[發明專利]一種含鈣鐵合金的制備方法

無效

• 申請號: 201010210287.2
• 申請日: 2010-06-28
• 公開（公告）號: CN101871073A
• 公開（公告）日: 2010-10-27
• 發明（設計）人: 謝應凱;謝應旭
• 申請（專利權）人: 謝應凱;謝應旭
• 主分類號: C22C33/04
• 分類號: C22C33/04
• 代理公司: 北京瑞成興業知識產權代理事務所(普通合伙) 11288
• 代理人: 李慧

技術領域

本發明涉及一種含鈣鐵合金的制備方法，屬于金屬材料冶金技術領域。

背景技術

鈣是堿土金屬，比重為1.54g/cm³，熔點為842℃，沸點為1484℃，蒸汽壓為11.33KPa(983℃)。其具有很強的還原性，特別是與氧和氮反應更為強烈，是很好的脫氧元素。鈣用于煉鋼脫氧，不但脫氧效果好，還能提高鋼的質量。但由于它比重輕，熔點低，不能直接在煉鋼中使用，需要把鈣與鐵、錳等比重大、熔點高的元素制成合金，但是由于鈣在空氣中熔煉燃燒和氧化十分嚴重，制成合金十分困難。

目前制備含鈣鐵合金的方法都是開放式的熔煉和澆鑄，熔煉和澆鑄在高溫下進行，鈣與空氣中的氧燃燒并氧化，因此鈣的燒損大，制得的合金中含鈣僅在8％左右(重量百分比，以下同)，而鈣的燒損達60-70％，很難使合金中的鈣達到10％以上。然而，合金中鈣小于10％，其脫氧效果又不明顯。因此，如何獲得含鈣量高的鈣鐵合金(＞10％)，并且減少鈣的燒損的含鈣合金的制備方法成為本領域技術人員追求的目標。

發明內容

本發明的目的是解決現有含鈣的鐵合金制備過程中鈣燒損大的技術問題，提供一種含鈣量高的含鈣鐵合金的制備方法。

本發明所述含鈣鐵合金是指含鈣和鐵的合金以及含鈣和鐵為主還包含其他元素中的一種或一種以上的合金。如：鈣鐵、鈣鋁鐵、鈣鎂鐵、鈣鋁鎂鐵、鈣鋁錳鐵等等。

本發明的技術方案為：一種含鈣鐵合金的制備方法，其特征在于，該制備方法包括以下步驟：將原料放在封閉的熔爐中進行熔煉，熔煉后在封閉的澆鑄室內澆鑄。使外部空氣不能進入熔爐和澆鑄室，在熔爐中的高溫下，部分氣體排出加之原料中帶入的可燃物質燃燒。使熔爐和澆鑄室內的氧氣含量保持在不支持燃燒的狀態。

進一步，本發明可向熔爐和澆鑄室內投入燃料燃燒，以消耗熔爐和澆鑄室內的氧氣，控制其氣體中氧氣的含量小于氣體體積的6％乃至5％，從而達到不支持燃燒的狀態。澆鑄室中放入燃料，當澆鑄室內氣體中的氧含量大于5％或6％時會自燃，小于5％或6％時會自滅。

作為優選，為了輔助阻止鈣的燃燒和氧化，進一步，本發明在熔煉和澆鑄過程中分別向熔爐和澆鑄室中加入阻燃劑輔助阻燃。

阻燃劑最好占合金重量百分比為：大于0小于10％。使爐內的鈣達到不燃燒和氧化，減少鈣的燒損。

該合金的制備方法還包括以下步驟：合金熔煉好后通過導管將合金液導入封閉的澆鑄室內。避免合金液與空氣中氧接觸，從而減少燃燒和氧化的機會。

本發明為防止合金粉化，本發明所述的含鈣鐵合金的制備方法，在所述合金澆鑄成型后，采用真空密封包裝；或作為另一種優選，向鈣鐵合金密封包裝物中注入惰性氣體，或者將合金投入石蠟溶液中，使合金表面涂覆厚度為0.01～1mm的石蠟保護膜。

所述向合金密封包裝物中注入惰性氣體占合金重量的1-20％。

本發明所述的含鈣鐵合金的制備方法，由于采用封閉式熔煉和澆鑄方法，從熔煉到澆鑄的過程中，含鈣鐵合金液都與外界空氣隔絕條件下進行。在熔化爐內熔煉時，由于溫度較高部分氣體排出爐外，同時原料中所帶的雜物燃燒使爐內氣體中氧含量降低至小于6％或5％，達到不支持燃燒。此時，可以減少鈣的燃燒和氧化，降低鈣的損耗，提高合金中鈣的含量。

如果爐內氣體氧含量超過上述比例，可向爐內投入燃料進行燃燒，將氧氣含量控制在6％或5％以下，從而避免鈣的燃燒和氧化直到熔煉結束。在澆鑄前向澆鑄室內投入燃料燃燒，當氧含量大于5％或6％時會燃燒，小于5％或6％會自動熄滅。其中所述燃料可用氣體燃料，如天然氣、煤氣等。也可用液體燃料，如重油、液化氣等。也可以用固體燃料，如石蠟、木柴等。

為了進一步阻止鈣燃燒和氧化，本發明向熔爐內和澆鑄室內加入阻燃劑。阻燃劑種類較多，本發明所用阻燃劑包括：有機阻燃劑：磷系及鹵-磷系、鋁-鎂系等，無機阻燃劑：磷系等。如：氯化石臘、紅磷、氯化鈉等等，當熔爐或澆鑄室內通過燃燒法，氣體中的氧含量仍達不到不支持燃燒量，仍有燃燒現象，可投入阻燃劑，輔助阻燃。阻止鈣的燃燒和氧化。加入量根據鈣鐵合金不燃燒為度，一般阻燃劑占鈣鐵合金重量百分比為大于0、小于等于10％。

為了達到本發明所述的封閉熔煉和澆鑄，其熔爐設有爐蓋，蓋上爐蓋后使熔爐與外界空氣隔絕。同時在爐蓋上裝有測氧儀，測定爐中氧氣的含量。爐蓋上裝有熱電偶，測定爐內溫度。爐蓋上設有加料口，供加入阻燃劑。加料口上有小蓋，可隨時關閉和打開；澆鑄室是采用鋼板或用耐火材料制成的封閉室，澆鑄室的上方設有帶蓋的加料口，供加入燃料用。澆鑄室設有封閉門，供取放模具和成品，封閉門關閉后與外界空氣隔絕。