[發明專利]多元鋁鐵合金脫氧劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410114799.7
• 申請日: 2014-03-26
• 公開（公告）號: CN104946849B
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 賀躍光;潘穎青;符寒光;賀煜婷;吳鳳秋;胡鐵軍;李立海;邵磊森
• 申請（專利權）人: 長沙理工大學
• 主分類號: C21C7/06
• 分類號: C21C7/06
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 魏娟

技術領域

本發明為一種煉鋼脫氧劑及其制備方法，特別涉及一種多元鋁鐵合金脫氧劑及其制備方法，屬于冶煉技術領域。

背景技術

鋼在冶煉過程中，在冶煉末期，化學成分合格后，在出鋼前，必須添加脫氧劑進行脫氧，降低鋼的脆性，提高鋼的塑性和強韌性。傳統的方法是用鋁作為脫氧劑。鋁的密度低，加入鋼鐵熔液中易上浮，脫氧效果較差。鋁鐵脫氧劑的密度高、成本低、脫氧效果好，由此逐步代替了傳統的鋁脫氧劑。脫氧劑是煉鋼工藝過程中必須加入的一種輔助爐料。當前脫氧劑種類繁多，最古典的是純鋁，此外還有硅鐵、錳鐵、硅鈣及硅鋁鐵等。出鋼期的終脫氧，多數還是插入純鋁或投入硅鋁鐵。目前復合脫氧是一種發展動向。為了提高鋼液脫氧效果，中國發明專利CN1394967公開了一種純鋁鐵復合脫氧劑及其生產工藝，它包括以下重量配比的組分鋁30-70％，鐵70-30％。其生產工藝步驟是：(1)采用化鋁爐技術，先將高純度鋁熔化；(2)將熔化后的鋁溶液澆鑄到圓錐臺狀或梯形臺狀或三角形臺狀模具中成型，繼續對模具加熱，使之處于液態；(3)迅速按比例加入預熱的純鐵粒或鐵條；(4)輕微振動模具，使鐵粒或鐵條均勻地分散在鋁液中固化后形成鋁鐵組合物，最終使產品比重達到2.8g/cm³～6.8g/cm³。中國發明專利CN1434134還公開了用于煉鋼鋼水終脫氧的鋁鐵合金及其制備方法，涉及煉鋼鋼水終脫氧的脫氧劑，尤其是鋁鎮靜鋼鋼水終脫氧的脫氧劑及其制備方法。鋁鐵合金的重量百分組成為鋁40-44％，鐵54-59％和少量雜質。制備方法是備料、配料、熔煉、澆鑄和冷卻控制。其中熔煉包括有鋼鐵料熔化、加氧化劑脫碳、脫硅、脫磷，加脫硫劑脫硫，加還原劑脫氧與還原，加造渣劑造渣，加鋁熔煉、攪拌、除渣、控溫出爐8個步驟。該發明在備料時將各種金屬原料在入爐前先預熱，在熔煉過程中增加了脫磷、脫硫步驟及控溫出爐步驟，熔煉出的鋁鐵合金具有有害雜質少、脫氧能力強與不易粉化的特點，粉化期大于6個月，能廣泛用于煉鋼尤其是鋁鎮靜鋼終脫氧。中國發明專利CN1442492還公開了一種錳鋁復合脫氧劑，是一種用于煉鋼鋼水終脫氧的錳鋁復合脫氧劑。它的具體成份及重量百分比含量為：鋁2-19％，錳36-59％，余量為鐵及其它物質，所述的其它物質中的碳為≤3％，硅≤20％，磷≤1％，硫≤1％。該發明與氧的親和力大，脫氧能力強。脫氧產物不熔于鋼水并易于排除，即使呈夾雜物的形式滯留于鋼中時對鋼的性能危害也十分小，對一些鋼種有細化晶粒的作用。除脫氧外還能降低鋼中的其它雜質的含量或減弱其有害影響。中國發明專利CN1456689還公開了一種鋁鎂鐵合金脫氧劑，該鋁鎂鐵合金脫氧劑包括有鋁、鎂、鐵元素，其化學成分(重量％)為：Al 40～95％，Mg 5～20％，余量為Fe。與現有技術相比，該發明的有益效果是：將鋁、鎂、鐵一起制成合金后，可以直接加入到鋼液中，制備成本低又易于生產，同時又具有很強的脫硫能力，即提高了鋼材質量，又提高了經濟效益。中國發明專利CN1153217還公開了一種鋁錳硅復合脫氧劑生產工藝，是一種煉鋼過程中所需的添加劑，其特點是利用貧錳礦在直流電爐中將其冶煉成硅錳合金，即為母合金，再將母合金放入直流鋼包爐中添入輔料：硅鐵、廢鋼、鋁等，經過精煉，即得本發明所稱的鋁錳硅復合脫氧劑，該發明的優點是：產品低磷、成分適當、不粉化，在煉鋼中使用本發明，可減少鋼中夾雜物總量，而且可控制夾雜物性質。