CN110453039A

CN110453039A - 一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法

Info

Publication number: CN110453039A
Application number: CN201910747405.4A
Authority: CN
Inventors: 聂爱军; 刘欣隆; 孙树森
Original assignee: SHANGHAI SHENGBAO METALLURGICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI SHENGBAO METALLURGICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2019-08-14
Filing date: 2019-08-14
Publication date: 2019-11-15

Abstract

本发明公开了一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于所述热压制备方法包括以下步骤：选取铝粉和锰铁粉作为原料并通过搅拌机混匀，使混匀后的所述原料中元素含量为，铝40‑45%、锰30‑40%、不可避免杂质不超过3%、其余为铁；采用高压压球机将混匀后的所述原料进行热压获得呈椭球状的铝锰合金脱氧剂，热压制备温度为150℃‑450℃，热压压力为15‑20 MPa。本发明的优点是：在150‑450℃的范围内，金属铝粉的延展性随着温度的提升而明显提高，在此温度范围内压制的球团，金属铝粉与铁粉接触更加紧密，具有比重大、内部含氧量低、成球率高、成品筛下粉率低的特点。

Description

一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法

技术领域

本发明属于炼钢生产技术领域，具体涉及一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法。

背景技术

炼钢用脱氧剂的主要作用是与铁水中溶解的氧反应，主要生成非金属化合物，形成沉淀上浮至渣层中加以除去即可得纯净的铁水。铝在炼钢工艺中可作为脱氧剂、晶粒细化剂及合金添加剂，其应用形式是铝线（喂线法）、小铝锭、铝环、铝饼（投入法）、铝丸、铝弹（发射法）、铝铁块、铝硅钡铁块（复合脱氧法）等。现有铝线一般是电缆厂利用原生铝锭采取熔炼、挤压或轧制工艺生产的，脱氧铝锭、铝环和铝饼是钢厂利用等外原生铝锭制作的，铝硅铁和铝钡铁是利用矿热炉生产的。铝材的生产和使用过程中可产生数目可观的废旧铝，炼钢铝锭标准规定的铝含量低于原生铝锭的铝含量，因此可利用废旧铝材制作炼钢脱氧剂，对废旧铝进行再生利用，具有十分重要的意义。

然而，常规的金属铝脱氧剂通常是将各类金属铝原料经过重熔后浇铸成合适大小的铝质脱氧剂。其优点是金属铝含量高、杂质元素含量低，金属铝含量可达90%以上，其缺点主要有：一是重熔过程能耗高，吨产品耗电量达300kw/h；二是在使用过程中金属铝收得率低，仅30%左右，收得率低的主要原因为金属铝的比重仅2.7g/cm³，在加入到钢液中后因比重轻，很快上浮到钢水表面，与氧气以及转炉渣接触后迅速氧化，形成Al₂O₃氧化物，导致金属铝的利用率较低。

金属锰作为钢中最常见的合金元素，是各类炼钢用添加合金中用量最大的一种铁合金。常见的用于炼钢行业的锰铁合金主要有高碳锰铁、中碳锰铁、低碳锰铁等，其主要的生产方式分为高炉冶炼、电炉冶炼、电解法制得，但除了电解法以外，其余方法制得的锰合金均需经过机械破碎，得到钢厂可使用的粒度。在其破碎过程中，约产生总量10%的筛下粉，该部分筛下粉常通过重熔法进行重熔，或者作为原料回炉利用，但无论采用何种方法，其消耗的能源都较大，环保效果较差。

对于上述两类原料，曾经有企业将其在中频炉中熔化制得铝锰合金，该合金具有比重大，金属铝、锰利用率高的特点，缺点一是其冶炼过程中能耗高，二是其在高温下熔炼时会有部分金属铝被氧化，使得该方法制得的铝铁合金成本高，不适合目前绿色环保的发展理念。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，该热压制备方法通过高压压球机在150℃-450℃的温度下对混匀后的原料进行热压获得呈椭球状的铝锰合金脱氧剂。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于所述热压制备方法包括以下步骤：选取铝粉和锰铁粉作为原料并通过搅拌机混匀，使混匀后的所述原料中元素含量为，铝40-45%、锰30-40%、不可避免杂质不超过3%、其余为铁；采用高压压球机将混匀后的所述原料进行热压获得呈椭球状的铝锰合金脱氧剂，热压制备温度为150℃-450℃，热压压力为15-20MPa。

