CN1465733A

CN1465733A - 高镁合金包芯线的芯剂及芯线的制作工艺

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Publication number: CN1465733A
Application number: CNA021408114A
Authority: CN
Inventors: 张恒立; 李铄
Original assignee: WENXIN INDUSTRY Co Ltd BAOTOU
Current assignee: WENXIN INDUSTRY Co Ltd BAOTOU
Priority date: 2002-06-29
Filing date: 2002-06-29
Publication date: 2004-01-07
Anticipated expiration: 2022-06-29
Also published as: CN1255568C

Abstract

本发明涉及一种高镁合金包芯线的芯剂及芯线的制作工艺，主要特征是高镁合金包芯线芯剂及包芯线的成份是镁、钙、稀土、硅组成，采用熔配法或压镁法在感应炉或其它加热炉体中利用覆盖剂和保护性气体进行冶炼、浇铸、压锭。并在气体保护下进行封闭的分级破碎的工艺方法，从而得到高纯净度、高均匀性、粒级颁优越的高镁合金包芯线芯剂。

Description

高镁合金包芯线的芯剂及芯线的制作工艺

本专利涉及一种高镁合金包芯线的芯剂及芯线的制作工艺，具体的是应用于铁水球化处理包芯线芯剂合金的冶炼、破碎的生产工艺及相关合金包芯线产品。

采用包芯线技术进行钢水、铁水的处理，是80年代起新兴的一种合金元素的加入技术。其优点在于能将在冶炼炉内或钢(铁)水包内加入烧损较大、收率不稳定的合金直接插入包底，可大幅度提高其收得率及最终金属液成份的稳定性和准确性。

高镁球化包芯线主要应用于铁水的球化处理和脱硫处理。其主要优点为：处理成本比冲入法低；产品质量比冲入法高(至少与冲入法相当)；作业环境比冲入法好；工人劳动强度比冲入法轻；实现机械化和自动化比冲入法容易。

现国外使用的有二种：一种是高镁混制型球化包芯线，即芯剂由纯镁粒、硅铁粉、硅钙粉等按要求的比例混制，再用薄钢带进行包裹而成。其含镁量为：镁：＞15～≮40％：另一种是高镁合金球化包芯线，即由熔制成符合成份要求的镁、硅、钙、稀土合金破碎后，包制而成。目前，国外的最高成份(含镁)只能做到25～28％。国内目前使用的也主要是这一种。

在铁水中，纯镁的蒸汽压要比合金镁(Si-Mg相)的蒸汽压大得多。在相同镁含量的情况下，纯镁包芯线反应的激烈程度要比合金镁大得多，其球化元素的收得率就小得多。因包芯线中钢带的比例占34~40％，而镁是起球化作用的主导元素，故在相同直径的包芯线的条件下，铁水的单位球化成本随着包芯线芯剂中镁量的增加而降低。高镁合金包芯线(Mg：30～40)就是解决这一限制环节，使铁水质量提高、单位球化成本更低。

与冲入法球化剂比较，包芯线中镁含量在20～45％范围内变化时，球化成本可由120元/吨降至85元/吨。

在维持85元/吨球化成本的前提下，冲入法球化剂的价格需降至5700元/吨，才能持平。而这是目前传统球化剂的成本所不能做到的。这就是高镁合金球化包芯线在球化成本上的巨大优势。

本发明的目的是针对现有技术中存在的不足之处而提供的一种解决高镁合金冶炼的工艺性问题，并提供一种熔制型的高镁(镁：30～70％)合金包芯线的芯剂及芯线的制作工艺。本发明的目的是采取以下的措施实现的：

1)高镁合金包芯线的芯剂及芯线的成份范围是：

镁：30～70、钙：0～8、稀土：0～8、硅：30～45；

2)高镁合金包芯线芯剂的工艺方法是：

采用熔配法或压镁法在感应炉或其它加热炉体中利用覆盖剂和保护性气体进行冶炼、浇铸、压锭。并在气体保护下进行封闭的分级破碎的工艺方法，其中：

熔配法：

将按配料单配好的合金原料，按顺序(垫底硅铁、镁锭、稀土硅铁、硅铁、硅钙等)加入到感应炉中，并加入覆盖剂进行熔化，待有金属熔池出现时，降低功率、加入覆盖剂，并加盖专用炉盖，同时通入保护性气体，将炉温稳定地控制在1100℃～1200℃，恒温15～20分钟，使镁及硅有充分的时间形成Mg₂Si或硅镁共晶物，并在中期降低感应炉频率提高炉内搅拌能力，出炉时，将金属液流以气体进行保护，使其不与空气进行接触，浇注完毕后撤去保护罩，并在合金锭表面撒入覆盖剂，并以压盘进行压锭，使其快速冷却，避免成份偏析；

