CN102952922B - 一种镁脱氧剂及其生产方法和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种镁脱氧剂及其生产方法和使用方法，该镁脱氧剂主要由70％～80％的氧化镁粉和20％～30％的碳粉所组成。其生产方法包括：(1)按配比称取氧化镁粉、碳粉和镍粉；(2)将原料粉末与粘结剂在混料机中混合2～4小时；(3)压制成块后再进行破碎，筛选出粒径3～5mm的颗粒进行烘干后包装待用。其使用方法包括(1)将脱氧剂加入到RH料仓；(2)分2～5批次加入真空室，加入量为每吨钢2～5kg，并将提升氩气的流量控制在130～150NM3/h；(3)加入脱氧剂后，循环时间控制在6～8min。本发明镁脱氧剂制造成本低、工艺简单、无污染，采用本发明可有效对钢液进行深脱氧，且使用安全，镁收得率高，同时还可改善夹杂物的性质和形态。
Description
技术领域
本发明属于炼钢精炼技术领域，尤其涉及一种镁脱氧剂及其制备方法和在RH处理过程中的添加使用方法。
背景技术
随着用户对钢材质量要求越来越严格，为能适应高强度、高寿命、耐腐蚀、恶劣条件工作的需要，就必须大力提高钢水的纯净度。钢中总氧含量越低，非金属夹杂物数量越少、尺寸越小，分布越均匀，则钢的纯净度水平就越高，综合性能就越好，用途就越广泛，使用寿命就越长。镁具有较强的脱氧能力，镁对钢液具有很好的脱氧效果，其脱氧产物排除速度快，生成的夹杂物的性质和形态得到改善，夹杂物基本呈球形，尺寸细小且均匀分布在钢中。经镁处理的钢其强度、冲击韧性、耐疲劳、耐磨性和各向异性等力学性质得到明显改善。但是由于金属Mg在炼钢温度下的蒸汽压高达2.038MPa，使得加镁的安全性和利用效率成为需要解决的问题。
专利《铝镁铁系多元合金炼钢脱氧剂》(申请号：200710158145.4，公开号：CN101435008)公开了一种含镁脱氧剂，其化学成分(重量％)为：铝：30％～35％，镁：10％～15％，硅：1％～5％，钙：5％～10％，锶：5％～10％，铈：0.1％～2％，余量为Fe。该脱氧剂具有较强的脱氧能力，而且由于熔点低、比重大、对钢液有较强的穿透能力，能有效地去除气体和改变非金属夹杂物，有助于钢质量的进一步提高。但是，该脱氧剂加入钢液后，由于镁的饱和蒸汽压高，气化后的镁蒸汽只有很少量溶解到钢液中，因此，导致镁的收得率不稳定。另外，合金中的镁含量较低，也较难发挥镁的强脱氧能力。
专利《一种镁铝铁合金及其制备方法》(申请号：200810226501.6，公开号：CN101418365)公开了一种含镁脱氧剂，其化学成分(重量％)为：镁：3％～15％，铝：30％～60％，其余为铁。该脱氧剂制作过程是，先在感应炉的底部加入总铝量的25％～35％；然后镁锭全部放入感应炉内；再加入余下的65％～75％铝块，最后加入全部的金属铁或废钢。其特点是，不需要冶炼中间合金、缩短流程，直接生产镁铝铁合金，且不加任何保护渣，是通过合理布料、严格控制升温制度实现合金冶炼，便于生产。此种铁合金使用时，直接加入钢液中即可，加入之后，可把原来链状脱氧产物变成粒状脱氧产物，脱氧的效率更高。但是，该脱氧剂加入到钢液后同样存在气化后的镁蒸汽只有很少量溶解到钢液中的缺点，最终导致镁在钢中的收得率较低。
专利《铝镁铁合金脱氧剂》(申请号：CN03133368.0，公开号：CN1456689)公开了一种含镁脱氧剂，其化学成分(重量％)为：镁：5％～20％，Al：40％～95％，余量为Fe。有益效果是：将铝、镁、铁一起制成合金后，可以直接加入到钢液中，制备成本低又易于生产，同时又具有很强的脱氧能力，既提高了钢材质量，又提高了经济效益。但是，该脱氧剂加入到钢液后同样存在气化后的镁蒸汽只有很少量溶解到钢液中的缺点，不能有效的将镁加入到钢液内部，最终导致镁在钢中的收得率较低。