在所述原料的选取过程中，控制所述原料的粒度≤3mm、水分含量≤1%。

所述铝粉的成分含量控制如下：铝含量≥90%，碳含量≤1%，硫含量≤0.1%，铜含量≤0.1%，余量为铁。

所述锰铁粉的成分含量控制如下：锰含量≥60%，碳含量≤8%，硫含量≤0.1%，余量为铁。

通过所述搅拌机搅拌所述原料的时间为8-10分钟。

所述高压压球机的转速为7-9转/分钟。

热压成球后将所述铝锰合金脱氧剂进行振动过筛，控制所述铝锰合金脱氧剂的粒度范围为10-50mm。

热压过程中，热压制备温度为250℃-350℃，热压压力为18-20MPa，所述高压压球机的转速为8转/分钟。

本发明的优点是：在150-450℃的范围内，金属铝粉的延展性随着温度的提升而明显提高，在此温度范围内压制的球团，金属铝粉与铁粉接触更加紧密，具有比重大、内部含氧量低、成球率高、成品筛下粉率低的特点。

附图说明

图1为本发明中铝锰合金脱氧剂的热压制备方法流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

实施例：如图1所示，本实施例具体涉及一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，该热压制备方法包括以下步骤：

（1）选取金属铝粉作为原料并进行计量称重，选取时应控制金属铝粉的粒度≤3mm，原料水分≤1%，且无结块受潮现象；对于金属铝粉的成分要求具体为：铝含量≥90%，碳含量≤1%，硫含量≤0.1%，铜含量≤0.1%，余量为铁；

其中，金属铝粉的来源可以通过以下铝原料制得，可以是国标铝锭、重熔铝锭或是各类回收铝；而至于金属铝粉的加工方式，可以是由熔化喷吹制得，也可以经过机械破碎制得；

（2）选取锰铁粉作为原料并进行计量称重，选取时应控制锰铁粉的粒度≤3mm，原料水分≤1%，且无结块受潮现象；对于锰铁粉的成分要求具体为：锰含量≥60%，碳含量≤8%，硫含量≤0.1%，余量为铁；

其中，锰铁粉的来源主要为高碳锰铁、中碳锰铁、低碳锰铁以及金属锰等材料加工破碎过程中的筛下粉；

（3）步骤1和2中的两种原料根据设计配比进行计量称重，使两者在混合后的元素含量为：铝40-45%、锰30-40%、不可避免杂质不超过3%、其余为铁；

通过搅拌机将计量称重好的两种原料进行搅拌混匀，搅拌时间持续8-10分钟以确保两种原料能够得到充分的混合均匀；

（4）将搅拌混匀的两种原料经输送装置输送至高压压球机内进行热压成球作业，控制热压温度为150℃-450℃，热压的压力范围为15-20MPa，在热压过程中高压压球机进行8转/分钟的旋转，从而热压获得铝锰合金脱氧剂，铝锰合金脱氧剂呈椭球状，其粒度范围在10-50mm之间，比重范围在3-4.5g/cm³之间。

为了验证本实施例中所采用的热压制备方法的有益效果，我们进行了以下多组试验数据的对比，具体如下：

（a）在其它热压参数以及原料配比确定的情况下，不同热压温度同铝锰合金脱氧剂比重之间的关系，参见下表所示：

热压温度（℃）	比重（g/cm³）
		100	3-4.5g/cm³之间
150	3.1-4.5g/cm³之间
		200	3.2-4.5g/cm³之间
250	3.2-4.5g/cm³之间
		300	3.3-4.5g/cm³之间
350	3.3-4.5g/cm³之间
		400	3.3-4.5g/cm³之间
450	3.4-4.5g/cm³之间
		500	3.4-4.5g/cm³

由上表可知，本实施例通过将热压温度控制在150-450℃的范围内，金属铝粉的延展性将随着温度的提升而明显提高，在此温度范围内压制的球团，金属铝粉将同锰铁粉接触更加紧密，能够显著提高铝锰合金脱氧剂的比重，尤其是将热压温度控制在250-350℃之间时，能够获得比重最大的铝锰合金脱氧剂。

