CN101717841A

CN101717841A - 用于炼钢的钙铁和铝钙铁合金及制备方法

Info

Publication number: CN101717841A
Application number: CN200910248523A
Authority: CN
Inventors: 谢廷声
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2009-12-18
Filing date: 2009-12-18
Publication date: 2010-06-02

Abstract

本发明提供钙铁合金和铝钙铁合金用于炼钢脱氧，并提供熔炼钙铁合金和铝钙铁合金时用阻燃混合保护气体方法熔炼。所述钙铁合金中含钙20-60％(质量％)，余量为铁和不可避免的杂质。铝钙铁合金中含Al 15-50％，Ca 10-60％，余量为铁为不可避免的杂质。但Al/Ca≠1-2，Ca/Al≠1.3-1.5的范围之内调配铝与钙的含量。所述的保气体中含有0.01-5％(体积％)的1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷或1，1，1，2-四氟乙烷，余量为N₂、CO₂、Ar气体和压缩空气中的一种或多种。钙铁合金、铝钙铁合金用于炼钢脱氧效果好，提高钢的质量。用阻燃混合保护气生产的钙铁合金和铝钙铁合金，可增加合金中钙的含量，而且减少钙的烧损。具有明显的经济效益和社会效益。

Description

用于炼钢的钙铁和铝钙铁合金及制备方法

一、技术领域

本发明涉及用于炼钢脱氧的钙铁和铝钙铁合金及其制备方法，属冶金材料领域。

二、背景技术

钙元素是碱土金属的一种，相对原子量40.8，密度1.54g/cm³，熔点850℃，沸点1487℃。它不但与氧有极强的亲和力，而且与硫、氮都有很强的亲合力，所以钙是一种较为理想脱氧元素。它不仅脱氧能力强，脱氧产物易于上浮，易于排出，而且还能改善钢的性能，提高钢的质量。但由于它特有比重轻、燃点低的理化性能，不能直接在炼钢中使用，所以把钙制成合金，增加其比重和燃点用于炼钢。如：用碳还原法生产的钙铁合金，由于它含C高(≥8％)和易粉化不能存放的缺点，炼钢使用受到限制；用重熔法生产的铝钙铁合金，现有的技术方案有：Ca∶Al＝1.3-1.5，含钙25-60％(质量％以下同)，Al∶Ca＝1-2∶1，含钙＜15％，按这种Ca∶Al和Al∶Ca，不能做为炼钢的通用脱氧剂。对高铝钢含Al低，对低铝钢含铝又高了。更为重要的是生产铝钙铁合金钙熔化(850℃)时，Ca在有空气条件下便燃烧，含Ca越高烧损越大，合金中含Ca5％，Ca烧损在30％左右，10％以上时烧损40-70％，而且脱氧合金中只能含Ca 5％左右，含Ca再高生产中也难以加入，在炼钢脱氧起不了Ca应有的作用。增加钙合金生产成本。造成资源的浪费。因此现有的重熔法生产的铝钙铁都未能转化使用。

三、发明内容

本发明的目的就是解决用碳还原法生产的钙铁合金含C高和合金粉化问题；用重熔法生产的铝钙铁合金中含钙低(≤5％)和钙烧损大问题。本发明提供在阻燃混合气体保护下，用封闭电炉重熔法生产钙铁合金和铝钙铁合金，增加合金中Ca的含量，减少钙的烧损。而且合金中各元素含量达到科学实用的原则为目的。重熔法生产的钙铁合金的化学成分：Ca 20-60％，余量为Fe和不可避免的杂质。杂质中含C在≤0.5％，余量为Fe和不可避免的杂质。铝钙铁合金中Al/Ca和Ca/Al不在1-2和1.3-1.5范围之中，使合金中Al和Ca的含量达到科学而又实用的原则。其铝钙铁化学成分：Al15-50％，Ca 10-60％余量为Fe和不可避免的杂质。所述的在阻燃混合气体保护下，用封闭电炉重熔生产钙铁、铝钙铁，阻燃气体中含有：1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷(HFC-227ea)或1，1，1，2-四氟乙烷(HFC-134ea)0.01-6％的体积百分比(以下同)，余量为为N₂、CO₂、Ar气体或压缩空气中的一种或多种混合气体。阻燃气体含量和流量根据合金中Ca含量而配制。钙含量越高，含阻燃气体越多。本技术方案与现有的技术方案比，Ca的烧损在1-5％，降低含钙脱氧合金的生产成本，而且脱氧合金含Ca高低不受限制。在钙铁、铝钙铁合金中还可以加0.5-2％的Mg，做为钙铝元素的脱氧促进剂。

