專利名稱：一種鋼鐵冶煉用鋁鎂合金脫氧劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，涉及鋼鐵冶煉用脫氧劑，具體涉及一種鋼鐵冶煉用鋁鎂合金脫氧劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前軸承鋼、鋼簾線鋼、冷鐓鋼、低硅鋁鎮(zhèn)靜鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼等品種鋼的生產(chǎn)工藝主要是以Al做為脫氧劑，用Al脫氧可以獲得很低的溶解氧含量，如果脫氧產(chǎn)物Al2O3脫除充分，就可以獲得潔凈度很高的鋼液。雖然Al2O3夾雜物與鋼液潤濕角小、上浮速度快，但是仍會有大量的Al2O3顆粒殘留在鋼液中聚集成團(tuán)簇狀的Al2O3群。這些團(tuán)簇狀的Al2O3群對鋼材的機(jī)械性能與加工性能有害，并且在澆注過程中易堵塞水口，是影響連鑄順行的主要因素。因此，必須對殘留在鋼水中的Al2O3夾雜物進(jìn)行變性處理以消除其危害。尋求合理的Al2O3夾雜物變性處理方法和材料是冶金工作者的任務(wù)之一。
鎂鋁合金作為脫氧劑用于鋼水脫氧處理可以獲得很低的溶解氧含量，對殘留在鋼水中的Al2O3夾雜物進(jìn)行變性處理效果優(yōu)于其它脫氧劑。
實驗表明，將鋼中溶解的鎂含量提高，鎂參與脫氧反應(yīng)生成的氧化鎂將和氧化鋁生成鎂鋁尖晶石夾雜物，起到將氧化鋁夾雜物變性的作用。由于鎂的蒸汽壓很高，如果將純鎂喂入鋼液中，鎂將迅速生成蒸汽逸出，不僅收得率很低且鎂蒸汽與空氣中氧接觸后引起劇烈燃燒導(dǎo)致爆炸。因此將鎂和鋁做成合金降低鎂的蒸汽壓是提高鎂在鋼中收得率的有效措施。

發(fā)明內(nèi)容
針對目前鋼液脫氧劑存在的不足之處，本發(fā)明提供一種鋼鐵冶煉用鋁鎂合金脫氧劑及其制備方法，用于煉鋼出鋼時鋼包脫氧和鋼水凈化以及喂絲脫氧和改善夾雜物形態(tài)。
本發(fā)明鋁鎂合金脫氧劑有兩種使用形式1、鋁鎂合金以塊狀形式在煉鋼出鋼時加入到鋼包或精煉工位加入用于脫氧脫氧劑加入鋼包時在鋼水沖擊下迅速熔化，同時鋼液沖擊流具有攪拌作用，加速脫氧元素與鋼水中氧反應(yīng)，達(dá)到迅速脫氧和凈化鋼水的目的。另外，由于鋁鎂合金脫氧劑中鎂改善夾雜物的作用，對提高鋼材工藝性能、機(jī)械性能和使用性能都有顯著效果，鋁鎂合金脫氧劑用于鋼液脫氧不僅有較強(qiáng)的脫氧能力，而且由于鎂的汽化作用，能很好彌散在鋼液中，具有較強(qiáng)的脫氧和去除及改變夾雜物形態(tài)能力，達(dá)到進(jìn)一步提高鋼產(chǎn)品質(zhì)量目的。
其化學(xué)成分按重量百分比為Al75％～95％；Mg5％～25％。
將金屬鋁和金屬鎂按照要求的比例(即Al 75％～95％、Mg 5％～25％的重量百分比)加入到感應(yīng)爐中，在氮氣保護(hù)氣氛下冶煉，制成鋁鎂合金錠，將鋁鎂合金錠破碎成10～40mm塊后使用。
由于金屬鎂容易氧化，不能在大氣下冶煉，而且液態(tài)蒸汽壓高，也不能在真空下冶煉，所以選擇在氮氣保護(hù)氣氛下冶煉。冶煉時，氮氣壓力保持0.1～0.3MPa。冶煉溫度控制在700℃～900℃，冶煉時間30～60分鐘。
本發(fā)明的鋁鎂合金脫氧劑，具有較強(qiáng)的脫氧和去除及改變夾雜物形態(tài)的能力和細(xì)化晶粒作用。解決了連鑄生產(chǎn)過程，鋁脫氧造成的絮水口問題。該脫氧劑生產(chǎn)方法簡單，在生產(chǎn)中不產(chǎn)生任何污染。
