CN108359910A

CN108359910A - 一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法

Info

Publication number: CN108359910A
Application number: CN201810161878.1A
Authority: CN
Inventors: 梁荣山; 张世平; 李学慧; 梁晨
Original assignee: Crude Fuel Production Service Branch Anshan Iron And Steel Industrial Group Co Ltd
Current assignee: Crude Fuel Production Service Branch Anshan Iron And Steel Industrial Group Co Ltd
Priority date: 2018-02-27
Filing date: 2018-02-27
Publication date: 2018-08-03
Anticipated expiration: 2038-02-27
Also published as: CN108359910B

Abstract

本发明涉及一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法，采用喂线重熔法，将碱土金属通过喂线机加入到液态铝铁合金中，制备铝基碱土复合净化剂合金；冶炼时，先将配好的炉料中的铝锭和废钢混合加入加热炉内熔炼成铝铁合金，然后用喂线机喂入碱土金属线，碱土金属线包括钡线、钙线，喂线顺序为先喂入钡线，钡线熔化后喂入钙线，喂线速度1‑5m/s，全部喂完后搅拌均匀除渣、出炉，喂线时液态铝铁合金温度控制在高于该合金熔点20～50℃；温度低于下限时，加热炉按10～20％负荷供电，温度高于上限时采用停电喂线作业方式。金属液浇注在铸铁锭模内，冷却凝固后脱模，破碎成规定规格的合金块即可。本发明碱土金属加入速度可控，碱土金属的收得率高。

Description

一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法

技术领域

本发明涉及炼钢脱氧净化技术领域，特别涉及一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法。

背景技术

由于钢液洁净度严重影响着钢的质量,因此近年来提出了洁净钢(超洁净钢)的概念。所谓钢的洁净度包括两方面:一是钢中非金属夹杂物含量；二是夹杂物的组成、形态、尺寸及分布。由于铝能有效地将钢液中的氧降到较低水平，一般用铝作为钢水的脱氧剂，特别是低碳、超低碳、低硅钢种。但是用铝脱氧后在钢中会形成大量的三氧化二铝，由于高熔点的三氧化二铝很难从钢中去除干净，在浇铸时极容易粘附在水口壁上引起水口堵塞从而中断浇铸过程。为了解决这个问题，一般采取对钢水进行钙处理措施，即向钢中加入一定的钙。钙处理主要作用是改变三氧化二铝及硫化物夹杂物的形态。经过钙处理以后三氧化二铝和二氧化硅等被转变成钙铝酸盐或钙硅酸盐，并与硫化物一起形成复合型夹杂物，并由高熔点的链条形夹杂物转变成低熔点的球形夹杂物，利于夹杂物的上浮去除，提高钢水纯净度，即解决了水口处结瘤堵塞，同时也改善了钢材性能。

通常是以喷射冶金或喂线方法将纯钙或其合金加入钢液内部，实现脱氧、脱硫、改变非金属夹杂形态、促进夹杂物上浮，净化钢液等冶金效果。但由于金属钙熔点低(843℃)，沸点低(1480℃)，密度小，在钢液中极易上浮到钢渣表面，与空气中的氧及渣液中的氧化物反应而烧损。故为减少损失，加入钢水时一般以含金属钙的包芯线形式加入，如CaSi包芯线(Ca28％32％)或CaFe包芯线(Ca约为30％，Fe约70％)和金属钙包芯线等。上述方法虽然能够满足一部分钢种精炼的技术要求，但其效果相对而言各有不足，这是因为喂Ca-Si线时会使钢水增硅，影响到钢的最终性能。使用金属钙不论是直接还是以包芯线形式加入，钢液都会产生严重沸腾，收得率较低。钢铁企业普遍用来处理低碳、超低碳、低硅钢种的Ca-Fe包芯线，钙的回收率基本在10～18％。钙损失大，效率低，使用成本高，浪费资源，污染环境。

中国专利CN200910010156.7披露了一种炼钢脱氧铝钙铁合金，其化学成分(重量％)为：含铝20％-70％,钙1％-40％,余量为铁或锰中的一种或两种及不可避免的杂质，由于一定量钙的加入在一定程度上改变三氧化二铝及硫化物夹杂物的形态，减轻了后续处理工序的负担，但是其不足之处，一是该合金中的钙元素含量受到限制，过高时投入钢水后会产生激烈沸腾、喷溅燃烧现象，合金密度减小，合金上浮烧损严重。二是合金一般采用重熔法生产，原料主要有金属钙、铝锭、废钢等，生产时先将铝锭和废钢熔化成铝铁合金然后采用压入或冲兑加入金属钙而成。由于钙属于活泼金属，氧化损失极大，因此无法生产高品位铁合金，一般钙含量只能达到个位数，且该合金所含碱土元素种类单一，无法实现多元素互补，所以其使用效果受到制约。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法，合金纯度高，碱土金属含量高，密度大，深脱氧、深脱硫,同时还能对夹杂物变性处理和细化钢晶粒度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法，采用喂线重熔法，将碱土金属通过喂线机加入到液态铝铁合金中，制备铝基碱土复合净化剂合金，包括以下具体步骤：

