CN113547124B - 一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法，工艺步骤包括：备料、熔炼、浇铸、加热、快冷、破碎打磨，破碎打磨后浸渍、包装；其中的浸渍工艺为：破碎打磨后的铝锰铁合金块体浸入到铝液当中，使其表面均匀包裹铝液，对其进行风冷，铝液凝固收缩形成金属铝薄膜，将铝锰铁合金块体包裹在其内部，金属铝薄膜在空气中形成致密的钝化膜隔绝铝锰铁合金块体与外界接触。采用本方法生产的铝锰铁合金不受存放环境影响，即便是在潮湿高温的夏季也能使合金长时间存放不粉化，便于合金物料管理。此外，在使用过程中，还可以提高铝锰铁合金的收得率。

Description

一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法

技术领域

本发明涉及炼钢脱氧用合金化铁合金生产技术领域，特别涉及一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法。

背景技术

在转炉炼钢以及LF炉精炼过程中都需要对钢液进行脱氧及合金化处理，为了提高脱氧合金化效果，目前常使用复合式脱氧剂，其中铝锰铁合金就是这种复合合金之一。在生产实践过程中发现：铝锰铁合金在高温、潮湿的环境下长期存放极其容易发生粉化现象，这给使用及运输带来诸多问题。因为粉化后的铁合金在使用过程中，会有部分滞留在渣层中，不能对钢液进行脱氧或者合金化，降低了合金收得率。另外，合金粉化后，会放出有毒性气体，在运输过程中甚至容易发生爆炸。对铝锰铁合金的存放时间及环境要求都提出了严格要求，无疑增加了工序成本。

专利200610160721.4一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法，公开了在生产复合合金的过程中，最大限度地控制生产此种复合合金所需原料中致使该复合合金在遇高温、潮湿的环境条件下发生粉化的杂质元素碳的进入量，并在合金浇注过程中对已浇注的产品进行快速冷却，从而减少该杂质元素与复合合金中的A1元素化合生成造成粉化的化合物的数量，进而杜绝此种复合合金粉化现象的发生。采用此种方法难度非常大，众所周知铁合金生产过程中，焦炭是其主要原料，通过控制杂质元素碳的进入量很难实现。此外，原料中都会含有一定量的P，铁合金在高温液态凝固过程中会与合金中的Al生成AlP相，在常温下合金中的AlP相会与空气中水气发生水解反应，其反应如下：

2AlP+H₂O＝PH₃↑+Al₂O₃

反应生成的PH₃气体，会加剧体积膨胀，同时生成的Al₂O₃也会降低合金强度，最终导致合金粉化。

专利20091002064.1一种铝锰铁合金的生产方法，公开了采用混包法将铝水、铁水、锰铁、钦铁等原材料分别熔化，然后按照成分要求进行混合。这种生产产品的方法从根本上解决了脱氧合金的粘炉问题，但解决粉化的问题效果并不理想。

专利201210552597.1一种铝锰铁复合脱氧合金防止粉化及粘炉的方法，公开了按质量比配制铝锭、锰片、钛铁、废钢，将冶炼炉使用碱性炉衬材料，使用新炉衬之前，在炉衬内表面均匀涂抹耐火涂料后烘干，加热熔炼，加料顺序为先加入废钢，废钢熔化后，降低电炉功率或停止加热再加入铝锭，铝锭熔化后捞取液面上的浮渣再加入锰片，温度达到1250度后加入钛铁，再电磁搅拌2-5分钟。所用的铝锭、锰片、钛铁、废钢含磷、硫、碳均低于2ppm。单从原料上看，对于这样低杂质的物料，目前来说几乎是很难达到的，即便是能够达到，其生产成本要较常规原料高很多。另外，即便是原料中的杂质元素很低，但在熔化凝固阶段这些杂质依然会发生偏析，导致局部含量过高，在长时间停放后依然会发生粉化，只不过是其粉化程度要较常规方法要低一些，不能从根本上解决合金粉化问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法，铝锰铁合金不受存放环境影响。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法，工艺步骤包括：备料、熔炼、浇铸、加热、快冷、破碎打磨，破碎打磨后浸渍、包装；其中的浸渍步骤为：

