專利名稱：鐵合金的破碎方法
技術領域：
本發明涉及鐵合金的破碎方法，所說合金是指那些用于冶金工藝的鐵合金，尤其是指那些用于鋼液爐后處理的多元鐵合金，以及那些用于冶金領域以外的，特別是用來制造電焊條藥皮的鐵合金。
現代鋼鐵冶煉的特點是愈來愈廣泛地采用鋼液的爐后處理，包括充分地脫氧，脫硫，如有必要，還進行硅化處理和將多元鐵合金粉末噴射到鋼水包上以調整鋼液的成分。在這類鐵合金中，除鐵以外還包括下列合金元素中的至少兩種元素鈣、硅、鋁、錳、鉻、鈦、硼、鈰或堿金屬類中的元素。在爐后處理中應用最普通的是Fe-Ca-Si和Fe-Ca-Si-Al，以及Fe-Si-Al，Fe-Mn-Al，Fe-Al-Mn-Si，Fe-Mn-Si-Al-Ca和Fe-Si-Al-Cr。
只有當加入到鋼液中的鐵合金事先被粉碎到粒度小于2.0mm的情況下，爐后處理才能獲得良好的效果。
由于粉末加料方式和生產方法上的原因，最佳顆粒粒度為1.5mm-0.075mm。多元鐵合金粉末是用噴槍借助于載氣流(氬氣或氮氣)吹入鋼水包的，或者以粉末棒的形式連續地將多元合金粉末加入鋼水包中，這種粉末棒也稱芯棒，所說的芯棒具有由粉末調節劑做成的芯體以及一層由薄鋼帶繞裹成的鐵皮外殼。如果鐵合金粉末的粒度與最佳粒度判別較大，那末當它通過噴槍與載氣一起吹入鋼液時將會發生氣流量的波動和/或吹噴系統的管道堵塞。當所用粉末的粒度不是最佳尺寸時，也不可能生產出良好的芯棒，這是因為有較大量的粒度大于1.5mm的過大粒子以及特別是有較大量的粒度小于0.075mm的過小粒子存在時，粉末就不能以均勻的方式從加料器流進由鋼帶卷成的喇叭口中，所說的喇叭口逐漸縮小以形成一根鐵皮管，這一事實導致在芯棒中產生空隙或使鐵皮管不能完全裹嚴，這樣得到的是劣質的芯棒。此外，如果鐵合金粉末的粒度小于0.75mm，以及尤其是鐵合金粉末中含有鈣、鋁、錳時，容易發生爆炸。因此，在用于鋼液爐后處理的合金粉末中，過小粒子的含量不應超過10%。本發明的方法對那些用來生產電焊條藥皮的鐵合金也是適宜的，只是這時粉末的最佳粒度范圍是0.45-0.06mm。
鐵合金一般是用機械粉碎方法來制成粉末狀的，如各種各樣的破碎機，球磨機和錐形磨機以及其他類似設備，它們的共同特征都是耗電量大和由于產生噪音和大量的粉塵而對環境有害。還有一種方法是在高壓的氫氣氣氛中使鐵合金被氫氣飽和，這樣可使鐵合金碎裂成粉末。作為該方法的一個例子是公開號為日開昭60-63304的日本專利申請，其分類號為B22G9/04，9/00和H0161/06，公開時間為1985年8月20日。然而，由于該方法須在高壓條件下操作以及高壓室的工作條件困難，使得上述專利申請的適用范圍十分局限。
本發明的目的是要研究出這樣一種能使多元鐵合金塊破碎成粉末的方法，并使該方法能消除污染和克服現有工藝的缺點。
