CN1093413A

CN1093413A - 用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金及其制备方法

Info

Publication number: CN1093413A
Application number: CN 94111237
Authority: CN
Inventors: 章兼培
Original assignee: JIANGNAN IRON ALLOY WORKS JIAN
Current assignee: Jiangnan Iron Alloy Co., Ltd, Jiangsu
Priority date: 1994-02-02
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2014-02-02
Also published as: CN1030617C

Abstract

本发明提供了一种用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金及其制备方法，其重量百分组成是：铝40～50％，铁48～58％，杂质余量；其制备方法依次包括配料、熔炼、浇铸。而所说的熔炼按以下次序：投入铝料，加氧化剂，加还原剂，加碱性造渣剂，投入铝料，搅拌除渣，出炉7个步骤进行。本发明具有制备方法简便，产品不易粉化，脱氧能力强，价格低，使用经济效益好等特点，并能节约大量铝资源。

Description

本发明属于铁或钢的中间合金范畴，特别涉及镇静钢脱氧用的，尤其是适用于低碳铝镇静钢钢水终脱氧用合金技术。

众所周知，具有高延展性、高冲压性的镇静钢钢种，尤其是适于制作冷轧薄板的低炭铝镇静钢钢种，都把硅和锰等金属元素视为有害成分而严格控制。因而，目前这类钢种的钢水终脱氧，仍采用着沿袭了很久的纯铝脱氧工艺。且由于这类钢种是以其含有较多的铝元素来细化其晶粒的，因而生产这类钢种的耗铝量较多。诚然，铝是一种强脱氧剂和合金化剂，但在熔炼脱氧过程中由于铝的密度较小，在钢水中的浮力较大，不易进入钢水内部，而大部分与空气中的氧化合而烧损，这就严重影响了它的利用率、增加了铝的消耗，提高了生产成本，浪费了铝资源，不利于提高炼钢企业的经济效益。于是人们开展复合脱氧剂的研究，如中国专利申请号为92111900.3所提供和“硅铝钡锶铁合金”;中国专利申请号为92107299.6所提供的“铝锰铁复合脱氧剂”;前苏联申请号为SU543683所提供的“中间合金”以及前苏联申请号SU418549所提供的“钢脱氧和熔合的合金”等等。综观现有的这类脱氧剂，因在其成份中均含有较多的硅或锰，而不适合于铝镇静钢钢水脱氧用。为此，人们又开展了铝铁合金脱氧剂的应用研究。在实践中，人们发现这种铝铁合金，当其铝含量大于30%，就极其容易变成粉末（称之谓“粉化”，）从而失去实用性。而当其含铝量小于40%，则其脱氧能力和使用经济效益就差。有鉴于上述两个方面的原因，铝铁合金在镇静钢钢水终脱氧中的应用，一直未能实现。

本发明的目的在于提供一种脱氧能力较强，价格较低的含铝量大于40%（包括40%）的粉化期在6个月以上的，适用于镇静钢尤其是铝镇静钢钢水终脱氧的铝铁合金及其制备方法，以解决现有技术的不足。

铝含量大于30%的铝铁合金之所以会粉化，其机理说法不一。本发明的发明人在多年的研究实践中发现铝铁的粉化与其所含的碳和硅有关。一方面，合金中的碳、铝及其氧化物与空气中的水、氢、氮反应，且在铝的催化作用下，转化生成氨类物质;而氧化铝则与空气中的水发生作用，转化成为氢氧化铝。另一方面，由于合金中的铝硅结合物（或称铝硅合金）熔点最低（约为577℃），因而它在合金整体凝固过程中最后凝固，而残留在晶界间，由于这种铝硅结合物是一种低强度物质，从而使合金晶界间连接强度降低。有鉴于以上认识，本发明采取了严格控制碳和硅含量的技术方案，以期大幅度延长本发明产品发生的粉化的时间。

实现本发明的目的所采用的铝铁合金成分，它包含有铝、铁和杂质，而所说的杂质包括碳、硅、铜和其它杂质，其重量百分组成是（%）：

铝 40～50;

铁 48～58;

杂质余量。

而所说的杂质及其在总重量百分组成中的含量是（重量%）：

碳＜0.05;

硅＜2;

铜＜0.04;

其它杂质余量。

本发明的一种典型重量百分组成是（%）：

铝 44.5～46.5;

铁 51.5～53.5;

杂质余量。

而所说的杂质及其在总重量百分组成中的含量（重量%）为：

碳＜0.03;

硅＜0.4;

铜＜0.04;

