專利名稱：鈣基三元合金的制作方法
本產(chǎn)品屬堿土金屬合金，作鋼鐵連鑄時(shí)的燃燒發(fā)熱材料用，還可作復(fù)合脫氧劑，用于爐外精煉。
在現(xiàn)有的連鑄生產(chǎn)中，廣為采用一種不用加熱的冷中間包。為提高開(kāi)澆成功率，保證鋼水不致于在開(kāi)始流經(jīng)澆口時(shí)冷凝而堵塞澆口，在開(kāi)澆前，將Si-Ca合金粉灑在中間包的塞棒根部周圍附近，開(kāi)澆時(shí)鋼水將Si-Ca粉引燃，提高澆口的溫度，使開(kāi)始容易冷凝的鋼水保持較好的流動(dòng)性。其不足之處在于(1)Si-Ca粉完全是分散粉末狀，潑灑分散，燃燒不集中，燃燒過(guò)程中煙塵大；(2)每次用量大，成本高；(3)發(fā)熱量低，引燃后持續(xù)時(shí)間短(3～5秒鐘)。
后來(lái)用Mg-Al環(huán)或Mg-Al合金.其主要缺點(diǎn)是(1)燃燒時(shí)光輻射太強(qiáng)，對(duì)眼睛刺激太大；(2)熔點(diǎn)燃點(diǎn)低；(3)需要人工套環(huán)，操作條件惡劣。針對(duì)前二項(xiàng)的缺點(diǎn)，我們搞了Ca-Al環(huán)，已申請(qǐng)專利，并授權(quán)；(申請(qǐng)?zhí)?3110941.8，發(fā)明名稱為鈣-鋁引流環(huán)生產(chǎn)工藝)。但是第三項(xiàng)缺點(diǎn)仍末克服，且(1)Ca-Al環(huán)系壓制而成，未合金化，存在單質(zhì)Ca與單質(zhì)Al，Al粉易于集中，而在煉鋼時(shí)，不希望水口處出現(xiàn)這種成“團(tuán)”的單質(zhì)Al，從對(duì)水口結(jié)瘤分析來(lái)看，Ca/Al比的改變，對(duì)水口結(jié)瘤影響很大；(2)熔點(diǎn)、燃點(diǎn)低。
據(jù)此我們又試驗(yàn)了與本產(chǎn)品成份相近的Ca-Al合金塊，其缺點(diǎn)在于(1)比重小，與鋼水無(wú)“親和力”，收得率低；(2)反應(yīng)激烈；(3)熔點(diǎn)、燃點(diǎn)低。
本產(chǎn)品的首要目的是提供一種發(fā)熱劑，而不需要工人冒著高溫去套環(huán)，該發(fā)熱劑既具備上述各發(fā)熱劑的優(yōu)點(diǎn)，又盡可能克服他們的缺點(diǎn)。
本產(chǎn)品的第二個(gè)目的在于提供一種不含Si(有的鋼種對(duì)Si要求嚴(yán)格)、其它不利雜質(zhì)也極少的合金。
本產(chǎn)品的第三個(gè)目的在于發(fā)熱劑密度盡可能大時(shí)，與鋼水有“親和力”，容易在鋼水中“燃燒”，收得率高，燃燒集中，持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，燃點(diǎn)適合鋼鐵連鑄要求。
用于連鑄發(fā)熱劑的成份為，Ca50～70％，Al25～40％，F(xiàn)e5～12％，雜質(zhì)含量不大于1％。
本產(chǎn)品以金屬鈣為基，鈣是煉鋼中使用廣泛的潔凈劑，脫氧脫硫效果都很好，配以燃燒時(shí)發(fā)熱量很大的鋁，為燃燒時(shí)提供了有效的發(fā)熱值。鋁還是一種有效的脫氧劑，其脫氧能力比Si、Mn大得多，一般用于終脫氧。所以用在煉鋼中間包的水口處是適宜的。加入鐵的目的是(1)提高合金密度，提高合金與鋼水之間的“親和力”，使之盡可能在鋼水內(nèi)部“燃燒”；(2)提高熔點(diǎn)燃點(diǎn)，讓鐵在合金中起“滯燃劑”的作用，避免鋼水末到，已全部“燒光”；(3)調(diào)節(jié)和抑制反應(yīng)的激烈程度。因鈣鋁合金在鋼水中反應(yīng)太劇烈，加鐵是用來(lái)抑制其劇烈程度，使之平穩(wěn)一些；(4)加鐵不引入與煉鋼無(wú)關(guān)的雜質(zhì)，同時(shí)，鐵在水口處生成FeO·Al2O3放出熱量，F(xiàn)eO的生成對(duì)降低渣的粘度、促進(jìn)渣與鋼水的分離、提高鋼的質(zhì)量有促進(jìn)作用。
用作復(fù)合脫氧劑的成份為Ca10～80％，Al10～80％，F(xiàn)e5～50％。
該產(chǎn)品呈Φ2～20mm不規(guī)則形狀。每包0.5Kg，內(nèi)用牛皮紙袋、外用聚乙烯袋包裝。每10Kg和每100Kg再襯一聚乙烯袋包裝，充氬，密封包裝于200升的鐵皮包裝桶內(nèi)。小袋子內(nèi)層用牛皮紙袋為的是滯燃，且不帶進(jìn)氫元素而影響鋼水質(zhì)量。多層密封是避免吸氧，因?yàn)樵摦a(chǎn)品吸氧能力特別強(qiáng)。