本發明的特征是將粒度大于3mm的塊狀鐵合金置于陰、陽兩電極間的電解液中能產生氫離子的電解場內，并按電解水的工藝參數對這些合金塊進行氫化處理，在此條件下，塊狀鐵合金由于發生多向性的脆裂而逐漸破碎成形狀不規則的粉末，所說的鐵合金需在氫離子場中維持這樣一段時間，以使得塊狀鐵合金至少有一部分已破碎并已變成粉末，然后將其與電解液分離并置于潮濕和空氣流通的環境中。在此條件下，大部分的顆粒發生進一步的滯后氫脆裂，而尤其是過大的粒子發生了碎裂，這樣就生成了較小的，粒度符合要求的粒子，從而使粒度符合要求的粉末的百分數增加。接著將獲得的粉末干燥和過篩，以將這些粉末篩分成粒度符合要求的部分、篩上部分和篩下部分。在所述方法中，用作電解液的是一種低百分數的易溶鹽的水溶液，并且該水溶液最好呈中性反應。
如果在對裝料的鐵合金進行破碎處理之后，未充分碎裂的鐵合金碎片所占的百分比過大，則要在電解后進行調整處理。
塊狀鐵合金碎裂成粉末的過程可以用已知的現象來解釋，這是因為水電解時能產生氫離子場，氫離子在不斷地流向陰極的路徑中與塊狀鐵合金相迂，而這種鐵合金塊中具有許多晶格缺陷與組織缺陷，這樣就使得氫離子和/或氫原子在合金中擴散并達到飽和。氫在這些晶格缺陷、空隙和鐵合金晶粒邊界上，要末相互結合成體積較氫原子大得多的小氣泡，要末作為強還原劑與合金元素，特別是與晶粒邊界層中大量存在的氧化物進行化學反應，這樣反應產生的多種還原產物的體積要遠遠大于反應物質的體積。從而使鐵合金的內應力顯著增加，以致這種內應力超過了合金中結晶組織的結合力，其結果就發生了塊狀鐵合金的滯后氫脆裂現象，這就使其變成了粉末狀。通過這一簡單、安全、有效的生產過程，可獲得所需粒度的鐵合金粉末。
下面將通過兩個具體實施例來詳細地解釋本發明的破碎鐵合金的方法。實施例1敘述一種生產粒度為1.5-0.075mm的鈣硅粉末的方法，在所獲粉末中，粒度大于2mm的過大粒子的數量小于或等于10%，而過小的粒子的數量為10%。實施例2敘述一種生產粒度為1.0-0.075mm的鈣硅鋁粉末的方法，在所獲粉末中，過大粒子和過小粒子的數量各占10%。
實施例1按照本發明的方法生產了可用于制造芯棒的，粒度為1.5-0.075mm的鈣硅顆粒，其步驟是將粒度為5-20mm的塊狀鈣硅合金作原料裝入內盛0.5%NaCl水溶液的電解槽內的兩電極之間，使裝料層厚度約為100mm并使電解液面高出裝料層幾十毫米。往電解槽中通以直流電，其電流強度使相應的陰極電流密度為0.02-0.2A/cm2，所用的電壓在10-70V之間。在該電流條件下使水電解進行約2小時，同時伴隨發生鐵合金與氫的氫化反應。之后，切斷電解槽外部電源，倒出電解液，把所得的粉末從電解槽中取出，并將剩余的沒有充分碎裂的塊狀鐵合金也從電解槽中取出并接著將其放在平板上鋪成20-30mm厚的料層，在室溫下定期地用水將其濕潤。在這一處理期間，由于滯后氫脆裂現象而使鐵合金進一步破碎。該過程要持續12到24小時才完全消失。將在電解槽中產生的粉末和經處理所獲的粉末二者在300℃下干燥，接著用篩孔為1.6和0.075mm的兩個篩子配合起來過篩。這樣就獲得了粒度為1.5-0.075mm的鈣硅粉末，其中帶有8%的過小粒子。粒度符合要求的粉末占裝料量的70-90%，其中有40-70%是在電解槽中粉化的，而有10-40%是經處理后碎裂而產生的。