其它杂质余量。

本发明的制备方法依次包括（1）配料-（2）熔炼-（3）浇注。所说的（1）配料和（3）浇注为常规方法，而所说的（2）熔炼按以下次序的7个步骤进行：

（1）按重量组份把钢料投入加热炉。进行熔化。

（2）加入氧化剂。进行脱碳，脱硅。

（3）加入还原剂。进行脱氧、还原氧化铁。

（4）加入由萤石粉30%和工业食盐（NaCl）70%重量百分组成的碱性造渣剂，进行造渣。

（5）按重量组份投入铝料。

（6）搅拌、除渣。

（7）出炉。

所说的氧化剂是氧化铁，或者是空气，或者是纯氧。

所说的还原剂是硅铁，或者是铝硅铁，或者是铝铁，或者是纯铝。

所说的浇铸的熔液在铸模中的凝固冷却速度最好＞120℃/秒。而最佳的冷却速度为120℃～150℃/秒。

当本发明的制备方法是采用氧化铁进行脱碳、脱碳的，则其（2）熔炼按以下次序的6个步骤进行：

（1）把钢料的氧化铁一起投入加热熔炉，进行熔化并脱碳、脱硅;

（2）加入还原剂，进行脱氧、还原氧化铁;

（3）加入由萤石粉30%和工业食盐70%重量百分比组成的碱性造渣剂，进行造渣;

（4）投入铝料;

（5）搅拌、除渣;

（6）出炉。

采用本发明的制备方法所生产的含铝量在40%（重量百分）以上的铝铁合金，经上海宝山钢铁（集团）公司实际试用，确认其“粉化”期在6个月以上。

本发明的实施例之一：

工艺条件采用0.5中频无铁芯感应加热炉，功率250KW，标准容量500Kg。

（1）配料：每炉定额量为500Kg，取纯料的配方是：

废钢 292Kg（在熔炼中得率为98%）

铝A₀208Kg（在熔炼中得率为96%）

（2）熔炼：

第一步，投入钢料。把292Kg废钢（轻薄型）投入加热炉，升温至1580℃，废钢熔化。

第二步，加氧化铁，把4.5Kg氧化铁投入加热炉的钢水中，进行脱碳、脱硅，使碳的含量降低到0.07%以下，同时使硅的含量降低到0.03%以下。

第三步，加硅铁，把2Kg的市供75＃硅铁投入加热炉钢水中，进行脱氧、还原氧化铁。时间约2～5分钟。

第四步，加渣料。把0.6Kg的萤石粉（60目）和1.4kg脱水工业食盐（NaCl）的混合碱性渣料投入加热炉。进行造渣。

第五步，投入铝料。把经预热的208Kg铝料（铝锭）投入加热炉内的钢水中。

第六步，搅拌。用人工充分搅拌，使铝、铁搅拌均匀混和，并捞去浮渣。

第七步、待等炉温下降至1350℃时即行出炉，准备浇注（实际上投入铝料后，炉温即自行下降）。

（3）浇铸。其工艺条件为：铸模采用合金铸铁模，其重量是铝铁合金熔液注入重量的7.5倍，铸模模腔形状呈直径25mm、高30mm的台锥体状盲孔。采用非敞开式浇铸（即加模盖）。铝铁合金熔液注入后，在6秒钟内即内外完全凝固（其冷却速度大于120℃/秒）。尔后待冷却至300℃以下，即便开箱在空气中冷却。

