[發明專利]一種冶煉鋁鈣鐵合金的方法

無效

• 申請號: 201310365423.9
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN103451429A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發明（設計）人: 張建良;邢相棟;肖清安;任山;劉征建;王振陽;劉興樂;焦克新;毛瑞;孫輝
• 申請（專利權）人: 北京科技大學
• 主分類號: C22B4/06
• 分類號: C22B4/06;C22B5/10;C21C7/06
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

技術領域：

本發明涉及一種冶煉鋁鈣鐵合金的方法，屬于金屬材料冶金技術領域。

背景技術：

為有效地對鋼進行脫氧，對鋼中非金屬夾雜物進行控制、變性和去除，必須按照鋼種的要求和煉鋼的需求，選擇“高純度、高精度、高功能”的合金，保證煉鋼、連鑄的順利進行。對優質鋼、合金鋼、潔凈鋼、特種鋼的生產，往往采用SiMn、A1Mn、SiAlFe、AlFe、A1等對鋼進行脫氧操作，從而易造成鋼水中較高的Al₂O₃夾雜和高的殘鋁量，最后往往需進一步用Ca合金進行Ca處理，若對Al₂O₃夾雜處理不當，會造成澆注時結瘤、堵水口等后果。直接采用AlCa系列復合合金對鋼進行脫氧的同時，能夠進行Ca處理，改變Al₂O₃夾雜物的形態，降低鋼中非金屬夾雜，提高鋼的質量。AlCa復合脫氧劑的脫氧潛力大，能夠控制和節約合金用量，降低煉鋼成本，從而促進鐵合金科技向前發展。

目前，冶煉鋁鈣鐵合金的方法主要是對摻法，即以“Al粉+純Ca粉+Fe粉”機械混合物后在電爐中重熔獲得，該方法需要純凈的鋁和鈣金屬，不但增加了二次重熔中金屬鈣的損失，還增加了重熔熱耗，工藝過程復雜，成本較高。除此之外，部分研究人員提出了相關改進工藝，如專利申請號201010158375.2煉鋼脫氧的鋁鈣合金，它包括金屬鋁粒、碳化硅、石灰石、鈣渣，煉鋼脫氧的鋁鈣合金中，A1重量百分含量≥18%、Si≥12%、Ca≥10%。該方法制備的鋁鈣合金中鈣含量較低，且沒有完全避開采用純金屬原料的缺點，能耗盡管與直接摻雜法相比略低，但整體原料成本依然較高，合金中含有超過12%的Si，不利于冶煉對硅含量有限制的鋼種，應用有一定的局限性。專利申請號201010256500.3用于煉鋼的鐵包鋁鈣合金及其制備方法中，為加大鋁鈣合金的比重，避免直接采用摻雜法生產鋁鈣鐵合金過程燒損嚴重的現狀，采用將鋁鈣合金用鋼板包覆的方法，提高鋁鈣合金的脫氧效果，但該方法依然是以摻雜法為基礎的，并沒有從根本上改善鋁鈣合金的生產方法。

發明內容：

本發明主要依據高溫晶格間C-O反應的原理，實現同一爐內直接冶煉鋁鈣鐵合金。本發明的目的是提供一種能夠降低電耗、降低勞動強度、提高煉鋼過程脫氧效率的鋁鈣鐵合金，替代目前主要以摻雜法生產鋁鈣合金的生產工藝。

本發明的技術方案是這樣實現的：首先，在礦熱爐爐內以石灰（CaO）與碳質還原劑生成電石（CaC₂），其中石灰中CaO含量≥85%，碳質還原劑可選擇木炭、煙煤或焦炭，保證產物中CaC₂含量≥96%，為提高渣的流動性，配加總渣量8%-15%的CaF₂；第二步是以液態電石(CaC₂)、Al₂O₃、Fe₂O₃、少量碳質還原劑為原料，在同一礦熱護內冶煉鋁鈣鐵合金。

該發明冶煉鋁鈣鐵合金的主要化學反應式為：

CaO+3C=CaC₂+CO???????????△G⁰=111315-56.8T

Al₂O₃+Fe₂O₃+3CaC₂=3Ca+2Al+2Fe+6CO???????△G⁰=415600-251.63T

該發明的第一步主要目的是制備高純度CaC₂，以石灰為原料，配加一定量的碳質還原劑（木炭、煙煤、焦炭或三者混合物），保證CaO：固定C（摩爾比）=1：3.3-3.6的富碳操作，同時保證反應溫度T≥1600℃，反應時間為30-45min；

第二步是在第一步制備出CaC₂含量≥96%的基礎上，往電極中心區域，添加Al₂O₃、Fe₂O₃和碳質還原劑，其中反應物中各物質的加入量分別為CaC₂30-40%、Fe₂O₃20-35%、Al₂O₃30-45%、碳質還原劑3-5%。

該發明的操作工藝為：

（1）CaC₂制備工序