CN102127617B

CN102127617B - 硅铝钙镁合金及其制备方法和用途

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Publication number: CN102127617B
Application number: CN2011100047019A
Authority: CN
Inventors: 刘治国; 秦菲; 魏巍
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-11
Filing date: 2011-01-11
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2031-01-11
Also published as: CN102127617A

Abstract

本发明提供一种用于炼钢脱氧的硅铝钙镁合金，由以下重量百分比的成分组成：硅(Si)10-30％，铝(Al)5-25％，钙(Ca)5-25％，镁(Mg)3-15％，碳化硅(SiC)5-20％，余量为铁及不可避免杂质，用于炼钢脱氧时下料无烟雾，不堵口、不结瘤，脱氧速度明显提高，且合金回收率高，从而节省能源消耗，对环境无害，提高钢产品质量，降低炼钢成本。本发明还提供硅铝钙镁合金的制备方法和用途。

Description

硅铝钙镁合金及其制备方法和用途

技术领域

本发明涉及一种复合脱氧剂，尤其涉及一种用于炼钢脱氧用的硅铝钙镁合金及其制备方法，属于冶金领域。

背景技术

“出钢精炼”是现代炼钢生产的重要环节。在氧化性钢液的出钢过程中，添加特定物质，可实现脱氧、脱硫、去除钢中的夹杂物等功能；同时还有利于提高合金收得率。搞好出钢精炼环节，对于减轻炉外精炼负荷，提高钢的内在质量和降低生产成本意义重大。

出钢添加剂的研究，已受到广泛重视。传统的出钢添加剂，多为以石灰、萤石为主的简单合成渣脱硫剂。由于高熔点纯物质进行机械混合而成，合成渣的成渣速度慢、利用率低、钢水温降大，效果不理想。近来有厂家使用多元复合脱氧剂(Si-Al-Ca-Ba等)，或用含一定量电石的合成渣。如专利号为ZL03111473.3的专利公开了一种用于炼钢脱氧和合金化的硅钡钙锰铁合金，该合金可使钢液脱氧和合金化一步完成，同时也具有一定的脱氧和脱硫效果，但该合金在使用中的脱氧和脱硫能力有待提高，所冶炼的钢中存在较多的杂质，钢材的机械性能也有待提高。

为了改进上述缺陷，专利号为200510080307.8的专利公开了一种硅钡钙锰镁铁合金及其制备方法和用途，其是由以下重量百分比的成分组成的：硅20-60％，钡5-35％，钙1-16％，镁1-16％，锰1-50％，余量为铁及不可避免杂质。

然而这些现有的合金虽然在氧化性钢液的预脱氧方面取得了较好的效果，例如改善了氧化物夹杂的去除条件，但不能在脱氧的同时实现对钢液的脱硫，且脱氧速度慢，从而能源消耗较高，并且部分会造成堵口、结瘤等问题，使得产品质量下降，并且合金回收率不高，使得合金消耗量大，成本高。并且现有的合金在下料时会产生较大的烟雾而污染环境。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种传统合金脱氧剂的最佳替代品，实现脱氧、脱硫、夹杂物去除三者联动反应，产品具有净化钢液、快速脱氧，同时脱硫的特点。

本发明所要解决的技术问题是通过以下技术途径实现的：

一种用于炼钢脱氧的合金，由以下重量百分比的成分组成：硅(Si)1-60％，铝(Al)1-35％，钙(Ca)1-35％，镁(Mg)1-30％，碳化硅(SiC)1-30％，余量为铁及不可避免杂质。

