[发明专利]一种金属复合炼钢脱氧剂

说明书

技术领域

    本发明属于炼钢用脱氧剂技术领域，涉及一种含有Ga、Si、Al、Mn、Fe及稀土RE等元素的金属复合炼钢脱氧剂。

背景技术

随着经济发展和科技进步，工业上以及日常生活中，对钢的需求越来越多，对钢质量的要求也越来越高。因此，除加大炼钢设备的改进和生产工艺的革新外，加强炼钢材料脱氧合金的研发也十分重要。因钢中氧含量的高低直接影响到最终钢材的质量和性能。高的氧含量会导致在钢液冷凝过程中，由于碳和氧偏浓聚，将使碳再次发生氧化，使钢中产生气泡，而影响到钢材的质量；另外，氧还会以FeO、Fe₃O₄及其它氧化物形式析出，分布于晶界表面上，使钢的塑性、机械性能下降，并产生热脆、冷脆，对特殊用途钢的产品质量带来一系列的危害。

炼钢用脱氧剂能够利用脱氧元素降低钢液氧含量，主要作用机理是具有与氧强亲和力的脱氧元素和铁水中溶解的氧发生反应，反应得到的产物上浮至渣层中，然后加以除去即可得到纯净的钢液。现有的脱氧剂主要有硅铝钡钙铁、硅钙包芯线、铝线、铝锰铁、钢芯铝、电石和碳化硅等。

由于铝具有脱氧能力强、效率高、夹杂物上浮速度快、残留于钢中能细化晶粒等优点，所以铝作为脱氧剂在炼钢生产中一直占有重要的角色，但铝脱氧同样存在利用率低、成本高及脱氧产物残留影响钢材性能等缺点。碱土金属（Ga、Mg、Ba、Sr等）有很强的化学活性，与氧有很强的亲和力，使用含有碱土金属元素的脱氧剂可以将钢液中的氧含量降到较低的水平，近些年来的生产实际也表明碱土金属在降低钢中氧含量和提高钢材质量方面发挥了重要作用，越来越受到人们的青睐，不过，碱土金属应用于钢液脱氧同样存在不利因素：大部分碱土金属蒸汽压较高，在铁液中的溶解度较小，这使得碱土金属的脱氧能力受到限制。复合脱氧是用含有两种或两种以上的脱氧元素的铁合金进行脱氧，其实质是用两种或两种以上的脱氧元素同时与钢液中的溶解氧发生反应，并使他们的脱氧产物彼此结合成复合化合物以降低脱氧产物的活度，同时改变氧的活度系数。复合脱氧时脱氧产物通常是复合化合物，其熔点比纯氧化物低，脱氧过程中容易生产液态的脱氧产物，有利于成核、长大，可改善去除脱氧产物的条件。

发明内容

针对现有炼钢脱氧剂的缺陷，本发明提供一种配方合理的复合脱氧剂及其制备方法，该复合脱氧剂具有脱氧效果好、产品利用率高及生产成本低等优点，可广泛用于各种炼钢脱氧工序中。

具体的，本发明采取的技术方案如下：

一种金属复合炼钢脱氧剂，包括有Ga、Si、Al、Mn、Fe及稀土元素，其特征在于，以重量百分比计，该脱氧剂的化学成分为：Ga10～30%，Si15～40%，Al20～40%，Mn3～10%，稀土元素1～5%，余量为Fe及不可避免的杂质。

本发明的进一步优选方案是以重量百分比计，该脱氧剂的化学成分为：Ga15～25%，Si25～35%，Al25～35%，Mn3～10%，稀土元素1～5%，余量为Fe及不可避免的杂质。

稀土元素（RE）是化学周期表中的镧系元素，包括La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等。本发明采用的稀土元素可以是前述元素中的一种或一种以上组合。通过添加稀土元素，可使刚才的晶粒细化，提高钢材的机械性能。

本发明提供的金属复合炼钢脱氧剂的制备方法，可以采用粉末冶金技术，将各组分原料粉末混合放入熔炉中熔炼，待原料充分混合后通过模具在高压条件下压制成一定形态的合金。也可由上述组分的中间合金熔炼制成，对其所采用的生产方法无特别限制。

与现有用于炼钢脱氧剂的复合合金相比，本发明采用科学合理的元素组成，结合碱土金属Ga和金属Al的强脱氧能力，具有很好的除氧除杂能力，使用方便，且形成的AL₂O₃夹杂物明显减少，防止铸水口结瘤。同时，由于添加了稀土元素，促进钢的结晶组织变性，提高了钢的塑性和韧性。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明作进一步详细说明，本实施例仅是对本发明作更清楚的说明，而不是对本发明的限制。

实施例1

本发明的金属复合炼钢脱氧剂的原料配方（重量%）为：金属钙30%、工业硅25%、金属铝30%、莫来石5%、原锰矿石（Mn≥40%）5%、混合稀土5%。