按照本实施例的配料及其熔炼方法所得的铝铁合金，其重量百分含铝量为41～42%，含碳量＜0.03%，含硅量＜0.4%。

本发明的实施例之二。

在熔炼阶段，将第一步和第二步合并，即把氧化铁与废钢同时投入加热炉内熔化。其它均如同实施例之一。

本发明的实施例之三。

在熔炼阶段的第二步，采用向加热炉钢水中吹空气进行脱碳、脱硅（不加氧化铁）。其它均如同实施例之一。

本发明实施例之四。

在熔炼阶段第二步，采用向加热炉钢水内吹氧进行脱碳、脱硅（不加氧化铁）。其它均如同实施例之一。

本发明实施例之五。

在熔炼阶段第三步，采用向加热炉钢水中加入市供铝硅铁1.5Kg，进行脱氧、还原氧化铁（不加硅铁）。其它均如同实施例之一。

本发明实施例之六。

在熔炼阶段第三步，采用向加热炉钢水中加入含铝量为45%的铝铁1.5Kg进行脱氧、还原氧化铁（不加硅铁）。其它均如同实施例之一。

本发明的其它实施例，只要按本发明给出的重量百分组成范围调整配料，将上述的实施例进行不同组合，就可实现更多个不同的实施例。

本发明的实验例：

采用本发明的铝铁合金，在上海宝山钢铁（集团）公司炼钢转炉分厂进行代替纯铝脱氧生产铝镇静钢实用试验。

试验条件和方法是：

（1）原料条件：

a）铝铁成分为（重量百分）：

铝 45.01

硅 0.56

碳 0.032

磷 0.007

硫 0.005

铜 0.02

铁余量

b）外观质量：块度为10～50mm，从断面看成分均匀，不粉化。

（2）操作条件：

试验炉次和对比试验炉次的生产的时间，生产的钢种，熔炼的方法以及铝和铝铁的加入方法等操作条件基本相同，并把出钢后钢包内的含[T，Al]量作为计算铝收得率的依据。

在上述基本相同的操作条件下，经过1个多月加纯铝和加铝铁合金脱氧各26炉次的对比试验，其结果如下：

1、铝铁的平均铝收得率为22.11%，纯铝的平均铝收得率为14.8%。铝铁的收得率明显高于纯铝，其提高幅度为49.39%。

2、铝铁与纯铝的使用比为1.49∶1。

3、试验期间加入铝铁后从未发现钢水沸腾、脱氧不良现象。炉前工人普遍反映良好，尤其在极低碳情况下，更喜欢使用铝铁，可减少钢包试样不良现象。

4、使用本发明的成本比使用纯铝明显低。目前，本发明的单价为8.3元/公斤，纯铝单价为12元/公斤，而用于脱氧的经过加工后的块状铝的单价为13.5元/公斤。

按铝铁与铝的使用比1.49∶1，确定脱氧所需加入量。用纯铝脱氧所需的纯铝为1.92Kg/t钢，而用含铝45%的铝铁则需2.86Kg/t钢（折合纯铝1.29Kg/t钢）。

使用本发明脱氧的吨钢成本比使用纯铝脱氧的吨钢成本可下降2.18元/t钢。

（13.5元/公斤×19.2公斤）-（8.3元/公斤×2.86公斤）＝2.18元/t钢

按照宝钢1993年生产400万吨AP镇静钢计算，使用本发明全年可节约成本872万元（不包括加铝铁后所增加的钢产量）。

5、使用本发明可节约大量铝资源。

吨钢节铝：1.92-1.29＝0.63公斤。

按照宝钢1993年生产400万吨AP镇静钢计算，使用本发明全年可节约铝资源252吨。

实验证明，本发明具有制备方法简便可靠，产品存放期长，不易粉化，脱氧能力较强，价格低，使用经济效益好等特点。并能节约大量铝资料。

Claims

1、一种用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金，它含有合金，它含有铝、铁和杂质，而所说的杂质包括碳、硅、铜和其它杂质，其特征在于重量百分组成是(%)：

铝 40～50；

铁 48～58；

杂质余量。

2、根据权利要求1所述的用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金，其特征在于所说的杂质及其在总重百分组成中的含量是（%）：

碳＜0.05;

硅＜2;

铜＜0.04;

其它杂质余量。

3、根据要求1所述的用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金，其特征在于重量百分组成是（%）：

铝 44.5～46.5;

铁 51.5～53.5;

杂质余量。

4、根据权利要求3所述的用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金，其特征在于所说的杂质及其在总重量百分组成中的含量（%）是：

碳＜0.03;

硅＜0.4;

铜＜0.04;

其它杂质余量。

5、如权利要求1所述的用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金的制备方法，它依次包括（1）配料，（2）熔炼，（3）浇铸，其特征在于所说的（2）熔炼按以下次序的7个步骤进行：

（1）把钢料投入加热熔炉，进行熔化;

（2）加入氧化剂，进行脱碳、脱硅;

（3）加入还原剂，进行脱氧、还原氧化铁;

（4）加入由萤石粉30%和工业食盐70%重量百分组成的碱性造渣剂，进行造渣;

（5）投入铝料;

（6）搅拌、除渣;

（7）出炉。

6、如权利要求1所述的用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金的制备方法，它依次包括（1）配料，（2）熔炼，（3）浇铸，其特征在于所说的（2）熔炼按以下次序的6个步骤进行：

（1）把钢料和氧化铁一起投入加热熔炉，进行熔化并脱碳、脱硅;

（2）加入还原剂，进行脱氧、还原氧化铁;

（3）加入由萤石粉30%和工业食盐70%重量百分组成的碱性造渣剂，进行造渣;

（4）投入铝料;

（5）搅拌、除渣;

（6）出炉。

7、根据权利要求5所述的铝铁合金的制备方法，其特征在于所说的氧化剂，是氧化铁，或者是空气，或者是氧气。

8、根据权利要求5或6所述的铝铁合金的制备方法，其特征在于所说的还原剂，是硅铁，或者是铝硅铁，或者是铝铁，或者是纯铝。

9、根据权利要求5或6所述的铝铁合金的制备方法，其特征在于所说的（3）浇铸的铝铁溶液在铸模中的凝固冷却速度大于120℃/秒。