破碎打磨后的铝锰铁合金块体浸入到铝液当中，使其表面均匀包裹铝液，对其进行风冷，铝液凝固收缩形成金属铝薄膜，将铝锰铁合金块体包裹在其内部，金属铝薄膜在空气中形成致密的钝化膜隔绝铝锰铁合金块体与外界接触。

所述的铝锰铁合金块体的当量直径控制在20～100mm。

所述的浸渍前铝锰铁合金块体的表面温度要控制在20℃以下。

所述的浸渍的铝液的温度按其过热度50～100℃控制；浸渍时间控制在2～10s。

所述的风冷的空气流量控制在100～500m³/min,压力控制在0.2～0.5MPa。

所述的金属铝薄膜的厚度为0.5-2.0mm。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

本发明铝锰铁块合金块体外的金属铝薄膜在空气中形成致密的钝化膜，能够有效的阻隔大气中的水分扩散到铝锰铁合金块体内部，防止了合金中AlP相的水解反应，起到了良好防止合金粉化的效果。

采用本方法生产的铝锰铁合金不受存放环境影响，即便是在潮湿高温的夏季也能使合金长时间存放不粉化，便于合金物料管理。此外，在使用过程中，还可以提高铝锰铁合金的收得率。

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。

一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法，具体步骤包括：

(1)备料

选取铝加工制品的边角料或其它废弃铝制品作为铝锰铁合金中铝的配料，选取炼钢用的锰铁或金属锰作为铝锰铁合金中锰的配料，其余铁配料选用钢厂自产废钢。根据制备的铝锰铁合金成分要求，对各配料进行称量备料，其中铝在备料过程中的质量百分含量按下公式计算：

Al_(备)＝Al_(下限)×a

式中，Al_(备)为备料中铝的质量百分含量，％；Al_(下限)为成品铝锰铁合金中铝的质量百分含量，％；a为铝的收得率，取值80％～90％，铝量按下限控制是因为在后道工序中有补铝工艺环节。

(2)熔炼

将步骤(1)中的各配料按一定顺序依次加入到熔化炉当中进行熔化处理，熔化配料时，先熔化配料废钢，炉内温度控制在1580～1700℃，待废钢全部熔化后，再加入中碳或低碳锰铁，并将温度控制在1550～1600℃，最后加入配料铝，并将温度控制在1520～1560℃。待所有配料全部熔化后保温10～15min，之后向合金液中加入聚渣剂，其加入量按熔炼合金重量的2～5％控制，将金属液面上的浮渣全部去除后，再加入保温覆盖剂，其加入量按熔炼合金重量的3～8％控制。

(3)浇铸

将步骤(2)中的合金液注入到水冷模具当中，所述模具内腔为倒圆台状，凝固模数控制在12～18cm，冷却速度控制在80～150℃/s,待冷却到室温后，对其进行脱模处理；

(4)加热

对室温的铝锰铁合金锭进行加热处理，以5～10℃/s的加热速度加热至500～700℃后，保温30～80min，之后以10～30℃/s的加热速度加热至950～1000℃后保温60～120min，来加速步骤(3)中生成的AlP化合物分解，减少常温下易水解相AlP含量；

(5)快冷

对步骤(4)中的高温铝锰铁合金锭以200～350℃/s进行快速冷却至室温，这样既可以减少分解的AlP化合物重新生成，又能使在下道工序中破碎的合金块体表面更圆滑，易于后道工序的加工；

