[发明专利]用作炼钢脱氧剂的硅－钙－镁－铁合金

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁合金，特别是用作炼钢脱氧剂的硅-钙-镁-铁合金。

背景技术

随着科学技术的进步，社会各领域对钢材的质量提出了更高的要求，而钢材本身的纯净度对其机械性能又有很大的影响，尤其钢中的氧含量过高时，会严重影响钢材的综合机械性能，因此炼钢工作者的重要任务之一就是尽可能地脱除钢中的氧，而选择适用的脱氧剂是炼钢工作者对脱氧环节的主要考虑。

硅钙合金是钢铁冶炼的强脱氧剂，主要应用于生产优质钢、特殊钢时的终脱氧。这种脱氧剂具有良好的脱氧作用，可将钢中的氧含量控制在30ppm以下。它可以硅钙块和硅钙包芯线的方式使用，但它也有很多不足：

(1)该合金的密度小于2.5克/立方厘米，因此不易沉入钢水深部。该合金所含的Ca元素的蒸气压低，易氧化，很容易和钢液表面渣层中的氧化铁和空气中的氧反应，结果使Ca元素的收得率仅在5％左右，这意味着大量的Ca元素被无益地浪费掉，达不到良好的深度脱氧效果。同时，因Ca元素燃烧而产生的烟雾，使得生产环境恶化。

(2)虽然采用硅钙包芯线的方法添加硅钙合金可以避免上述的弊端，但制作包芯线，需将硅钙合金制成粉，这样不可避免地损失部分硅钙合金。另外，往钢水中添加硅钙合金包芯线必须使用喂线机设备。然而，该设备在使用中常易发生断线事故，致使钢水因未能完善脱氧而报废。此外，由于由于包芯线的生产工艺复杂，使其成本上升。

因此，炼钢技术工作者期待一种新的、比重大、具有良好的脱氧、脱硫作用的，能达到良好的深度脱氧效果的脱氧剂，以便用其脱氧来达到提高钢材的综合机械性能的目的。

发明内容

本发明提供一种用于钢水脱氧的硅-钙-镁-铁合金，其组成为(％重量，以该铁合金的总重量为基准计，下同)：

Si，40-60％、Ca，10-15％、Mg，1-10％、Fe≥40％，余为不可避免的杂质。

该用于钢水脱氧的硅-钙-镁-铁合金的优选组成是：Si，40-60％、Ca，10-15％、Mg，5-10％、Fe≥40％，余为不可避免的杂质。

在上述合金中，Si是基本的脱氧元素，若其含量低于40％，则该合金的脱氧能力不足；而若其含量高于60％，则使得该合金的比重过小。因此将其含量限于40-60％。

Ca是该合金中的强脱氧元素。当其与上述的Si一起用于钢水脱氧时，二者间的协同作用可使它们的脱氧能力进一步提高。Ca含量低于10％，则该合金的脱氧能力不足，而其含量高于15％，虽然能提高该合金的脱氧能力，但同时也使该合金的生产成本升高。因此，根据综合考虑，将该合金的Ca含量限于10-15％。

Mg是一种脱氧能力很强的元素，同时还有很强的脱硫作用。本发明的脱氧合金含有Mg，为的是进一步提升该合金的脱氧、脱硫能力，不仅保证用其脱氧後钢中的含氧量小于20ppm，同时可改善钢材的非金属夹杂形态，提高钢材的综合机械性能。若Mg含量高于10％，则该合金的比重会下降；而Mg含量低于1％，则该元素的脱氧作用就不明显了，因此，本发明合金的Mg含量被限于1-10％，更好是被限于5-10％。

本发明合金中的Fe虽然没有脱氧能力，但它有提高该合金比重的决定性作用。该合金中的Fe含量若小于40％，则该合金的比重过小，它不能以足够的深度沉入被脱氧的钢水，不能发挥其应有的脱氧能力。

因此，在本发明的脱氧合金中，Fe不是可有可无的，而是对于保证该合金具有足够的比重的重要组分，因此必须保证其含量大于40％，这样才能保证其比重大于4.5。

本发明的脱氧合金可用下述方法生产：先用常规的矿热炉法产得硅-钙合金，然后在出炉时将金属镁冲熔于该液态的硅-钙合金中，即可得到本发明的脱氧合金。也可将按配比配好的市售的硅-钙合金、金属镁和清洁的废钢在感应炉中熔炼而制得本发明的脱氧合金。

本发明的脱氧合金具有优良的脱氧能力，它能稳定地将钢水中的全氧脱至20ppm以下。此外，该合金还具有一定的脱硫能力。由于该合金的组成简单，因而其生产成本较低，而且还便于生产。

下面通过实施例进一步说明本发明。

具体实施方式

实施例1  制备用作炼钢脱氧剂的硅-钙-镁-铁合金

将700公斤清洁废钢、110公斤金属镁、800公斤含钙30％的硅-钙合金、800公斤含硅75％的硅-铁加入感应炉中熔炼。全熔後得到2380公斤硅-钙-镁-铁合金。经分析得知该合金的成分为：  

Si，46.5％、Ca，10.34％、Mg，4.3％、Fe，42％。

实施例2  高速道轨钢脱氧实验