优选为硅(Si)10-30％，铝(Al)5-25％，钙(Ca)5-25％，镁(Mg)3-15％，碳化硅(SiC)5-20％，余量为铁及不可避免杂质。

更优选为硅(Si)22-28％，铝(Al)7-12％，钙(Ca)12-18％，镁(Mg)4-8％，碳化硅(SiC)6-10％，余量为铁及不可避免杂质。

最优选为硅(Si)24-25％，铝(Al)8-9％，钙(Ca)14-15％，镁(Mg)5-6％，碳化硅(SiC)7-8％，余量为铁及不可避免杂质。

所述的不可避免杂质为硫(S)、磷(P)，其重量百分比优选硫≤0.10％，磷≤0.05％。

本发明合金通过调整适当的元素比例，能够降低钢中的自由氧，充分去除钢液中的脱氧夹杂，使残留夹杂变性。

Si是基本的脱氧元素，若其含量低于10％，则该合金的脱氧能力不足，而若其含量高于30％，则使得该合金的比重过小，优选在22-28％。

Al在钢液内下沉过程中可逐渐与氧反应，在脱氧的同时减少了氧化铝的集积，提高铝的收得率。其含量在5-25％，尤其7-12％较为适宜。

Ca是该合金中的强脱氧元素。当其与上述的Si等强碱性化合物复合预熔方式，实现了沉淀脱氧和扩散脱氧的有机结合，彻底改变了传统脱氧剂反应不充分，脱氧产物滞留于钢液中，严重影响钢液的内在质量的问题，同时还实现了夹杂变性。并且Ca可以起到调酸碱的作用。Ca含量低于5％，则该合金的脱氧能力不足，而其含量高于25％，虽然能提高该合金的脱氧能力，但同时也使该合金的生产成本升高，优选在12-18％。

Mg化学活性强，与钢中的氧和硫的结合能力很强，能形成稳定的化合物，其反应浮动大，造渣快，起到了脱氧提速的作用。

在以往的合金中Si含量多则粘度大，而SiC可以用来调整粘度，提高脱氧效果。

本发明的用于炼钢脱氧的合金其制备所用到的原料可选用以下矿石：硅石(SiO₂＞98％)，碳化硅(SiC＞88％)，白云石(MgO＞16％)，高纯镁砂(MgO＞95％)，铝石(Al₂O₃＞85％)，石灰石(或工业石灰)(CaCO₃＞85％)，钢屑(或铁矿粉)等。

本发明合金可采用常规的碳还原法或重熔法制备。所述碳还原法时将原料按比例投入矿热炉中还原冶炼而成，还原剂为煤和焦碳。所述重熔法是将原料在中频电炉中加热重熔而成。

本合金作为炼钢脱氧剂时，加入法与现有的硅钙钡类、硅铝钙钡类脱氧剂类似，出钢量五分之一时开始加入，随钢液流出，最后在出钢总量五分之四时全部加完。加入量一般为1.5-2kg/吨钢。

本发明合金与现有合金脱氧剂相比，采用了脱氧金属与渣预熔的形式，改质剂熔点低、成渣快；同时，脱氧产物自然成渣。完全不同于以石灰等高熔点物质主配置的合成渣。由于硅铝钙镁复合脱氧剂成渣迅速，对钢液脱氧充分，为出钢过程的脱硫提供了条件，并为后续炉外精炼的深度脱硫打下了良好的基础。并且具有不堵口、不结瘤，熔点低，结晶细致，坚硬等优点，能改变钢中杂质分布，改善钢水流动性，提高钢质机械性能且能明显提高合金回收率，减少合金消耗量，提高钢产品质量，能源消耗低，是传统合金脱氧剂的最佳替代产品。

具体实施方式

实施例1

取硅石(SiO₂＞98％)300kg，碳化硅(SiC＞88％)300kg，高纯镁砂(MgO＞95％)120kg，铝石(Al₂O₃＞85％)300kg，石灰石(CaCO₃＞85％)220kg，钢屑20kg混匀后加入中频电炉内经40-70分钟冶炼化料，在1700℃下冶炼110分钟，经除渣出炉即得。

所得产品由河南省地矿局地勘一院岩矿检测中心进行检测，如表1所示

表1

检测项目与参数	检测方法依据	主要检测仪器
			SiO2	GB/T14506.3-1993	高温炉
S	GB/T14506.13-1993	滴定管
			SiC		高温炉
TiO2	DZG93-02	比色计
			CaO	GB/T14506.5-1993	滴定管
P	GB/T14506.9-1993	比色计
			MgO	DZG93-05	滴定管
Al	GB/T14506.4-1993	滴定管

其各组分的百分含量为：硅(Si)24％，铝(Al)8％，钙(Ca)14％，镁(Mg)5％，碳化硅(SiC)7％，硫(S)0.06％，磷(P)0.025％，余量为铁。熔点≤1320℃，熔速(1600℃)≤50S，粘度(1500℃)≤1pa.s。

实施例2

取硅石(SiO₂＞98％)280kg，碳化硅(SiC＞88％)280kg，高纯镁砂(MgO＞95％)100kg，铝石(Al₂O₃＞85％)350kg，石灰石(CaCO₃＞85％)250kg，钢屑20kg混匀后加入中频电炉内经40-70分钟冶炼化料，在1700℃下冶炼110分钟，经除渣出炉即得。

