專利名稱：用于煉鋼的錳基堿土鐵合金的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煉鋼中脫氧、脫硫和錳合金化的鋼水改質(zhì)中使用的一種錳基堿土鐵合金。
背景技術(shù)：
近年來，堿土合金在煉鋼脫氧、脫硫的工藝中得到越來越廣泛的應(yīng)用。如現(xiàn)在所用的硅鈣、硅鋇、硅鈣鋇、硅鋁鋇等。堿土金屬鋇、鈣、鍶、鎂等與傳統(tǒng)的脫氧物質(zhì)鋁從其熱力學(xué)數(shù)據(jù)(見表一)進(jìn)行對(duì)比得知，堿土元素具有很強(qiáng)的脫氧、脫硫能力。
表1

從表1中可看堿土元素鋇、鈣的脫氧能力遠(yuǎn)大于鋁，而具有較強(qiáng)脫硫能力，是煉鋼的好材料。由于純堿土金屬價(jià)格太貴，它只與其他元素制成鐵合金用于煉鋼。當(dāng)前含堿土金屬鋇、鈣、鍶、鎂等都以硅作為母基形成硅系列的堿土鐵合金。這樣在低硅鋼中不能使用，使堿土合金在煉鋼中的應(yīng)用受到限制；任何鋼中都含有錳，所謂無錳不成鋼。因此，本發(fā)明研制低碳錳基堿土合金使得堿土金屬元素在煉鋼中得以更為廣泛地應(yīng)用。替代現(xiàn)在使用的金屬鋁和硅鋇鋁、硅鋇鈣、硅鋁鋇鈣等煉鋼脫氧劑。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是改變傳統(tǒng)硅基堿土鐵合金，制造出錳基堿土鐵合金。使堿土金屬在煉鋼中更廣泛的應(yīng)用，創(chuàng)造更大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
本發(fā)明的制備方法是將生產(chǎn)錳和堿土金屬的原料，用碳作還原劑，石灰、白云石等作熔劑，加入鋼屑，在礦熱爐中冶煉成錳基堿土鐵合金。合金以錳作為基本合金，加入堿土金屬鋇。鈣、鎂和鍶是堿土金屬原料中存在元素，因此在合金中必然含有這些元素的微量(≤5％)，它們?cè)阡撝惺怯幸鏌o害。若增加這些元素含量，應(yīng)選擇含這些微量元素較高的原料，同時(shí)在生產(chǎn)時(shí)應(yīng)提高冶煉溫度和時(shí)間，增加這些元素的回收率；合金中含有鋁，其目的是增加錳基堿土合金脫氧和滿足鋼中酸溶鋁的要求，同時(shí)根據(jù)脫氧原理錳基堿土鐵合金中的鋇與鋁結(jié)合后，脫氧能力會(huì)成倍增長。錳與鋇的成分可根據(jù)用途調(diào)整，如錳高鋇則低，鋇高錳則低。為了滿足低合金鋼的需要在合金中加鈦。
本發(fā)明的錳基堿土鐵合金，其成份及重量配比為Mn10～70％，Ba5～40％，和微量堿土金屬元素(Ca 0-5％、Sr 0-5％、Mg 0-5％)，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
所述合金還含有下列材料中的一種或一種以上Al，它占整個(gè)合金重量的5～60％；Ti，它占整個(gè)合金重量的0.5～15％。
在硅鋼中使用還可含有硅，它占整個(gè)重量的5～50％。
生產(chǎn)的合金含碳7％以上的高碳錳鋇鐵合金，難于在煉鋼中使用，沒有實(shí)用性和可操作性。本發(fā)明用吹氧脫碳法生產(chǎn)中、低碳錳鋇鐵合金。將礦熱爐還原成的液態(tài)高碳錳鋇鐵，熱兌到轉(zhuǎn)爐中，通過氧槍吹入氧氣，氧化高碳錳鋇鐵中的碳；當(dāng)合金中的碳低到符合標(biāo)準(zhǔn)要求時(shí)(C≤0.5％)，其合金即為成品的錳鋇鐵用于煉鋼。在1.2噸的轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)低碳錳鋇鐵，供氧時(shí)氧槍噴頭距合金液面400mm，采用低—高—低的方法，即前期供氧壓力0.6MPa，中期0.85MPa，后期0.7Mpa，吹煉中要盡量避免1850℃以上的高溫，提高合金收得率和防止脫碳時(shí)的CO和CO2再進(jìn)入合金。
本發(fā)明的生產(chǎn)工藝生產(chǎn)錳基堿土鐵合金的主要原料錳礦石、富錳渣、鋇石等。還原劑碳焦炭等。熔劑為石灰或白云石等。
加入鋼屑來調(diào)整成份，增加合金比重和流動(dòng)性，促進(jìn)還原，可以降低合金中碳的含量。
將上述原材料制成一定的粒度，混合均勻，按比例分批在礦熱爐中冶煉。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1
生產(chǎn)用于晉碳鋼的脫氧劑——錳鋇鐵合金生產(chǎn)一基準(zhǔn)噸的配料是錳 石(含MnO230％) 755kg富錳渣(含MnO240％) 350kg鋇 石(含BaCO385％、SrCO36％等) 250kg石 炭(含CaO 60％、MgO 8％)320kg鋼 屑(含F(xiàn)e 95％) 200kg焦 炭(含固定C82％)638kg混合均勻分批投入礦熱爐中冶煉。見工藝流程