压镁法：

将来自于矿热炉的铁、硅、钙、稀土四元合金液或由感应炉制备的低镁(4％左右)铁、硅、钙、稀土、镁合金液，在高硅相态下进行压力加镁，方法是以专用装置，将金属镁锭从合金液表面压入底部使其进行镁、硅的合金化，所有镁锭分3～4次压入，每次压入后要加入覆盖剂、并通入气体进行保护，并保持恒温3～4分钟，全部压完后，同熔配法一样进行出炉等后续操作。

覆盖剂为无水光卤石(MgCl₂+KCl)、二号熔剂、NaCl的混合物或其中的一种。二号溶剂是指氯化钾、氯化钡、氯化镁。采用的保护气体是氩气、氮气或二者的混合气体。

用现有的传统的感应炉冶炼工艺冶炼高镁(30~45)，镁的烧损要高达35％以上，合金中有大量的单质镁存在，且成份的稳定性很差，合金的破碎因起火燃烧而无法进行工业化生产。

采用感应炉(或其它加热熔炉)，以压镁法或熔配法在覆盖剂或气体的保护下进行冶炼、浇铸、压制薄锭。并在气体保护下进行封闭的分级破碎，从而得到高纯净度、高均匀性、粒级分布优越的高镁合金包芯线芯剂。

本发明效果是：

1、使高镁合金(Mg：30~70)的熔制、破碎成为一种能够适合批量工业化生产的可行工艺；

2、冶炼过程中镁的烧损降至10％以下，氧化降至5％以下；

3、解决了高镁合金(Mg：30~70)的熔制过程中单质镁高、冷却过程中燃烧严重、合金锭的孔隙度大、合金氧化严重等问题；

4、解决了高镁合金破碎的燃烧问题。

图1是本发明的工艺流程图。

下面结合附图对本发明的工艺流程的实施做进一步说明。覆盖剂：无水光卤石(MgCl₂+KCl)、二号熔剂、NaCl的混合物或其中的一种。保护气体：氩气、氮气或二者的混合气体。破碎装置：将由3～4台腭式破碎机和1～2对辊破碎机的斗式提升机组成的分级自动破碎机组安装在专用房屋中，在破碎状态时，充入保护性气体，并以此进行隔音、隔尘、减少气体散失。工艺说明：

熔配法：

将按配料单配好的合金原料，按秩序(垫底硅铁、镁锭、稀土硅铁、硅铁、硅钙等)加入到感应炉中，并加入覆盖剂进行熔化，待有金属熔池出现时，降低功率、加入覆盖剂，并加盖专用炉盖，同时通入保护性气体。将炉温稳定地控制在1100℃～1200℃，恒温15～20分钟，使镁及硅有充分的时间形成Mg₂Si或硅镁共晶物，并在中期降低感应炉频率提高炉内搅拌能力。出炉时，将金属液流以气体进行保护，使其不与空气进行接触。浇注完毕后撤去保护罩，并在合金锭表面撒入覆盖剂，并以压盘进行压锭，使其快速冷却，避免成份偏析。

压镁法：

将来自于矿热炉的Fe-Si-Ca-RE四元合金液或由感应炉制备的低镁(4％左右)Fe-Si-Ca-RE-Mg合金液，在高硅相态下进行压力加镁。方法是：以专用装置，将金属镁锭从合金液表面压入最底部使其进行镁、硅的合金化，所有镁锭分3~4次压入。每次压入后，要加入覆盖剂、并通入气体进行保护，并保持恒温3~4分钟。全部压完后，同熔配法一样进行出炉等后续操作。