中國發明專利CN1160087還公開了一種稀土鋁錳合金。該合金中各元素的組分為（重量百分比）∶18~28%Al, 25~35%Mn, 0.1~3.0%Xt, 0.5~1.5%Si, 0.6~2.0%C, 0.01~0.1%P, 0.001~0.01%S, 0.02~0.5%Cu, 0~3.0%Sb, 26.89~55.769%Fe。該合金用于替代純鋁為煉鋼脫氧劑的作用，并且具有金屬添加劑、脫硫的作用。能提高改善鋼的內在質量，該合金與純鋁脫氧相比，在單位當量鋁相同的情況下，其效果比純鋁提高近一倍。中國發明專利CN1030096還公開了一種煉鋼用復合脫氧劑，由硅—鋁—鐵三種金屬成份構成，可以取代鋁鐵脫氧劑和純鋁脫氧劑，克服了鋁鐵脫氧劑和純鋁脫氧劑的粉化，燒損嚴重，鋁鐵金屬結構不合理，鋁消耗量大的缺點，特別適用于冶煉含硅普通鎮靜鋼，含硅低合金鋼的冶煉過程中的脫氧。中國發明專利CN1160085還公開了一種用礦石直接生產硅鋁鋇鈣鐵合金（煉鋼脫氧劑、脫硫劑、變性劑）的方法。采用鋁土礦、石英砂、粘土、重晶石、煤、紙漿作原料，經配料后造球、烘干，然后以48-52V低電壓大電流在礦熱爐中冶煉以獲得成分為Al：30±2%、Si：20±2%、ba：5±1%、Ca：1±0.2%、余量為Fe的硅鋁鋇鈣鐵合金。該發明工序簡單，生產出的產品成分穩定，生產成本比現有技術的二步法可降低35％，減少設備投資近二分之一，減少勞力投入五分之二。中國發明專利CN1040059煉鋼脫氧劑硅鋁鐵生產的新方法，該發明是煉鋼用脫氧劑硅鋁鐵（含Si20-23%，Al45~50%）的生產新方法。該方法是將所用原料按照鋁－硅鐵－生鐵的順序和需要量加入熔煉爐（石墨坩堝或鎂砂玻璃水打結坩堝）內，使用燃料而不使用電力進行加熱熔煉。待全部爐料熔清后，充分攪拌，溫度達1075-1150℃時，再加入一定量的強化劑，5-10分鐘后即可澆注為成品硅鋁鐵。中國發明專利CN1052901還公開了用堿土金屬生產新型復合脫氧劑硅鋁鋇鐵合金，硅鋁鋇鐵合金是一種新型的復合脫氧劑。該合金主要用于煉鋼生產的脫氧與合金化。使用該合金脫氧與合金化，不僅降低鋼中夾雜物總量，改變夾雜物形狀，尺寸和分布提高鋼的質量，而且能1:1的代替硅鋁鐵合金，1:2.1的代替金屬鋁，可大大降低鋁的使用量，使鋼的生產成本下降。中國發明專利CN101555539還公開了一種用于煉鋼生產使用的鋁鈣鐵復合脫氧劑及其制備方法。其鋁鈣鐵復合脫氧劑化學成分(重量比)為：石灰石粉25～35％，鋁屑35～ 50％，釘屑20～30％，粘土粉0.3～2％，工業淀粉3～8％，液體水玻璃4～7％。其制備方法是：首先將上述原料中的石灰石粉、粘土粉、工業淀粉預混合均勻制成粉料備用，再按上述原料按重量的百分比稱量后，先將釘屑和鋁屑加入液體水玻璃，攪拌2～3分鐘后，再加入經過預混合的粉料，經過碾輪式混砂機攪拌3～4分鐘后達到充分混合、成型、干燥、包裝。其優點是：脫氧效果好，有效地解決鋼水脫氧時鋁的收率不穩定和連鑄中間包水口絮流的問題，凈化鋼水的作用明顯。中國發明專利CN101906509A還公開了一種煉鋼用鋁鈣鐵脫氧劑，該脫氧劑是由金屬鋁粉、金屬鈣粉和金屬鐵粉等粉劑組合構成的球形狀的組合物，該組合物的組合成分及其形狀大小，以及成球后形狀，使得該脫氧劑具備如下特點：金屬鋁粉、金屬鈣粉及金屬鐵粉壓制成球，制備方法簡便；成品強度高，直接進入鋼廠高位料倉使用；成品比重大，具備強還原能力，對鋼水脫氧能力強，與同類脫氧劑相比，鋼水總氧含量低；脫氧產物相互聚積長大，上浮快；鋼中夾雜物含量減少，同時可使夾雜物變性；鋼水澆鑄時流動性好。