1)制线：将碱土金属制成直径为6～20mm碱土金属线；

2)配料：将铝含量≥98％的铝锭、废钢与碱土金属线根据产品化学成分要求以及每炉的用量进行配料，各种炉料按比例准确称量配好后待用；

3)冶炼：先将配好的炉料中的铝锭和废钢混合加入加热炉内熔炼成铝铁合金，然后用喂线机喂入碱土金属线，碱土金属线包括钡线、钙线，喂线顺序为先喂入钡线，钡线熔化后喂入钙线，喂线速度1～5m/s，全部喂完后搅拌均匀除渣、出炉，喂线时液态铝铁合金温度控制在高于该合金熔点20～50℃；温度低于下限时，加热炉按10～20％负荷供电，温度高于上限时采用停电喂线作业方式；

4)浇注：金属液浇注在铸铁锭模内，冷却凝固后脱模，破碎成规定规格的合金块即可。

所述的步骤2中碱土金属线还包括镁线、锶线中的一种或两种，镁线、锶线在钙线后喂入。

铝基碱土复合净化剂合金的化学成分重量百分比为：Al：15～60％、Ca：1～30％、Ba：1～45％、Mg：0～10％、Sr：0～10％，余量为Fe及杂质；杂质化学成分重量百分比含量：C≤0.05％；Si≤0.02％；Mn≤0.25％；Cr≤0.05％；Ni≤0.02％；P≤0.020％；S≤0.020％；Cu≤0.20％。

铝基碱土复合净化剂合金充分考虑组分构成、组元间相溶性、脱氧能力、脱硫能力、反应产物排除能力等。金属Ca、Ba、Mg、锶作为复合净化剂合金的主要元素，其原因是:

(1)由于Mg、Ca、Ba在高温下互溶,降低了镁、钙蒸汽压。Mg、Ca、Ba以合金形式加入钢液中,提高了每种元素Mg、Ca、Ba的作用和利用率。

(2)Mg、Ca、Ba元素与氧、硫亲和力强,它们均是极强的脱氧、脱硫剂(Ba的脱氧能力比Al高2个数量级)。Sr是固化钢中硫化物夹杂呈球状的元素。Ca、Mg、Sr密度小、沸点低、蒸汽压高，而Ba与三种相比密度大、蒸汽压低。

由MgO、CaO、BaO热力学数据得知其稳定性顺序为MgO＜BaO＜CaO；由MgS、BaS、CaS热力学数据得知,其稳定性顺序为MgS＜BaS＜CaS。当几种元素的比例合适时,则[O]、[S]含量可达到较低数值。如Ca、Ba、Mg形成合金时,可使[O]、[S]水平降到更低水平。而CaO、BaO、MgO又参与二次脱硫,防止钢液的回硫。

(3)同时使用Al、Ca、Ba、Mg元素提高了每个元素的脱氧和脱硫作用。按需要的方向改变合金的成分,可在大范围内调节脱氧、脱硫产物的熔点、密度等物化特性,以对夹杂物进行更深的变性处理。

(4)金属Ba熔点725℃，沸点1640℃，密度3.54g/cm³，是碱土金属中高沸点，高密度元素，在合金生产甚至在炼钢条件下，不会产生明显挥发，Ba提高合金中碱土金属的比例，可增大合金密度，降低合金蒸汽压，改善合金性能，使之具有更高的利用率和更好的性能。同时参与脱氧反应的元素越多所形成的脱氧产物熔点越低，颗粒越大，越易上浮排除，因此钢的清洁度也越高。在降低钢中夹杂物总量的基础上，复合合金还可优化夹杂物组成、形态、尺寸及分布，对提高钢质量具有至关重要的意义。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1)采用喂线方式加入碱土金属生产铝基碱土复合净化剂合金时，碱土金属由集中改为分散均匀加入，因此炉内反应较为平静，没有沸腾、喷溅、燃烧等现象。与传统的压入法、冲兑法相比，采用该方式加入碱土金属操作方便，加入速度可控，且碱土金属的收得率达到20～30％，损失大幅减少，有效地降低了合金生产成本。

2)该方法制备的合金含有多种碱土元素，可实现元素性能互补，最大限度地发挥其效能，且合金杂质含量较少，纯度高，密度大，具有深脱氧、深脱硫特点,同时还能对夹杂物变性处理、细化钢晶粒度和加速夹杂物的排除，特别适合冶炼洁净钢及低碳、超低碳、低硅钢种。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明：

以下实施例对本发明进行详细描述。这些实施例仅是对本发明的最佳实施方案进行描述，并不对本发明的范围进行限制。

实施例1

一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法，包括以下具体步骤：

1)配料：含铝98％重熔铝锭520Kg、废钢400Kg、金属钙78Kg，金属钡133Kg；

2)制线：将金属钙制成直径为10mm钙线、金属钡制成直径为10mm钡线；

3)冶炼：先将铝锭与废钢混合加入中频炉内熔炼成铝铁合金，然后用喂线机先喂入钡线，钡线熔化后喂入钙线，喂线速度2～3m/s，全部喂完后搅拌均匀除渣、出炉；喂线时液态铝铁合金温度控制在高于该合金熔点20～50℃；温度低于下限时，中频炉按10～20％负荷供电，温度高于上限时采用停电喂线作业方式；

