[发明专利]一种用于炼钢的铝锰钙钡镁铁合金及其制作方法

说明书

一种用于炼钢的铝锰钙钡镁铁合金及其制备方法，合金中化学成分按重量百分比计为：Al 15％～60％、Ca 1％～15％、Ba 1％～50％、Mg 1％～10％、Mn 1％～35％，余量为Fe及微量杂质。该方法是采用铝热法生产，利用金属铝直接还原合金中所含元素的氧化物制取合金，这里金属铝即是还原剂又是产品中铝的来源。本发明的合金纯度高，碱土金属含量高，密度大，功能全。可深脱氧、深脱硫，同时还能对夹杂物变性处理和细化钢晶粒度，对提高钢材性能效果更优，尤其适用于各种优质钢。采用本制作方法生产该类复合合金具有工艺简单、成本低、易于操作等特点。

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种用于炼钢的铝锰钙钡镁铁合金及其制作方法。

背景技术

金属铝作为一种深脱氧剂在炼钢中被广泛使用，已经具有悠久的历史，其良好的脱氧性能已得到大家的认同。但由于铝熔点低、密度小，高温易氧化，难以加到钢水深部，存在在钢水中烧损大，利用率低，脱氧效果不稳定，控制钢中残铝量困难，在钢水表面产生铝漂浮和裹渣现象，同时，其脱氧产物Al₂O₃夹杂物易在钢中积聚，造成浇注时堵塞水口等诸多不利因素，给使用带来较多困难，为解决纯铝脱氧存在的上述问题，人们采用铝锰铁合金进行脱氧，由于铝锰铁合金密度大，易在钢水中下沉，脱氧效果好以及同时能够进行锰合金化等优点，长期以来被广泛用于炼钢脱氧。但是这种合金也存在缺点，就是脱氧产物Al₂O₃是高熔点的链条形夹杂物难以去除，降低了钢的冲击韧性和延伸率等性能，同时没有解决高熔点的Al₂O₃易在水口处结瘤，堵塞水口，影响连铸顺行问题。

专利文件CN1483839A公开了一种炼钢脱氧铝锰钙铁合金，其化学成分(重量％)为：含铝20％-60％,锰3％-30％,钙3％-30％,余量为铁及不可避免的杂质，由于一定量钙的加入在一定程度上能够对钢水中夹杂物的形态有所改变，使得部分三氧化二铝和二氧化硅等简单夹杂物被转变成钙铝酸盐或钙硅酸盐，与硫化物等一起形成复合型夹杂物，并由高熔点的链条形夹杂物转变成低熔点的球形夹杂物，利于夹杂物的上浮去除，提高了钢水纯净度，有利于改善钢材性能。也在一定程度上减轻了水口处结瘤堵塞和后续处理工序的负担。但其不足之处是，由于金属Ca熔点(839℃)，沸点(1484℃)，密度1.54g/cm3低，在产品制作和使用中存在极大难度，因此合金中钙元素的含量受到限制，所以该合金对钢水处理效果极为有限。一是在使用方面，合金中钙含量较高时，使合金密度减小，易上浮，钙烧损加大，利用率低。特别是钙含量过高时，投入钢水后会产生激烈沸腾、喷溅燃烧现象，不便使用。在产品制造方面，含钙量高的合金生产难度大，金属钙损失严重，因此此类合金中含钙量一般都在个位数。二是制作方法，上述专利提出了两种制作方法，其一是将铝矾土、锰矿石、生石灰和钢屑按比例配料，用焦煤做还原剂，在矿热炉中生产合金。由于铝及钙都是极难还原元素，以及在电弧高温作用下产生严重的烧损和挥发，因此无法生产出高品位产品，并且由于原料采用了铝矾土及焦煤还原剂等矿类原料，使得合金中会含有较多的Si、C等杂质，严重影响合金品质。因此目前一般多采用第二种方法，即重熔法生产，原料主要有金属钙、铝锭、锰合金、废钢等，生产时先将铝锭、锰合金和废钢等熔化成铝锰铁合金然后加入金属钙制造而成。同样由于钙易挥发等原因，金属钙收得率一般不会超过50％，损失极大。此种生产方法是以价格昂贵的纯金属或其中间合金为原料二次重熔加工而成，有用元素综合收得率低，成本极高，也增加了炼钢成本，影响了大量使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于炼钢的铝锰钙钡镁铁合金及其制作方法，合金纯度高，碱土金属含量高，密度大，功能全。可深脱氧、深脱硫，同时还能对夹杂物变性处理和细化钢晶粒度，对提高钢材性能效果更优，尤其适用于各种优质钢。采用本制作方法生产该类复合合金具有工艺简单、成本低、易于操作等特点。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：