本發(fā)明的鋁鎂脫氧劑經(jīng)多爐試驗，使得鋼水中的氧含量在28ppm以下。
2、鋁鎂合金制成包芯線用于鋼包喂絲脫氧將上述鋁鎂合金錠或者鋁鎂合金錠塊，經(jīng)過破碎制成鋁鎂合金粉劑作為包芯原料，采用鋼帶為包皮材料。所采用的鋁鎂合金粉劑，其鋁、鎂含量與上述鋁鎂合金錠相同；破碎后制成的鋁鎂合金粉劑，其粒度不大于1.0mm。所采用的鋼帶厚度為0.2～0.8mm，寬度為30～57mm。
加工時，首先將鋁鎂合金破碎成小于1.0mm的細(xì)顆粒，做為芯料喂入，外層采用鋼帶包裹并將芯料壓實制成包芯線，通過喂線機(jī)喂入鋼包。
本發(fā)明采用鋁鎂合金為包芯原料。采取鋁鎂合金的形式，抑制了金屬鎂的汽化反應(yīng)速度，而且使金屬鎂的溶解度增大，這是本發(fā)明的一個顯著特點。對于要求深脫氧的鋼種，本發(fā)明采用鋁鎂合金作為包芯充填料，形成鎂鋁復(fù)合深度脫氧，達(dá)到深度脫氧的目的。
將本發(fā)明的包芯線用于鋼水脫氧，能改善和減少鋼水中夾雜物的種類、粒度、形狀，使產(chǎn)品符合特殊高純潔鋼要求。實驗表明(1)不同鎂含量的鋁鎂合金包芯線對鋼液進(jìn)行處理后，全氧含量達(dá)到了20×10-6以下。
(2)鋁鎂合金包芯線處理鋼液后，夾雜物成分以鎂鋁尖晶石為主，達(dá)到了夾雜物變性處理的目的。
(3)鋁鎂合金處理鋼液后對夾雜物的尺寸細(xì)小化產(chǎn)生了非常好的影響，夾雜物的最大直徑小于10微米，90％以上的夾雜物直徑小于5微米。
該包芯線生產(chǎn)方法簡單，在生產(chǎn)中不產(chǎn)生任何污染。
具體實施例方式
實施例1鋁鎂合金脫氧劑化學(xué)成分按重量百分比為Al85％；Mg15％。
將金屬鋁和金屬鎂按照要求的比例加入到感應(yīng)爐中，在氮氣保護(hù)氣氛下冶煉，制成鋁鎂合金錠，冶煉時，氮氣壓力保持0.2MPa。冶煉溫度控制在800℃，冶煉時間45分鐘。將鋁鎂合金錠破碎成25mm塊后使用。
轉(zhuǎn)爐出鋼時加入到鋼包用于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼脫氧，加入量按照5Kg/噸鋼控制。在鑄坯中取樣檢驗，鋼中氧含量為22×10-6，優(yōu)于其它脫氧劑效果。在軋材中取樣檢驗，AlMg合金脫氧產(chǎn)物多為高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO復(fù)合夾雜物，形狀多為球狀或粒狀。軋材中的高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO復(fù)合夾雜物基本不變形，但尺寸一般較小，基本上都低于10μm，大部分在5μm以下，因而對鋼材質(zhì)量危害性不大。成品檢驗，鋼材物理化學(xué)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
實施例2將實施例1所述鋁鎂合金錠或者鋁鎂合金錠塊，經(jīng)過破碎制成鋁鎂合金粉劑作為包芯原料，采用鋼帶為包皮材料。所采用的鋁鎂合金粉劑，其鋁、鎂含量與上述鋁鎂合金錠相同；破碎后制成的鋁鎂合金粉劑，其粒度不大于1.0mm。所采用的鋼帶厚度為0.5mm，寬度為40mm。
加工時，首先將鋁鎂合金破碎成小于1.0mm的細(xì)顆粒，做為芯料喂入，外層采用鋼帶包裹并將芯料壓實制成包芯線。