(6)破碎打磨

对步骤(5)中的铝锰铁合金锭进行破碎处理，破碎成不同尺寸要求的块体，之后将不同尺寸的块体装入到回转搅拌机内，依靠各块体之间的相互摩擦对其块体上的棱角进行打磨处理，将块体上的尖锐棱角打磨成平滑状，然后按粒度大小将其分选出备用；

(7)浸渍

将步骤(6)中的铝锰铁合金块体放入到铝液当中，使其表面上均匀包裹上铝液薄膜后从铝液当中捞出，对其进行100～500m3/min,压力控制在0.2～0.5MPa的风冷，使表面的铝液薄膜凝固，铝液薄膜凝固定形成金属铝薄膜包裹在铝锰铁合金块体表面，金属铝薄膜的厚度为0.5-2.0mm。

铝锰铁块体外的金属铝薄膜在空气中形成致密的钝化膜，能够有效的阻隔大气中的水分扩散到铝锰铁合金块体内部，防止了合金中AlP相的水解反应，起到了良好防止合金粉化的效果。

由于该工艺环节中浸渍用的铝液的温度、铝锰铁合金块体尺寸与表面形貌、浸渍时间、铝锰铁合金块体的表面温度等工艺参数对其薄膜形成效果至关重要。所述的各参数的控制如下：

铝液的温度按其过热度30～50℃控制；铝锰铁合金块体尺寸按其当量直径控制在20～100mm；表面不能有尖锐棱角；浸渍时间控制在2～10s；浸渍前铝锰铁合金块体的表面温度要控制在20℃以下。

(8)包装

将步骤(7)中包裹有铝膜的铝锰铁合金收集包装，完成铝锰铁合金制备。

实施例1

一种防止粉化铝锰铁(铝含量为22-25％，锰含量为11-15％)合金生产方法，以制备100kg为例，具体制备包括以下步骤：

(1)备料

100kg铝锰铁合金的铝用量为：

100×Al_(备)＝100×Al_(下限)×85％＝100×22％×85％＝18.7kg

100kg铝锰铁合金的锰铁用量为：

(100×13％)/70％＝18.6kg

100kg铝锰铁合金的废钢用量为：

100-18.7-18.6＝62.7kg

(2)熔炼

将62.7kg废钢加入感应炉中进行熔化，废钢全部熔化后将炉温控制在1600℃，再加入18.6kg锰铁，待锰铁熔化后将温度控制在1560℃，最后加入配料铝，并将温度控制在1530℃。待所有配料全部熔化后保温10min，之后向合金液中加入2.5kg聚渣剂，待聚渣剂软化有粘性后，再将金属液面上的浮渣全部去除，之后入4kg保温覆盖剂。

(3)浇铸

将熔炼好合金液注入到水冷模具当中，所述模具内腔为倒圆台状，凝固模数控制在15cm，冷却速度控制在90℃/s,待冷却到室温后，对其进行脱模处理；

(4)加热

对室温的铝锰铁合金锭以6℃/s的加热速度进行加热处理，加热至550℃后，保温35min，之后以15℃/s的加热速度加热至960℃后保温70min；

(5)快冷

对保温的铝锰铁合金锭以250℃/s进行快速冷却至室温；

(6)破碎打磨

将冷却后的铝锰铁合金锭进行破碎处理，破碎成当量直径为35±5mm的块体，之后将合金块体装入到回转搅拌机内，依靠各块体之间的相互摩擦对其块体上的棱角进行打磨处理，将块体上的尖锐棱角打磨成平滑状；

(7)浸渍

将打磨好的合金块体用压缩空气进行吹扫，去除合金块体表面残留颗粒同时将其表面温度控制在18℃，之后放入到过热度为35℃的铝液当中浸渍6s使其表面上均匀挂上铝液后从铝液当中捞出，对其进行200m3/min,压力控制在0.3MPa的风冷，使表面的铝液凝固，铝液凝固定形成金属铝薄膜包裹在铝锰铁合金块体表面，金属铝薄膜的厚度为0.8mm。

