[发明专利]一种对钢液进行镁或镁钙处理的产品及方法

说明书

本发明公开了一种对钢液进行镁或镁钙处理的产品及方法，属于冶金技术领域。本发明的对钢液进行镁或镁钙处理的产品，由密封外壳及封装于外壳内的合金化物料组成，所述的合金化物料包含镁氧化物、复合还原剂以及稳定稀释剂，其中复合还原剂用于对镁氧化物中的镁进行还原，稳定稀释剂用于提供与镁形成互溶合金熔体的物质。本发明的技术方法是将发明产品插入钢液深处，利用钢液的能量激发氧化镁的还原反应，并通过逐步还原形成镁的合金互溶熔体来稳定、稀释和分散金属镁，可有效抑制在对钢中夹杂物进行镁改质变性处理过程中镁的急剧蒸发，减少镁的气化和氧化损失，提高和稳定钢中镁元素的收得率，并保证镁处理后钢液的纯净度。

技术领域

本发明属于冶金技术领域，更具体地说，涉及一种采用镁氧化物替代镁合金对钢液进行镁或镁钙处理的产品及方法。

背景技术

对钢液进行镁或镁钙复合处理来提高钢材的性能，是继以往钙处理之后来越来越引起冶金工作者重视且在不断探索的新的对钢中夹杂物进行改质变性处理的工艺方法。向钢液中加入镁可以与铝、钙等控氧元素更深地进行复合脱氧，并生成尺寸更细小、分布更弥散的镁尖晶石，这些尖晶石将成为随后MnS-MgS析出的核心，使包裹形成的夹杂物也高弥散分布、细小化和具有一定的抗变形能力，从而进一步改善和提高了钢的性能。

但由于金属镁极其活泼，在钢液中的溶解度较低且蒸气压极高(纯镁金属的蒸气压在1600℃的炼钢温度下为2.3Mpa)，在加入钢液时会因镁的急剧蒸发造成钢水飞溅强烈，出现严重的空气和钢渣混入，不但导致镁因来不及溶入钢液中造成收得率低且不稳定(一般多波动在15～35％之间)，还会对钢液的纯净度、钢液的温度等造成不同程度的负面影响，制约了镁处理在钢中的推广应用。鉴于采用纯镁金属根本无法实现平稳和有效的镁处理，现有镁处理加镁方式大多采用镁铝或镁钙等合金通过制成包芯线的形式插入钢液中，但采用现有加镁方式具体存在的问题有以下几个方面：

1、现有镁处理方法中有以含镁较高的镁合金形式加入钢液进行镁处理的，但由于镁合金的熔点仍很低，且导热性很好，在钢水热量通过包芯线外壳导入时随即很快升温熔化，很高的熔化速率仍会出现爆发性镁蒸发逸出。

2、现有镁处理方法中有以低镁含量的铝镁、钙镁或钙硅镁等金属合金形式加入钢液进行镁处理的，该方式虽然在一定程度上降低了镁的蒸气压，但所采用合金的镁含量大多都在15％以上，在镁合金快速熔化后的微观熔池内，所含镁元素的聚集会使得蒸气分压仍很高，至少也在0.35Mpa以上，大气及钢液的和静压根本不能有效抑制镁剧烈蒸发逸出的发生。

3、现有镁处理方法中有以钙镁等合金形式加入钢液进行镁、钙复合处理的，在钢液中金属钙也具有较高的蒸气压，在使用含镁钙合金进行镁、钙复合处理时，尽管钙镁合金使镁的蒸气压有所降低，但同时产生的钙蒸气中镁的低分压会促进镁的蒸发并随钙蒸气逸出，钙镁蒸气的共同作用也会影响钢液对镁的吸收，最终使镁的收得率改善不多。

4、镁处理过程中镁的强烈蒸发逸出，使得钢包内钢液剧烈翻腾和严重裸露，钢中的铝损大、增氮严重，污染了钢液。同时，也会出现镁元素被空气中氧及渣中弱氧结合为氧化物直接氧化而损失；而镁处理过程中钢液剧烈翻腾和严重裸露还会造成镁处理过程中钢液额外的温度损失、现场作业环境的严重污染和钢液的外溢损失。

5、为缓解镁处理过程中镁的强烈蒸发逸出，减少钢包内钢液剧烈翻腾和严重裸露，镁包芯线的喂入速度低，增镁完成后弱搅拌排除处理过程造成的额外夹杂物的时间长；同时，用于钢液镁处理的含镁合金的生产成本也比较高。

相对于钢液的镁处理，对铁液的镁处理因其温度比钢液低很多以及含有很高的碳，加入镁的难度和各种负面影响就要小一些，比如作为成熟工艺的球墨铸铁生产中镁金属作为孕育剂的加入和炼钢铁水脱硫的镁基脱硫剂的加入等，但实际应用时处理过程中铁液喷溅和镁蒸发损失仍然是比较严重的，只是铁液的增氧或卷入空气和熔渣对铁液的污染程度能够小到可以接受而已。