[发明专利]一种使合金含有易挥发物料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种使合金含有易挥发物料的方法，具体地说，涉及向合金熔体添加如镁、稀土元素等易挥发组分的方法

背景技术

由于镁及稀土元素具有优良的脱硫、脱氧及使铸铁中的石墨球化的功能，因而一些炼钢脱氧剂及球化剂中常含有这类元素。但这类元素的熔点及沸点均偏低，如，镁的熔点仅为650°C，沸点为1108°C，而且其密度也比铁低得多，因而将其直接加于合金熔体中时，镁会漂浮在合金熔体的表面上，进而熔化、挥发并燃烧，结果所加的金属镁并未进入合金熔体中，也就是说，镁的合金化没有完成。同时，镁在其燃烧时产生大量的烟雾，严重地恶化了环境。稀土金属也极易氧化，将其直接加至合金熔体则会大量氧化、燃烧，结果也不能熔于合金熔体中。

现有技术的向合金熔体添加上述易挥发物料的常规方法是所谓“两步法”，即，1.首先在诸如矿热炉之类的冶炼设备中炼成合金的半成品，如硅铁、硅-钙合金等；2.待其冷却凝固之后，与诸如镁之类的易挥发物料及废钢等不易挥发的物料一起在感应炉中混合精炼，最后得到成品合金。这种涉及矿热炉-感应炉的“两步法”工艺路线的缺点是明显的，最主要的是，将合金半成品冷却凝固后再熔炼的过程，不仅浪费了所述合金半成品熔体原来所含的大量热能，而且将其再次熔化，又需提供新的热能；此外，实施所述“两步法”冶炼工艺需具有感应炉及其辅助设备，需要进行两个工艺流程，因而生产效率当然低下，有鉴于此，寻找一种高效率的、能耗低的往合金熔体中添加易挥发物料的方法一直是本技术领域的技术人员追求的目标。

发明内容

本申请人针对上述现有技术的“两步法”添加易挥发物料工艺的不足，提供新的技术方案，该方案的工艺步骤如下：

1.用常规方法制备目标合金半成品的熔体，且使其出炉温度较常规出炉温度高20-40°C；

2.在上述合金半成品出炉之前，预先将不易挥发的物料置于铁水包中；

3.预先将所述易挥发物料破碎成粉末，然后将其包裹在金属薄板中制成包芯线；

4.待上述合金半成品已注至所述铁水包1/2高度时，将上述包芯线喂入该半成品中，且在半成品的出炉过程结束之前完成该喂线工序；

5.搅拌该铁水包中的熔体以使之均匀；

6.将上述经搅拌的熔体浇注成锭。

之所以使合金半成品的出炉温度较其常规出炉温度高20-40°C，是因为需要补偿熔化铁水包中预置的上述冷料及包芯线所需的热量，所述冷料难熔且数量大或铁水包的容量偏小时，上述出炉温度取上限值，反之亦然。

制作上述包芯线外皮的首选材料是厚度低于1mm的低碳薄钢板；如果合金标准允许，也可使用薄的铝板。

对于用于制作包芯线的粉剂的粒度无严格要求。

用于搅拌所述合金熔体的具体方式取决于合金数量的大小，数量少时可采用人工搅拌；数量大时可采用氩气搅拌。

所述不易挥发的物料主要指废钢、硅铁及硅钙等物；所述易挥发物料主要指金属镁和稀土金属。

本发明的有益效果在于:

1.将现有技术的“两步法”工艺改进为“一步法”工艺，使合金半成品所含的热能得以利用，使得本发明的方法较常规方法节约电能10-15%；

2.省却了感应炉熔炼工序，这样不但省略了感应炉及其辅助设备，也简化了工艺流程，节约了作业时间，提高了生产效率。

3.在所得到的产品中，所述易挥发物料如镁和稀土元素的收得率可提高30%以上，这样就节约昂贵的金属镁及稀土金属。

具体实施方案

下面通过实施例进一步说明本发明：

实施例1

制备用作炼钢脱氧剂的目标合金，其组成如下（以重量百分比计）：镁，5-12%、硅，45-60%、钙，3-10%、稀土，0.5-20%及余量的铁。

首先用常规矿热炉冶炼72号硅铁；

当所述硅铁达到出炉标准，且其温度达到1530°C时，将所得硅铁出至铁水包中；

所述铁水包预先已置有清洁废钢及硅-钙合金；

当上述硅铁熔液注至所述铁水包的1/2高度时，将包有金属镁和稀土金属粉末的钢质包芯线喂入上述金属液中，且在出铁结束之前结束上述喂线作业；

人工搅拌所得金属液，然后将其浇入锭模中。

所得合金的成分如下：

镁，12%、硅，50%、钙，9%、稀土，15%及余量的铁。

与常规的两步法生产该合金时的电耗相比，用本发明方法使电耗下降21%；镁和稀土金属的收得率也较两步法的收得率提高了32%，而且在上述喂线过程中未出现金属液的喷溅及镁和稀土金属的燃烧。