实施例：

1、熔配法：

冶炼镁40芯剂，具体成份为Mg40 Si40 RE2 Ca2。所用原料为硅铁：Si：76％，硅钙：Ca：31％，Si：55％，混合稀土金属：RE：100％，金属硅：Si：99％。

先将少量金属硅(＞8mm)加入炉底，然后加入镁锭，再依次加入工业硅、硅铁、混合稀土金属等，并混入少量覆盖剂加入。升温至开始出现熔池，加入覆盖剂。采用专用炉盖密封，并通入保护性气体，恒温冶炼15~20分钟至全部熔清并保温20分钟。去除炉盖，加入覆盖剂进行降温至1100℃。出炉浇注，并进行气体保护。

高镁芯剂的取样成份为：Mg42.4％、Ca：2.2％、RE：2.1％、Si：40.8％、MgO：1.8％。

镁的烧损为：10％以下。

镁的氧化为：3.8％。

2、感应炉压镁法：

原料结构同上。先将少量工业硅(＞8mm)加入炉底，然后加入3～4kg镁锭，再依次加入工业硅、硅铁、混合稀土金属等，并混入少量覆盖剂加入。升温至全部熔清，加入覆盖剂并降温至1200℃。

采用压力加镁设备，将圆台型镁锭压入合金液底部，保持1分钟，使其充分合金化，再行第二次压镁，整个过程需3～4次完成。压镁过程中感应炉不送电或维持最低功率。

然后在1100℃进行恒温20分钟，并采用炉盖密封，并通入保护性气体，使硅和镁充分合金化。并以同样的方法出炉浇注。

Mg43.2、Ca：2.1％、RE：1.9％、Si：41.2％、MgO：0.8％。

镁的烧损为：7％左右。

镁的氧化为：2.0％以下。

Mg40球化包芯线应用实例：

应用条件：

铁水包：3吨，装入铁水量：2.94吨

原铁水成分％：C：3.7，Si：1.3，Mn：0.13，P：0.04，S：0.026

处理温度：1490℃

包芯线芯剂成份：Mg：41％ RE：3％ Ca：2％ Si：38％

Mg40球化包芯线参数：

包芯线单重：340g/m，

钢带单重：140g/m，

芯剂单重：200~210g/m

处理参数

喂线速度：54m/min

喂入长度：38m(13m/吨铁水)

喂线时间：42s

包内补加硅铁量：15kg

球化结果：

球铁成分％：

C：3.75，Si：2.6，Mn：0.15，P：0.04，S：0.015，Mg：0.039

球铁铸态性能：抗拉强度：475N/mm²，延伸率：23％

球化等级：1-2级，

球径级别：6-7级

球化成本：87元/吨铁水

本发明的优点是：高镁合金(镁：30～70)的熔制、破碎成为一种能够适合批量化工业生产，从而得到高纯净度、高均匀性、粒级分布优越的高镁合金包芯线芯剂。

Claims

1、一种高镁合金包芯线的芯剂及芯线的制作工艺，其特征在于：

1)高镁合金包芯线的芯剂及芯线的成份范围是：

镁：30～70、钙：0～8、稀土：0～8、硅：30～45；

2)高镁合金包芯线芯剂的工艺方法是：

熔配法：

压镁法：

将来自于矿热炉的铁、硅、钙、稀土四元合金液或由感应炉制备的低镁(4％左右)铁、硅、钙、稀土、镁合金液，在高硅相态下进行压力加镁，方法是以专用装置，将金属镁锭从合金液表面压入最底部使其进行镁、硅的合金化，所有镁锭分3～4次压入，每次压入后要加入覆盖剂、并通入气体进行保护，并保持恒温3～4分钟，全部压完后，同熔配法一样进行出炉等后续操作。

2、根据权利要求1所述的高镁合金包芯线的芯剂的制作工艺，其特征在于：覆盖剂为无水光卤石(MgCl₂+KCl)、二号熔剂、NaCl的混合物或其中的一种。

3、根据权利要求2所述的高镁合金包芯线的芯剂的制作工艺，其特征在于：二号溶剂是指氯化钾、氯化钡、氯化镁。

4、根据权利要求1所述的高镁合金包芯线的芯剂的制作工艺，其特征在于：采用的保护气体是氩气、氮气或二者的混合气体。