圖1生產(chǎn)產(chǎn)品的化學(xué)成份(重量％)見表2表2

實(shí)施例2生產(chǎn)用低硅高鋁鋼的脫氧劑——錳鋇鋁鐵合金。
生產(chǎn)一基準(zhǔn)噸配料錳礦石(含MnO230％) 1000kg富錳渣(含MnO240％) 520kg石灰石(含CaO260％、MgO8％)320kg鋇 石(含BaCO385％、SrCO36％)400kg鋼 屑(含F(xiàn)e95％)210kg煙 煤(含固定C70％) 810kg木 炭(含固定C75％) 50kg混合均勻加入礦熱中冶煉。工藝流程同實(shí)施1生產(chǎn)產(chǎn)品成份(重量％)見表3表3

此產(chǎn)品為中間合金，為了獲得微量(Ca、Sr、Mg)需要提高爐溫(2200℃以上)和增加冶煉時(shí)間(2小時(shí)以上)。為加強(qiáng)它的脫氧能力和滿足鋼中As的要求，在本產(chǎn)品出爐時(shí)用熱兌法在鐵水包內(nèi)按比例加入鋁錠。
如用本產(chǎn)品的60％，加入40％的鋁錠。工藝流程圖2生產(chǎn)產(chǎn)品的化學(xué)成分(重量％)，見表4表4

實(shí)施例3用于低合金鋼的脫氧改質(zhì)劑——錳鋇鋁鈦鐵合金。
用重熔法生產(chǎn)多元合金見表5(重量％)表5

此產(chǎn)品是將實(shí)施例2的錳鋇鐵合金(見表3)在熔爐中加20％的鋁、20％的鈦鐵(Ti28％)，也可以用金屬鈦重熔制成。見工藝流程圖3。
實(shí)施例4生產(chǎn)用于硅鋼的脫氧劑——錳硅鋇鐵合金生產(chǎn)一基準(zhǔn)噸的配料是錳礦 1650kg富錳渣540kg重晶石250kg硅石 250kg焦炭 550kg白云石380kg
瑩石 130kg鋼屑 20kg生產(chǎn)產(chǎn)品的工藝流程同實(shí)施例1。
產(chǎn)品的化學(xué)成份，(重量％)，見表6。
表6

在生產(chǎn)此產(chǎn)品時(shí)可以加鋁釩土，合金中含鋁5～20％。
實(shí)施例5某鋼廠在模注Q235鎮(zhèn)靜鋼以Al50Mn30Fe與Mn45Ba25Fe進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)。噸鋼加入Al-Mn-Fe 0.8kg，加Mn-Ba-Fe 1.5kg進(jìn)取代Al-Mn-Fe脫氧，模注鋼水氬后鋼中氧降低13×6-6～19×6-6。連鑄鋼水氬后鋼中氧降低13×6-6～24×6-6；Mn-Ba-Fe在脫氧的同時(shí)，還能脫硫，Mn-Ba-Fe噸鋼加入2.0kg/t時(shí)，脫硫率達(dá)19％；使用Mn-Ba-Fe有利于夾雜物的凝聚、長大和去除，潔凈鋼水，改善鋼水的流動(dòng)性，提高板材的沖擊韌性，-20℃時(shí)可提高一倍；能降低煉鋼成本，有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。原用Al-Mn-Fe噸鋼加入0.8kg為14元(17.5元/kg×0.8)，用Mn-Ba-Fe噸鋼加入1.5kg為12.8元(8.53元/kg×1.5)，同時(shí)噸鋼增錳0.45kg為0.45元(10元/kg×0.45)，噸鋼合計(jì)降低成本1.65元。
本發(fā)明適用于各種鋼的脫氧、脫硫和錳合金化，用本產(chǎn)品可以改善鋼中非金屬夾雜物的形狀和數(shù)量，提高鋼的質(zhì)量。這樣使以往硅質(zhì)堿土合金不使用的鋼，現(xiàn)在可以使用了；以前用硅質(zhì)堿土合金的鋼它也可以替代，拓寬了堿土金屬的使用范圍。同時(shí)還能降低煉鋼的生產(chǎn)成本。因此，它有著較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
權(quán)利要求
1.一種用于煉鋼的錳基堿土鐵合金，其特征在于，它的成份及重量配比為Mn10～70％、Ba5～40％和微量堿土金屬元素，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.按照權(quán)利要求1所述的用于煉鋼的錳基堿土鐵合金，其特征是所述合金其中還含有Al，它占整個(gè)合金重量的5～60％。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的用于煉鋼的錳基堿土鐵合金，其特征是所述合金其中還含有Ti ，它占整個(gè)合金重量的0.5～15％。
4.按照權(quán)利要求1或2所述的用于煉鋼的錳基堿土鐵合金，其特征是所述的微量堿土金屬元素和占整個(gè)合金重量為Ca 0-5％、Sr 0-5％、Mg 0-5％。
5.按照權(quán)利要求1或2所述的用于炬鋼的錳基堿土鐵合金，其特征是所述合金其中還含有Si，它占整個(gè)合金重量的5～50％。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于煉鋼的錳基堿土鐵合金，所要解決的技術(shù)問題是低碳錳基堿土合金使得堿土金屬元素在煉鋼中得以更為廣泛地應(yīng)用，替代現(xiàn)在使用的金屬鋁和硅鋇鋁、硅鋇鈣、硅鋁鋇鈣等煉鋼脫氧劑。本發(fā)明的要點(diǎn)是它的成份及重量配比為Mn10～70％、Ba5～40％和微量堿土金屬元素，余量為Fe及不可避免的雜質(zhì)。本發(fā)明的用途是用于煉鋼的脫氧、脫硫和錳合金化的鋼水改質(zhì)。
文檔編號(hào)C22C30/00GK1948513SQ200610134330
公開日2007年4月18日 申請(qǐng)日期2006年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月21日
發(fā)明者謝英旭 申請(qǐng)人:謝英旭