所得产品由河南省地矿局地勘一院岩矿检测中心进行检测，同实施例1。其各组分的百分含量为：硅(Si)22％，铝(Al)12％，钙(Ca)18％，镁(Mg)4％，碳化硅(SiC)6％，硫(S)0.07％，磷(P)0.025％，余量为铁。熔点≤1320℃，熔速(1600℃)≤50S，粘度(1500℃)≤1pa.s。

实施例3

取硅石(SiO₂＞98％)330kg，碳化硅(SiC＞88％)330kg，高纯镁砂(MgO＞95％)150kg，铝石(Al₂O₃＞85％)250kg，石灰石(CaCO₃＞85％)200kg，钢屑20kg混匀后加入中频电炉内经40-70分钟冶炼化料，在1700℃下冶炼110分钟，经除渣出炉即得。

所得产品由河南省地矿局地勘一院岩矿检测中心进行检测，同实施例1其各组分的百分含量为：硅(Si)28％，铝(Al)7％，钙(Ca)12％，镁(Mg)8％，碳化硅(SiC)10％，硫(S)0.07％，磷(P)0.025％，余量为铁。熔点≤1320℃，熔速(1600℃)≤50S，粘度(1500℃)≤1pa.s。

试验例本发明合金用于炼钢的应用效果

一、试验材料

供试样品：本发明实施例1-3所制备的硅铝钙镁合金。

对照样品：现有的硅钙钡合金

冶炼钢种：Q195、Q235

二、试验方法和结果

在Q195或Q235上进行脱氧化实验。将供试品和对照品按每炉50kg、60kg、70kg(以对照品加入量为标准)分别加入炉中，试验结果如下：

表1Q195试验结果

表2Q235试验结果

在Q195或Q235对硅铝钙镁合金进行试验，采用了定氧测试递减法。第一炉加入量为(以硅钙钡加入量为标准)60kg，氩后氧量57.27ppm，第二炉加入量50kg，下渣过多，氩后氧达到74.5ppm，不理想。第三炉加入量70kg，氩后氧仅40.12ppm。第四炉恢复到60kg氩后氧与第一炉相同。

通过五炉的探索，发现每炉加入量60kg为宜。以60kg加入量后续进行试验，其氧含量均在54.47ppm或55.48ppm以下，完全能满足该钢种的要求。

使用实施例1-3的硅铝钙镁脱氧剂与原使用硅铝钙钡的炉次顺序抽出10炉，及氧硫含量对比如表3：

表3Q195钢原工艺生产两种材料情况对照表

从表1、表2、表3测试结果中看出本发明实施例合金的加入量及使用效果与现有的硅钙钡合金、硅铝钙钡合金类似甚至更优，比现有的合金出炉快两分钟。经实验室研究和工业试验的结果表明：采用硅铝钙镁复合脱氧剂的钢液，钢中全氧较常规工艺降低30％-60％。添加本发明实施例1-3的硅铝钙镁复合脱氧剂出钢后，炉渣以完全形式，并且颜色呈黄白色，渣面翻腾剧烈，泡沫化严重，在后续LF炉上具有相当好的理想效果。出钢过程中有大约20％-40％的脱硫率，并且后续LF的脱硫速度也较常规大。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。本专业技术人员理解，在本发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。

Claims

1.一种用于炼钢脱氧的合金，由以下重量百分比的成分组成：硅（Si）10-30%，铝（Al）5-25%，钙（Ca）5-25%，镁（Mg）3-15%，碳化硅（SiC）5-20%，余量为铁及不可避免杂质。

2.根据权利要求1所述的合金，由以下重量百分比的成分组成：硅（Si）22-28%，铝（Al）7-12%，钙（Ca）12-18%，镁（Mg）4-8%，碳化硅（SiC）6-10%，余量为铁及不可避免杂质。

3.根据权利要求2所述的合金，由以下重量百分比的成分组成：硅（Si）24-25%，铝（Al）8-9%，钙（Ca）14-15%，镁（Mg）5-6%，碳化硅（SiC）7-8%，余量为铁及不可避免杂质。

4.根据权利要求1-3任一项所述的合金，其中所述的不可避免杂质为硫、磷，其重量百分比为硫≤0.10%，磷≤0.05%。

5.权利要求1-3任一项所述的合金在炼钢中的用途，作为脱氧剂、脱硫剂。