如上所述，现有含镁脱氧剂的制作和使用过程都存在一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种在RH处理过程中，利用真空及高温条件，反应生成镁，直接对钢液进行脱氧的含氧化镁及还原剂的脱氧剂及其生产方法和使用方法。
本发明镁脱氧剂主要由氧化镁粉和碳粉所组成，其含量重量百分比为70％～80％的氧化镁粉，20％～30％的碳粉。本发明还原剂采用碳粉，不采用强还原剂如：Al，是为了保证加入真空室的脱氧剂不发生瞬间反应，而导致被还原出的镁不能进入到钢液中即蒸发掉。
为增强脱氧效果，本发明镁脱氧剂中还含有一定量的镍粉，其含量不大于氧化镁粉和碳粉总重量的20％。脱氧剂中加入镍粉，是为了保证脱氧剂加入到钢液中在其周围出现富镍钢液，提高镁的溶解度，还可以提高脱氧剂比重，使其易于进入钢液。在RH真空室内的高温及真空条件下，碳可以将氧化镁还原为镁，通过增加RH内钢液循环流量，脱氧剂颗粒由下降管上方的漩涡被卷入钢液，并随钢液进入钢包中。这样，可显著提高镁的收得率。
本发明所述的氧化镁粉、碳粉和镍粉的粒度为120～400目，以利于氧化镁粉、碳粉和镍粉均匀分散，粒度过小，则会增加加工成本。本发明所述氧化镁粉、碳粉和镍粉的纯度应大于98％。这有利于反应进行和降低杂质污染钢液。
本发明镁脱氧剂的生产方法包括以下步骤：(1)按所述重量百分比称取满足粒度和纯度要求的氧化镁粉、碳粉和镍粉；(2)将原料粉末与粘结剂在混料机中混合2～4小时，以保证充分混匀，又避免人力、物力消耗；(3)用对辊压力机压制成块，压块粒径为10～30mm；(4)将压制好的块进行破碎，筛选出粒径为3～5mm的颗粒作为成品脱氧剂，粒径太小容易被吸入RH排气系统，太大不易被卷入到钢液内部；(5)将筛选出的成品脱氧剂烘干、包装待用，烘干温度在130～160℃之间，烘干时间为2～4小时，使有机成分快速挥发，同时排出微量水分。
本发明镁脱氧剂生产方法所使用的粘结剂为羧甲基纤维素，加入量为物料总量的1％～4％。
本发明镁脱氧剂的使用方法包括以下步骤：(1)将脱氧剂加入到RH料仓；(2)RH处理过程中，分2～5批次，通过合金溜槽将脱氧剂加入真空室，以保证脱氧剂均匀被卷入钢中，分批加脱氧剂时，待前一批料反应结束后，再加入后一批料，脱氧剂的加入量为每吨钢2～5kg，在加第一批料的同时，将提升氩气的流量控制在130～150NM3/h，以保证脱氧剂均匀地由下降管进入钢包；(3)加入脱氧剂后，循环时间控制在6～8min，以保证脱氧剂与钢液充分反应。
本发明的基本思想在于采用能耗低、镁收得率高、易于加工、污染小的制作方法，生产一种复合脱氧剂。在大气压条件下，氧化镁和碳反应进行所需温度在1800℃以上，而在真空条件下，在1200℃以上，氧化镁和碳就可以进行反应，生成金属镁和一氧化碳。可见氧化镁在真空中还原具有很大的优越性。本发明也正是利用这一特点，开发了一种脱氧剂及其加入方法，从而保证将镁加入到钢液中。
本发明脱氧剂制造成本低、工艺简单、不污染环境，采用本发明技术可有效利用镁对钢液进行深脱氧，且使用安全，在对钢液进行深脱氧的同时，还可改善夹杂物的性质和形态。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1：
(1)按以下的重量百分比称量出以下原料：氧化镁粉70％，碳粉30％，镍粉含量为氧化镁粉和碳粉总重量的10％，所述氧化镁粉、碳粉和镍粉的粒度为120目；
(2)将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合，混合时间为2.5小时，粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占物料总量的2％；
(3)采用对辊压力机压制成块，对辊压力机的压力600Kg/cm2，块体粒径为10mm；
(4)对压制好的压块进行破碎，筛选出粒径为3-5mm颗粒作为成品脱氧剂；