在180t鋼包中，采用該包芯線，用于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼水脫氧處理，喂線速度為100m/min，喂線時間8min，鋼水液面反應(yīng)平穩(wěn)，鋼水未有增硅現(xiàn)象，連鑄8爐沒有堵水口現(xiàn)象。T.[O]含量由原來的平均46ppm降至28ppm以下。鋼材物理化學(xué)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
實施例3鋁鎂合金脫氧劑化學(xué)成分按重量百分比為Al75％；Mg25％。
將金屬鋁和金屬鎂按照要求的比例加入到感應(yīng)爐中，在氮氣保護(hù)氣氛下冶煉，制成鋁鎂合金錠，冶煉時，氮氣壓力保持0.1MPa。冶煉溫度控制在700℃，冶煉時間60分鐘。將鋁鎂合金錠破碎成40mm塊后使用。
轉(zhuǎn)爐出鋼時加入到鋼包用于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼脫氧，加入量按照5Kg/噸鋼控制。在鑄坯中取樣檢驗，鋼中氧含量為21×10-6，優(yōu)于其它脫氧劑效果。在軋材中取樣檢驗，AlMg合金脫氧產(chǎn)物多為高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO復(fù)合夾雜物，形狀多為球狀或粒狀。軋材中的高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO復(fù)合夾雜物基本不變形，但尺寸一般較小，基本上都低于10μm，大部分在5μm以下，因而對鋼材質(zhì)量危害性不大。成品檢驗，鋼材物理化學(xué)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
實施例4將實施例3所述鋁鎂合金錠或者鋁鎂合金錠塊，經(jīng)過破碎制成鋁鎂合金粉劑作為包芯原料，采用鋼帶為包皮材料。所采用的鋁鎂合金粉劑，其鋁、鎂含量與上述鋁鎂合金錠相同；破碎后制成的鋁鎂合金粉劑，其粒度不大于1.0mm。所采用的鋼帶厚度為0.2mm，寬度為30mm。
加工時，首先將鋁鎂合金破碎成小于1.0mm的細(xì)顆粒，做為芯料喂入，外層采用鋼帶包裹并將芯料壓實制成包芯線。
在180t鋼包中，采用該包芯線，用于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼水脫氧處理，喂線速度為100m/min，喂線時間8min，鋼水液面反應(yīng)平穩(wěn)，鋼水未有增硅現(xiàn)象，連鑄8爐沒有堵水口現(xiàn)象。T.[O]含量由原來的平均45ppm降至28ppm以下。鋼材物理化學(xué)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
實施例5鋁鎂合金脫氧劑化學(xué)成分按重量百分比為Al95％；Mg5％。
將金屬鋁和金屬鎂按照要求的比例加入到感應(yīng)爐中，在氮氣保護(hù)氣氛下冶煉，制成鋁鎂合金錠，冶煉時，氮氣壓力保持0.3MPa。冶煉溫度控制在900℃，冶煉時間30分鐘。將鋁鎂合金錠破碎成10mm塊后使用。
轉(zhuǎn)爐出鋼時加入到鋼包用于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼脫氧，加入量按照5Kg/噸鋼控制。在鑄坯中取樣檢驗，鋼中氧含量為23×10-6，優(yōu)于其它脫氧劑效果。在軋材中取樣檢驗，AlMg合金脫氧產(chǎn)物多為高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO復(fù)合夾雜物，形狀多為球狀或粒狀。軋材中的高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO復(fù)合夾雜物基本不變形，但尺寸一般較小，基本上都低于10μm，大部分在5μm以下，因而對鋼材質(zhì)量危害性不大。成品檢驗，鋼材物理化學(xué)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