实施例1的复合净化剂合金化学成分重量百分比为：Al：50％、Ca：5％、Ba：10％，余量为Fe及杂质。杂质化学成分重量百分比含量：C:0.05％；Si:0.02％；Mn:0.25％；Cr:0.05％；Ni:0.02％；P:0.020％；S:0.020％；Cu:0.10％。

实施例2

1)配料：含铝98％重熔铝锭465Kg、废钢270Kg、金属钙200Kg、金属钡200Kg、金属镁50Kg、金属锶60Kg；

2)制线：将金属钙制成直径为6mm钙线、金属钡制成直径为6mm钡线，金属镁制成直径6mm镁线，金属锶制成直径6mm锶线；

3)冶炼：铝锭与废钢混合加入中频炉内熔炼成铝铁合金，然后用喂线机先喂入钡线，钡线熔化后依次喂入钙线、镁线、锶线，喂线速度3-5m/s，全部喂完后搅拌均匀除渣、出炉；喂线时液态铝铁合金温度控制在高于该合金熔点20～50℃；温度低于下限时，中频炉按10～20％负荷供电，温度高于上限时采用停电喂线作业方式；

实施例2的复合净化剂合金化学成分重量百分比为：Al：45％、Ca：10％、Ba：15％，Mg：2％、Sr3％余量为Fe及杂质。杂质化学成分重量百分比含量：C:0.03％；Si:0.02％；Mn:0.2％；Cr:0.03％；Ni:0.010％；P:0.020％；S:0.015％；Cu:0.10％。

实施例3

1)配料：含铝98％重熔铝锭569Kg、废钢330Kg、金属钙111Kg、金属钡66Kg、金属镁50Kg；

2)制线：将金属钙制成直径为15mm钙线、金属钡制成直径为15mm钡线，金属镁制成直径15mm镁线；

3)冶炼：铝锭与废钢混合加入中频炉内熔炼成铝铁合金，然后用喂线机先喂入钡线，钡线熔化后同时喂入钙线、镁线，喂线速度1-3m/s，全部喂完后搅拌均匀除渣、出炉；为保证碱土金属的收得率达到最大和喂线顺利，喂线时液态铝铁合金温度控制在高于该合金熔点20～50℃；温度低于下限时，中频炉按10～20％负荷供电，温度高于上限时采用停电喂线作业方式；

实施例3的复合净化剂合金化学成分重量百分比为：Al：55％、Ca：5％、Ba：5％，Mg：2％余量为Fe及杂质。杂质化学成分重量百分比含量：C:0.045％；Si:0.015％；Mn:0.2％；Cr:0.05％；Ni:0.018％；P:0.015％；S:0.018％；Cu:0.15％。

本发明提供的复合净化剂合金根据不同品种钢且脱氧制度各异的特点，对复合合金性能、用途、成分、含量、密度、熔点等均有不同的要求与规定。根据需要冶炼不同品种的洁净钢，使用不同元素及成分的复合净化剂合金。

Claims

1.一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法，其特征在于，采用喂线重熔法，将碱土金属通过喂线机加入到液态铝铁合金中，制备铝基碱土复合净化剂合金，包括以下具体步骤：

1)制线：将碱土金属制成直径为6～20mm碱土金属线；

2)配料：将铝含量≥98％的铝锭、废钢与碱土金属线进行配料；

3)冶炼：先将铝锭和废钢混合加入加热炉内熔炼成铝铁合金，然后用喂线机喂入碱土金属线，碱土金属线包括钡线、钙线，喂线顺序为先喂入钡线，钡线熔化后喂入钙线，喂线速度1～5m/s，全部喂完后搅拌均匀除渣、出炉，喂线时液态铝铁合金温度控制在高于该合金熔点20～50℃；温度低于下限时，加热炉按10～20％负荷供电，温度高于上限时采用停电喂线作业方式；

2.根据权利要求1所述的一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法，其特征在于，所述的碱土金属线还包括镁线、锶线中的一种或两种，镁线、锶线在钙线后喂入。

3.根据权利要求1所述的一种低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法，其特征在于，所述的加热炉为中频炉。

4.根据权利要求1低碳低硅铝镇静钢复合净化剂合金制作方法，其特征在于，该方法制备的铝基碱土复合净化剂合金的化学成分重量百分比为：Al：15～60％、Ca：1～30％、Ba：1～45％、Mg：0～10％、Sr：0～10％，余量为Fe及杂质；杂质化学成分重量百分比含量：C≤0.05％；Si≤0.02％；Mn≤0.25％；Cr≤0.05％；Ni≤0.02％；P≤0.020％；S≤0.020％；Cu≤0.20％。