于：鎳鐵合金的成分為c：0.05%、si：0.11%、p：0.016%、s：0.068%、cr：0.02%、ni：32.07%，其余為鐵和不可避免的雜質(zhì)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金的工藝，屬于不銹鋼冶煉技術(shù)領(lǐng)域。本工藝采用相對(duì)廉價(jià)的鎳生鐵/鎳鐵為主原料，經(jīng)中頻爐熔化后，AOD進(jìn)行脫鐵脫磷等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)鋼液低氧含量、低硫含量以及極低磷含量控制，并經(jīng)LF爐進(jìn)一步精煉，采用模鑄或連鑄工藝鑄造成型，實(shí)現(xiàn)低成本、批量穩(wěn)定生產(chǎn)精密合金。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了鐵鎳合金資源的充分利用，降低了精密合金生產(chǎn)過程中對(duì)高品位鎳鐵資源、純鎳資源的依賴，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)純鎳資源零消耗,原料成本較常規(guī)工藝低10000元/t；相比于真空感應(yīng)爐生產(chǎn)方法，本方法生產(chǎn)效率大幅增加；本發(fā)明為不銹鋼精煉爐冶煉低磷低硅低鋁低硫精密合金提供了新思路。

技術(shù)研發(fā)人員：付慧軍,武鵬,譚建興,李謙,劉歡,張海英
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西太鋼不銹鋼股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/8