該產(chǎn)品的破碎不能用鐵器，而只能用非鐵工具。
該產(chǎn)品破碎后可作包芯線，用作爐外精煉的復(fù)合脫氧劑。
連鑄時(shí)每次用2包該產(chǎn)品，用于水口處代替原來(lái)的Si-Ca粉。并與相近組分的Ca-Al合金做了對(duì)照試驗(yàn)。該產(chǎn)品用量少、發(fā)熱量大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)(1分鐘以上)，能“提高”鋼液溫度20℃左右。且不含Si，而使鋼材符合出口標(biāo)準(zhǔn)。投入簡(jiǎn)便，無(wú)強(qiáng)光輻射。
對(duì)于Ca含量的選定，取決于Ca/Al比，在水口處，Ca/Al比不同，將形成不同形式的CaO·Al2O3產(chǎn)物。由水口結(jié)瘤處的分析可知，結(jié)瘤的主要成份是CaO·6Al2O3，此成分的熔點(diǎn)在1700℃以上。當(dāng)Ca/Al比小于0.09時(shí)極易結(jié)瘤，加大Ca/Al比，鋼液的流動(dòng)性將得以改善。由鋼渣相圖可知，形成12CaO·7Al2O3時(shí)，其熔點(diǎn)很低，流動(dòng)性很好。有結(jié)瘤時(shí)，也可以通過(guò)加Ca而使結(jié)瘤轉(zhuǎn)化。選定Ca為60％考慮了鋼水用鋁線脫氧的殘鋁量和鈣本身的損失，鈣鋁組分在相圖中的位置等因素。
Al含量選定在30～36％，是因?yàn)锳l小于24％時(shí)，燃燒持續(xù)時(shí)間過(guò)短，Al太高，將使Ca/Al比例在水口處失調(diào)，水口處不希望Al太高。
Fe含量選定在5％～9％，主要是考慮既要用Fe來(lái)提高發(fā)熱劑的密度，但又不能使發(fā)熱劑的發(fā)熱量受到太大的損失。但是作為復(fù)合脫氧劑的鐵含量要大大提高，以起保護(hù)Ca的作用，提高Ca的收得率，同時(shí)使反應(yīng)平穩(wěn)。
當(dāng)選用Ca30％，Al40％，F(xiàn)e30％構(gòu)成合金作復(fù)合脫氧劑時(shí)，用于爐外精煉，可代替鋁線脫氧，且能防止鋁在鋼水中的副作用。
權(quán)利要求
1.一種鈣基三元合金，其特征在于該三元合金由鈣、鋁、鐵組成；可在鋼鐵連鑄中作發(fā)熱劑使用，也可在爐外精煉時(shí)作復(fù)合脫氧劑使用。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣基三元合金，其特征在于，所述的鈣、鋁、鐵在鋼鐵連鑄中作發(fā)熱劑時(shí)的重量比含量為Ca50～70％，Al25～40％，F(xiàn)e5～12％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鈣基三元合金，其特征在于，所述的鈣、鋁、鐵在爐外精煉時(shí)，作復(fù)合脫氧劑的重量比含量為Ca10～80％，Al10～80％，F(xiàn)e5～50％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的鈣基三元合金，其特征在于所述的合金產(chǎn)品具有不規(guī)則的塊狀、粉狀，也可做成包芯線狀。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于鋼鐵連鑄時(shí)作發(fā)熱劑的材料,它由鈣、鋁、鐵用典型的直接熔合法生產(chǎn),呈一種三元鈣基合金。該連鑄發(fā)熱劑主要成分(重量)為Ca:50～70%;Al:25～40%;Fe:5～12%;雜質(zhì)含量很低。在鋼鐵連鑄中,將其投入中間包水口處,能迅速加熱鋼水,增加鋼水流動(dòng)性,保證鋼鐵連鑄正常進(jìn)行,提高連鑄開(kāi)澆成功率,使用簡(jiǎn)便,效果顯著。將該合金的鈣、鋁、鐵的含量改變時(shí),可作復(fù)合脫氧劑,用于爐外精煉。
文檔編號(hào)B22D11/10GK1172861SQ9611111
公開(kāi)日1998年2月11日 申請(qǐng)日期1996年8月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年8月3日
發(fā)明者張自明, 李建強(qiáng), 陳碧蓮, 錢友志, 鄒宏, 藺寶云, 曹增志, 葉貴勤, 韋紀(jì)明 申請(qǐng)人:國(guó)營(yíng)建中化工總公司