中國發明專利CN102181606A還公開了一種稀土鋁錳鈣鐵合金及其生產方法，該合金的成分重量百分數為：鋁Al：40～70％，Mn：5～20％，RE：1～10％，Ca：1～3％；其它殘余元素重量不大于5％，余量為Fe；所述RE是指稀土鈰Ce、鑭La或含有至少Ce、La中的一種的混合稀土，在混合稀土中Ce、La的含量不少于90％；所述其它殘余元素是指在合金冶煉過程中混入的碳、硫、磷、硅元素。制備工藝流程為：選料配料-裝料-融化-除渣-澆筑-稱量-成品入庫。優點在于，實現了脫氧效果強、功能元素收得率高、在鋼液中產生的夾雜物顆粒大容易去除的稀土鋁錳鈣鐵合金，它既是強脫氧劑，又是合金的添加劑，又可當成中間合金使用。中國發明專利CN102181755A還公開了一種低鈣鋁錳鐵合金及其制備方法，屬于煉鋼脫氧劑技術領域。該合金的成分重量百分數為：鋁Al：30～70％，Mn：2～30％，Ca：1～10％；其它殘余元素重量不大于4％，余量為Fe；所述其它殘余元素是指在合金冶煉過程中混入的碳、硫、磷、硅元素。制備工藝流程為：選料配料-裝料-融化-除渣-澆筑-稱量-成品入庫。優點在于：實現了脫氧效果強、功能元素收得率高、在鋼液中產生的夾雜物顆粒大容易去除的低鈣鋁錳鐵合金，它既是強脫氧劑，又是合金的添加劑，又可當成中間合金使用。中國發明專利CN101054614還公開了鋁錳鐵復合脫氧劑，它包含有鋁、錳、鐵和不可避免的雜質，其重量百分組成是：鋁31～39％，錳1～9％，余量為鐵和雜質。該發明的鋁錳鐵復合脫氧劑其比重較純鋁、鐵芯鋁和一些鋁含量高的脫氧劑的比重大，更利于穿透渣層深入鋼液內部熔化脫氧，同時脫氧劑中有錳的存在，提高了鋁的熔解度，增強了脫氧能力，優化了脫氧效果；其熔點較高，因此合金燒損少，收得率高；其錳含量低，價格低廉，可有效降低煉鋼脫氧成本；脫氧產生的低熔點復合脫氧產物較其它脫氧產物更易于上浮，從而最大限度減少鋼中夾雜物的含量，明顯改善鋼的內在質量，而且在連鑄中可減少水口結瘤的傾向。中國發明專利CN1693486還公開了一種煉鋼用復合脫氧劑——硅鋁鋇鈣錳鐵合金及其制備方法，屬于煉鋼技術領域。所述的煉鋼用復合脫氧劑的化學成分(重量％) 為：Si 10～35％，Al 5～15％，Ba 4～14％，Ca 4～14％，Mn 2～10％，余量為Fe和不可避免的雜質。其制備方法是：采用中頻爐或工頻爐，取一定配比的廢鋼和3/2的鋁錠放入爐底，然后加硅鋇合金、硅鈣合金、中碳錳鐵、硅鐵合金，待全部熔化后再加入剩余鋁錠，經充分攪拌、熔融后出爐，即可制得所需化學成分的煉鋼用復合脫氧劑——硅鋁鋇鈣錳鐵合金。該脫氧劑具有比重大(3.5～4.5g/cm3)，熔點低(1050～ 1200℃)，結晶細致、堅硬，尤其是在冶煉低合金結構鋼和碳素鋼時使用該復合脫氧劑，能有效地提高鋼材的綜合性能。中國發明專利CN1900326還公開了一種鐵芯鋁鐵復合脫氧劑，其特征在于在由鋁85-95％，鐵5-15％構成的鋁鐵混合組分中含有35-45％的金屬鐵芯。它將現有的鋁鐵合金中的部分鐵減去，使之不與鋁熔入一體，而以鐵芯的方式夾入鋁鐵合金中，既克服了單純金屬鋁作為脫氧存在的比重輕，難于沉入鋼水中，脫氧效果差等不足，同時又有效克服了現有鋁鐵合金脫氧劑存在的熔點高，熔速低，冶煉成本高，易氧化生銹等不足，另本發明之脫氧劑可提高其在鋼水中的脫氧效果，且脫氧后形成的氧化物與鋼液的潤濕性差，界面張力大，易于上浮至渣中排出，與純鋁比較，可降低30-50％的鋁耗，改善鋼的內在質量，降低煉鋼生產成本。中國發明專利CN1928126還公開了一種鈣鋁脫氧劑及其制備方法。原料為由石灰石礦石燒制成含量為80％以上的CaO塊體和含量為90％以上的金屬鋁，其重量份配比為20-50∶15-35；將CaO塊體和金屬鋁在中頻感應爐中冶煉，得到CaO基溶體后經冷卻得到成品，其成品的化學成分含量為Ca5-35％，Al5-50％，其成品與水的密度為3-4∶1。該發明具有強脫氧脫硫性能，能在鋼水中改善脫氧產物形態，生成多元渣系，易于排出，潔凈鋼液，同時減少澆注水口結瘤程度，改善鋼的性能，提高鋼的塑性。