[发明专利]一种制备炼钢脱氧用钙铝合金包芯线的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体地说是炼钢领域一种制备炼钢脱氧用钙铝合金包芯线的方法。

背景技术

钙铝合金是一种炼钢用的复合脱氧剂。但炼钢过程中使用的钙铝复合脱氧剂存在比重轻、燃点低、烧损大、利用率低等问题。因此，人们通常在合金中添加铁、锰等增加合金比重或将其制成包芯线来提高其利用率。目前炼钢领域常用的所谓的钙铝包芯线，大部分是将金属钙粉与铝粉按一定比例通过机械混合后，直接用钢带包裹成的混合态包芯线。在这种包芯线中，钙粉与铝粉只是机械混合，并未形成钙和铝的合金，因此铝只起到稀释钙的浓度的作用，而并未起到降低钙的蒸汽压的作用。如申请号为201220003169.9的实用新型专利公开了一种“铝钙包芯线”。该实用新型涉及一种包芯线，特别是一种铝钙包芯线，包括外包层，所述外包层内设置有分隔层；所述分隔层将外包层内部分为两个填充层，一个填充层内填充铝，另一个填充层内填充钙，所述外包层采用低碳钢。采用上述结构后，可以通过铝钙包芯线方便的将钙和铝加入到钢液或者铁液中，能较大幅度提高合金收得率，降低冶炼成本，缩短冶炼时间，精确控制成分。但该方法生产的包芯线并未形成真正的铝钙合金。

除上述直接物理混合方式外，纯钙铝合金通常只能在矿冶炉、工频炉等大型有色冶金设备中采用普通的熔兑法进行生产。目前，主要有两种溶兑生产方法，其中重熔法是将金属钙、铝在熔化炉中熔化，制成钙铝合金，浇铸成钙铝合金锭后直接到炼钢厂使用或再制成钙铝包芯线后到炼钢厂使用。电热法为用碳化钙、氧化铝、铁等作原料，在矿热炉中还原冶炼。其原理是碳化钙中的碳和氧化铝中的氧互相作用生成钙铝合金和一氧化碳，即3CaC₂+2Al₂O₃=Ca₃Al₄+6CO。上述两种方法均需要大型熔炼设备，生产批量大、资金投入多。且生产流程较长，在高温熔炼过程中由于钙的沸点1492℃，而实际熔炼温度超高1500℃，因此钙的挥发严重；同时，由于上述冶炼炉无法实现在惰性气体保护下熔炼，钙和铝氧化严重，钙和铝尤其是钙的收得率较低。而由于铝和钙的价格均较高，造成该生产方式成本较高。

申请号为201120390152.9的实用新型专利公开了一种“实心金属铝钙包芯线”。其权利要求为“其特征在于所述实芯金属钙铝包芯线由内芯和光亮钢带包覆层组成，内芯由表面带有钝化层的金属钙铝或金属钙实心圆形芯线以及薄铝层组成，所述薄铝层包裹在表面带有钝化层的金属钙铝或金属钙实心圆形芯线的外部，最外层是光亮钢带包覆层。”该实用新型特征为具有三层结构的钙铝包芯线，方法是将钙铝包芯线进行钝化处理，提高了钙铝线的抗氧化能力，保证实心金属钙铝包芯线在运输和仓储期间不氧化，大幅度提高其存储时间。但该专利采用的是先制备钙铝合金芯线，再用铁皮包覆制成包芯线的工艺。其加温挤压过程会造成钙铝合金制备过程中铝和/或钙的氧化或挥发损失从而导致铝和/或钙的收得率低、钙铝包芯线中铝和/或钙的成分不稳定等问题。《新型芯线合金的研制》一文分别采用还原法和合成法试制了钙铝合金，并通过X光衍射和差热分析确定了合金的形态。该文只是研究钙铝合金的制备问题，而未涉及包芯线的制备和生产。

综上可以看出，目前的钙铝包芯线生产方法主要是直接勾兑混合再包覆铁皮得到（即先混后包工艺）或混合后先冶炼成合金再包覆铁皮得到（即先冶再成型再包覆工艺）。前者无法获得成分均匀稳定的钙铝合金。后者则未对钙铝进行密封，无法避免钙铝合金在非密封保护气氛条件下加热时钙铝的氧化和挥发问题。

发明内容

本发明的目的是针对炼钢领域用的包芯线的特性，提供一种先密封后冶炼成型的炼钢脱氧用纯钙铝合金包芯线的生产方法，该方法的采用先密封包覆再边冶炼边成型的生产工艺，可有效提高铝和钙的收得率，降低生产成本。

本发明的目的是这样实现的：它包括如下工艺步骤：

（1）钙铝合金生产原料配料、混匀工艺

即：将金属钙和铝按任意比例进行混合；

（2）钙铝合金生产原料装入模具及其密封工艺

即：在保护性气氛保护下，将混合均匀的钙铝料置于模具中并进行密封处理；

（3）钙铝合金包芯线加热同时挤压成型工艺

即：在保护性气氛保护下，将模具中的混合料进行加热并随模具一起压缩成直径0.1到30毫米的线材，随后冷却，待合金凝固后即制成用于炼钢脱氧用的纯钙铝合金包芯线。

在步骤（1）中钙铝合金的原料铝粉和钙粉的优选摩尔比为1～9：1。