(5)对筛选出的产品烘干、包装后待用。烘干温度为150℃，烘干时间为2小时。
实施例2：
(1)按以下的重量百分比称量出以下原料：氧化镁粉80％，碳粉20％，镍粉含量为氧化镁粉和碳粉总重量的15％，所述氧化镁粉、碳粉和镍粉的粒度200目；
(2)将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合，混合时间为3小时，粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占总物料总量的3％；
(3)采用对辊压力机压制成块，对辊压力机的压力600Kg/cm2，块体粒径为20mm；
(4)对压制好的压块进行破碎，筛选出粒径为3-5mm颗粒作为成品脱氧剂；
(5)对筛选出的产品烘干、包装后待用，烘干温度为135℃，烘干时间为2.5小时。
实施例3：
(1)按以下的重量百分比称量出以下原料：氧化镁粉70％，碳粉30％，所述氧化镁粉和碳粉的粒度270目；
(2)将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合，混合时间为3.5小时，粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占总物料总量的3.5％；
(3)采用对辊压力机压制成块，对辊压力机的压力750Kg/cm2，块体粒径为30mm；
(4)对压制好的压块进行破碎，筛选出粒径为3-5mm颗粒作为成品脱氧剂；
(5)对筛选出的产品烘干、包装后待用。烘干温度为145℃，烘干时间为3小时。
实施例4：
(1)按以下的重量百分比称量出以下原料：氧化镁粉80％，碳粉20％，所述氧化镁粉和碳粉的粒度325目；
(2)将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合，混合时间为3.7小时，粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占总物料总量的3.9％；
(3)采用对辊压力机压制成块，对辊压力机的压力730Kg/cm2，块体粒径为25mm；
(4)对压制好的压块进行破碎，筛选出粒径为3-5mm颗粒作为成品脱氧剂；
(5)对筛选出的产品烘干、包装后待用，烘干温度为140℃，烘干时间为4小时。
在RH处理过程中将上述实施例的脱氧剂加入到钢中，RH操作工艺及使用结果见下表：
由上表可见，本发明脱氧剂具有较好的脱氧效果，且同时钢中夹杂物均为细小弥散分布的球形夹杂，使之无害化。
Claims (1)
1.一种镁脱氧剂的使用方法，其特征在于，所述镁脱氧剂主要由氧化镁粉和碳粉所组成，其含量重量百分比为70％～80％的氧化镁粉，20％～30％的碳粉，所述氧化镁粉和碳粉的粒度为120～400目，所述氧化镁粉和碳粉的纯度大于98％，还含有镍粉，其含量小于氧化镁粉和碳粉总重量的20％，所述镍粉的粒度为120～400目，所述镍粉的纯度大于98％，所述镁脱氧剂的生产方法，包括以下步骤：(1)按配比称取满足粒度和纯度要求的氧化镁粉、碳粉和镍粉；(2)将原料粉末与粘结剂在混料机中混合2～4小时；(3)用对辊压力机压制成块，再将压制好的块进行破碎，筛选出粒径为3～5mm的颗粒进行烘干后包装待用；所述的粘结剂为羧甲基纤维素，其加入量为总物料总量的1％～4％；所述烘干的温度为130～160℃，烘干时间为2～4小时；所述镁脱氧剂的使用方法，包括以下步骤：(1)将脱氧剂加入到RH料仓；(2)RH处理过程中，分2～5批次，通过合金溜槽将脱氧剂加入真空室，脱氧剂的加入量为每吨钢2～5kg，在加第一批料的同时，将提升氩气的流量控制在130～150Nm3/h；(3)加入脱氧剂后，循环时间控制在6～8min。
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