(8)包装

将包裹有铝膜的铝锰铁合金收集包装，完成铝锰铁合金制备。

实施例2

一种防止粉化铝锰铁(铝含量为30-40％，锰含量为20-30％)合金生产工艺方法，现以制备100kg为例，具体制备包括以下步骤：

(1)备料

100kg铝锰铁合金的铝用量为：

100×Al_(备)＝100×Al_(下限)×82％＝100×30％×82％＝24.6kg

100kg铝锰铁合金的金属锰用量为：

100×25％＝25kg

100kg铝锰铁合金的废钢用量为：

100-24.6-25＝50.4kg

(2)熔炼

将50.4kg废钢加入感应炉中进行熔化，废钢全部熔化后将炉温控制在1610℃，再加入25kg金属锰，待锰铁熔化后将温度控制在1550℃，最后加入配料铝，并将温度控制在1525℃。待所有配料全部熔化后保温12min，之后向合金液中加入3kg聚渣剂，待聚渣剂软化有一定粘性后，再将金属液面上的浮渣全部去除，之后入5kg保温覆盖剂。

(3)浇铸

将熔炼好合金液注入到水冷模具当中，所述模具内腔为倒圆台状，凝固模数控制在14cm，冷却速度控制在100℃/s,待冷却到室温后，对其进行脱模处理；

(4)加热

对室温的铝锰铁合金锭以8℃/s的加热速度进行加热处理，加热至580℃后，保温40min，之后以10℃/s的加热速度加热至980℃后保温80min；

(5)快冷

对保温的铝锰铁合金锭以280℃/s进行快速冷却至室温；

(6)破碎打磨

将冷却后的铝锰铁合金锭进行破碎处理，破碎成当量直径为45±5mm的块体，之后将合金块体装入到回转搅拌机内，依靠各块体之间的相互摩擦对其块体上的棱角进行打磨处理，将块体上的尖锐棱角打磨成平滑状；

(7)浸渍

将打磨好的合金块体用压缩空气进行吹扫，去除合金块体表面残留颗粒同时将其表面温度控制在20℃，之后放入到过热度为45℃的铝液当中浸渍8s使其表面上均匀挂上铝液后从铝液当中捞出，对其进行300m3/min,压力控制在0.4MPa的风冷，使表面的铝液凝固，铝液凝固定形成金属铝薄膜包裹在铝锰铁合金块体表面，金属铝薄膜的厚度为1.0mm

(8)包装

将包裹有铝膜的铝锰铁合金收集包装，完成铝锰铁合金制备。

将没有应用此工艺的铝锰铁合金与应用此工艺的铝锰铁合金放置在环境温度为25-30℃，相对湿度为80-90％的环境中，来比较其粉化情况。

效果比较如下表所示：

	停留时间，天	粉化率，％
			原工艺	100	15
实施例1	100	0.4
			实施例2	100	1.2

。

Claims (2)

1.一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法，其特征在于，工艺步骤包括：备料、熔炼、浇铸、加热、快冷、破碎打磨，破碎打磨后浸渍、包装；

破碎打磨后的铝锰铁合金块体浸入到铝液当中，浸渍前铝锰铁合金块体的表面温度要控制在20℃以下，浸渍的铝液的温度按其过热度50～100℃控制；浸渍时间控制在2～10s，使其表面包裹铝液，对其进行风冷，风冷的空气流量控制在100～500m³/min,压力控制在0.2～0.5MPa，铝液凝固收缩形成金属铝薄膜，将铝锰铁合金块体包裹在其内部，金属铝薄膜的厚度为0.5～2.0mm，金属铝薄膜在空气中形成致密的钝化膜隔绝铝锰铁合金块体与外界接触。

2.根据权利要求1所述的一种防止铝锰铁合金粉化的生产方法，其特征在于，所述的铝锰铁合金块体的当量直径控制在20～100mm。