（b）在其它热压参数以及原料配比确定的情况下，不同热压温度同铝锰合金脱氧剂内部氧含量之间的关系，参见下表所示：

热压温度（℃）	内部氧含量
		100	0.3
150	0.3
		200	0.3
250	0.2
		300	0.2
350	0.2
		400	0.2
450	0.1
		500	0.1

由上表可知，本实施例通过将热压温度控制在150-450℃的范围内，金属铝粉的延展性将随着温度的提升而明显提高，在此温度范围内压制的球团，金属铝粉将同锰铁粉接触更加紧密，从而降低铝锰合金脱氧剂内部的氧含量，尤其是将热压温度控制在250-350℃之间时，能够将铝锰合金脱氧剂内部的氧含量降到最低。

（c）在其它热压参数以及原料配比确定的情况下，不同热压温度同铝锰合金脱氧剂成球率之间的关系，参见下表所示：

热压温度（℃）	成球率%
		100	98
150	98
		200	98
250	99
		300	99
350	99
		400	99
450	99
		500	99

由上表可知，本实施例通过将热压温度控制在150-450℃的范围内，金属铝粉的延展性将随着温度的提升而明显提高，在此温度范围内压制的球团，金属铝粉将同锰铁粉接触更加紧密，从而可提高铝锰合金脱氧剂的成球率，尤其是将热压温度控制在250-350℃之间时，能够使铝锰合金脱氧剂的成球率达到最高。

（d）在其它热压参数以及原料配比确定的情况下，不同的热压压力同铝锰合金脱氧剂比重之间的关系，参见下表所示：

热压压力MPa）	比重（g/cm³）
		12	3.0
15	3.8
		17	4.3
18	4.4
		20	4.5
23	4.5

由上表可知，在热压温度相同的情况下，本实施例通过将热压压力控制在15-20MPa范围之内时，可以使铝锰合金脱氧剂的比重控制在3.0-4.5g/cm³之间，而当将热压压力进一步提升至23MPa时，铝锰合金脱氧剂的比重也不会发生显著的提升。

（e）在其它热压参数以及原料配比确定的情况下，不同的热压压力同铝锰合金脱氧剂成球率之间的关系，参见下表所示：

热压压力MPa）	成球率%
		12	89
15	92
		17	95
18	96
		20	99
23	99

由上表可知，在热压温度相同的情况下，本实施例通过将热压压力控制在15-20MPa范围之内时，可以提高铝锰合金脱氧剂的成球率，保持在90%之上，尤其是热压压力保持在18-20MPa之间时，铝锰合金脱氧剂的成球率能够达到最高。

Claims

1.一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于所述热压制备方法包括以下步骤：选取铝粉和锰铁粉作为原料并通过搅拌机混匀，使混匀后的所述原料中元素含量为，铝40-45%、锰30-40%、不可避免杂质不超过3%、其余为铁；采用高压压球机将混匀后的所述原料进行热压获得呈椭球状的铝锰合金脱氧剂，热压制备温度为150℃-450℃，热压压力为15-20 MPa。

2.根据权利要求1所述的一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于在所述原料的选取过程中，控制所述原料的粒度≤3mm、水分含量≤1%。

3.根据权利要求1所述的一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于所述铝粉的成分含量控制如下：铝含量≥90%，碳含量≤1%，硫含量≤0.1%，铜含量≤0.1%，余量为铁。

4.根据权利要求1所述的一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于所述锰铁粉的成分含量控制如下：锰含量≥60%，碳含量≤8%，硫含量≤0.1%，余量为铁。

5.根据权利要求1所述的一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于通过所述搅拌机搅拌所述原料的时间为8-10分钟。

6.根据权利要求1所述的一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于所述高压压球机的转速为7-9转/分钟。

7.根据权利要求1所述的一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于热压成球后将所述铝锰合金脱氧剂进行振动过筛，控制所述铝锰合金脱氧剂的粒度范围为10-50mm。

8.根据权利要求1所述的一种铝锰合金脱氧剂的热压制备方法，其特征在于热压过程中，热压制备温度为250℃-350℃，热压压力为18-20MPa，所述高压压球机的转速为8转/分钟。