實施例2用一支噴槍借助氬氣將粒度為1.0-0.075mm的鈣硅鋁粉末吹入鋼水包以對鋼液進行爐后處理。將粒度為5-20mm的鈣硅鋁塊裝入內盛8%NaCl水溶液的電解槽內的兩電極之間，使裝料層厚度為在80-120mm之間，而且電解液面至少要高出裝料層20mm，往電解槽通以直流電，其電流強度使相應的陰極電流密度為0.02-0.2A/cm2所用的電壓在10-70V之間。在該電流條件下使水電解0.5-1.5小時，在此期間伴隨發生鐵合金與氫的氫化作用。在上述的氫化處理期間，由于合金的滯后氫脆裂現象，使塊狀鐵合金破碎成粒度小于2.0mm的粉末。在切斷電流和倒出電解液之后，從電解槽中取出粉末狀鐵合金并將其置于150℃-200℃下干燥。然后用合適的篩子將所獲粉末篩分成粒度為1.0-0.075mm的所需粒子、過大粒子和過小粒子三個篩分，這三者的百分數相應地分別為82%、10%和8%。
用來制造電焊條藥皮的以及用于鋼液爐后處理的其他鐵合金也可以用上述類似的方法進行破碎，但要根據合金的化學成分和它的物理、化學性質，按照本發明的原理來選擇具體的電解槽參數以及操作的程序。
本發明使鐵合金破碎的方法的優點在于它能以很低的在產成本和可保證生產廠的操作工人在安全的工作條件下生產出最高質量的粉末。
權利要求
1.鐵合金的破碎方法，所說的鐵合金，尤其是指那些可用于鋼液爐后處理的多元鐵合金以及用于其他冶金和非冶金用途的，例如用于制造電焊條藥皮的鐵合金，該方法包括將原料粗碎成大于3mm，通常是5-20mm的鐵合金塊，可以用任何一種方法，如機械破碎法來進行粗碎，然后將這些原料與氫反應，使其碎裂成粒度小于3mm的粉末，其特征在于，將粒度大于3mm的塊狀鐵合金作為原料置于陰、陽兩電極間能產生氫離子的電場中，在此處，塊狀鐵合金發生逐步的多向性的氫脆裂，這樣就得到形狀不規則的粉末，所說的鐵合金在氫離子場中需維持這樣一段時間，即要使得至少有一部分塊狀鐵合金已變成粉末，然后將所說粉末與電解液分離，并將所獲粉末以潮濕狀態置空氣良好流通處進行處理，在此處理期間，大部分的顆粒發生進一步的滯后氫脆裂作用，特別是那些過大的粒子要破裂成較小的粒子，于是使粒度合乎要求的粉末所占的百分數增加，最后將所獲的粉末干燥并將其篩分成粒度合乎要求的、過大粒度的和過小粒度的三個篩分。
2.根據權利要求1所述鐵合金的破碎方法，其特征在于，所用的電解液為低百分含量的易溶鹽的水溶液，并且該電解液最好是呈中性反應。
全文摘要
本發明提出一種將鐵合金破碎成顆粒粒度小于3mm粉末的方法，該方法特別適合于破碎那些用來對鋼水包中的鋼液進行爐后處理的多元鐵合金和那些用于其他非冶金目的的鐵合金，該方法包括將粒度大小3mm的，較佳為3-20mm的塊狀鐵合金作為原料，使其經受水電解時所產生的氫離子場的作用，電解液為含有少量易溶鹽的水溶液。在電解過程中，鐵合金受到合金內氫離子和/或氫原子的氫化作用，使鐵合金發生逐步的多向性的氫脆裂。
文檔編號B23K35/02GK1039372SQ89103488
公開日1990年2月7日 申請日期1989年4月21日 優先權日1988年4月21日
發明者澤但斯克·庫里斯, B·米卡, J·戈德克, K·格勒戴卡, J·卡澤尼克, T·波拉尼爾, L·布庫瓦斯克 申請人:施·施塔斯卡鐵冶金學院