實施例6將實施例5所述鋁鎂合金錠或者鋁鎂合金錠塊，經(jīng)過破碎制成鋁鎂合金粉劑作為包芯原料，采用鋼帶為包皮材料。所采用的鋁鎂合金粉劑，其鋁、鎂含量與上述鋁鎂合金錠相同；破碎后制成的鋁鎂合金粉劑，其粒度不大于1.0mm。所采用的鋼帶厚度為0.8mm，寬度為57mm。
加工時，首先將鋁鎂合金破碎成小于1.0mm的細(xì)顆粒，做為芯料喂入，外層采用鋼帶包裹并將芯料壓實制成包芯線。
在180t鋼包中，采用該包芯線，用于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼鋼水脫氧處理，喂線速度為100m/min，喂線時間8min，鋼水液面反應(yīng)平穩(wěn)，鋼水未有增硅現(xiàn)象，連鑄8爐沒有堵水口現(xiàn)象。T.[O]含量由原來的平均44ppm降至28ppm以下。鋼材物理化學(xué)指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
權(quán)利要求
1.一種鋼鐵冶煉用鋁鎂合金脫氧劑，其化學(xué)成分按重量百分比為Al 75％～95％；Mg 5％～25％。
2.權(quán)利要求1所述的鋼鐵冶煉用鋁鎂合金脫氧劑的制備方法，其特征在于工藝步驟為將金屬鋁和金屬鎂按照Al 75％～95％、Mg 5％～25％的重量百分比加入到感應(yīng)爐中，在氮氣保護(hù)氣氛下冶煉，氮氣壓力保持0.1～0.3Mpa，冶煉溫度控制在700℃～900℃，冶煉時間30～60分鐘，制成鋁鎂合金錠，將鋁鎂合金錠破碎成10～40mm塊料。
3.權(quán)利要求1所述的鋼鐵冶煉用鋁鎂合金脫氧劑的使用方法，其特征在于將該脫氧劑制成鋁鎂合金粉劑，其粒度不大于1.0mm，作為包芯原料，外層采用厚度為0.2～0.8mm、寬度為30～57mm鋼帶包裹并將芯料壓實制成包芯線，通過喂線機(jī)喂入鋼包。
全文摘要
一種鋼鐵冶煉用鋁鎂合金脫氧劑，化學(xué)成分按重量百分比為Al 75％～95％；Mg 5％～25％。制備方法為將金屬鋁和金屬鎂按照配比加入到感應(yīng)爐中，在氮氣保護(hù)氣氛下冶煉，氮氣壓力保持0.1～0.3MPa，冶煉溫度控制在700℃～900℃，冶煉時間30～60分鐘，制成鋁鎂合金錠，將鋁鎂合金錠破碎成10～40mm塊料。也可將該脫氧劑制成鋁鎂合金粉劑，其粒度不大于1.0mm，作為包芯原料，外層采用鋼帶包裹制成包芯線。本發(fā)明的脫氧劑，具有較強(qiáng)的脫氧和去除及改變夾雜物形態(tài)的能力和細(xì)化晶粒作用。解決了連鑄生產(chǎn)過程，鋁脫氧造成的絮水口問題，經(jīng)多爐試驗，能使鋼水中的氧含量在28ppm以下。
文檔編號C22C1/03GK1908198SQ20061004748
公開日2007年2月7日 申請日期2006年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日
發(fā)明者孫中強(qiáng), 李裕華, 孫立國 申請人:沈陽東北大學(xué)冶金技術(shù)研究所有限公司