四、本发明的具体实施方法

先将金属钙、金属铝、废钢按脱氧合金成分要求配制原料，投入封闭电炉(市场有售)中，盖上封闭盖。再将HFC-227ea或HFC-134ea气体和干澡的N₂、CO₂、Ar、压缩空气等气体中一种或多种按其体积配比在混合气体罐储备。电炉送电后炉内温度在300-400℃时，用气泵将阻燃混合气体由封闭电炉盖上的注气阀注入，直至熔炼结束。在封闭电炉盖有两个气阀，一个是注气阀，一个是排气阀，注气阀是用于控制阻燃混合气体的用量和流量。排气阀控制炉内气压和排出原炉内的空气，因空气比混合气体比重轻，注入混合气体时，原炉内的空气自然排出。注气和排气阀按流量表和压力表计算。

下面通过具体实施例说明本发明。

实施例1

在封闭感应电炉中熔炼钙铁合金。合金化学成分Ca 20％，Mg 1％余量为铁和杂质。电炉容量为500kg。先将100kg金属钙和5kg金属镁投入炉内，再投入废钢395kg，盖好炉盖。送电10-15分钟后，炉内温度在350℃左右时，用气泵注阻燃混合气体。混合气体中含0.2％(体积)HFC-227ea，余量为N₂，混合气体注量分钟2L。1小时左右炉温在1250℃炉内合金料全部化合后出炉。由于保护气体在钙铁合金表面形成良好的保护膜，没有发生钙的燃烧现象。其合金成分：Ca 18.52％，Mg 0.9％，Fe 80.02％，C 0.31％，S 0.02％、P 0.02％。Ca的火耗仅为1.48％。同样合金成分不用气体保护时，钙铁合金中含钙只有10.15％，Ca火耗9.85％。

同样的方法制造钙铁合金，其中含Ca 20-25％、25-30％、30-35％、35-40％、45-50％、55-60％，Mg 0.5-2％，余量为铁和不可避免的杂质。含Ca＞40％时，在炉中加上氯化钙、氧化钙、氧化铝等一种或多种做覆盖剂，起双重保护，免得出炉时Ca烧损。

某钢厂生产汽车板钢，在精炼时为除去钢液中Al₂O₃夹杂，在精炼炉中射入0.5kg/t_钢SiCa包芯线。而且用本产品0.5kg/t_钢，钢中Al₂O₃夹杂比原工艺降低6.10％。而且吨钢降低生产成本0.80元。

实施例2

在封闭感应电炉中熔炼铝钙铁合金，合金成分：Ca 10％、Al 40％，余量为铁和杂质。电炉容量500kg，先将金属钙50kg，金属铝200kg，金属镁5kg，废钢245kg投入炉中，盖好炉盖，送电10-15分钟，炉内温度在300℃左右，用气泵注入阻燃混合气体。阻燃混合气体中含2％的HFC-134ea，余量为干燥的CO₂的混合保护气。混合气体流量为0.9L/分钟，50分钟炉内温度1200℃左右，合金料合部熔化出炉。

其合金成分：Ca 8.63％，Al 39.81％，Mg 1.10％，Fe 49.08％，C0.3％，S 0.02％、P 0.02％。由于阻燃气体保护Ca的烧损仅有1.37％，同时Al的烧损也下降1％。同样方法制造铝钙铁合金，

其成分：Ca 15-20％、Al 40-50％，余量为Fe。

Ca 20-25％、Al 30-35％，余量为Fe。

Ca 30-35％、Al 20-30％，余量为Fe。

Al与Ca配比时，不在Al/Ca1-2范围之内。

某钢厂在200t转炉生产SS400钢，每炉加入450kg本产品，经检测钢的性能如下：

脱氧剂	终点(C)％	终点(O)PPm	水口结瘤	脱氧后(O)PPm	夹杂物数量Mg/10kg	钢中残铝量％
脱氧剂	终点(C)％	终点(O)PPm	水口结瘤	脱氧后(O)PPm	夹杂物数量Mg/10kg	钢中残铝量％	AlMnFe合金	0.040	845	较重	72	25.38	0.015
CaAlFe压块	0.035	832	无	35	19.41	0.023	AlMnFe合金	0.040	845	较重	72	25.38	0.015

实施例3

在封闭感应电炉中熔炼钙铝合金。

合金成分：Ca 30％、Al 15％，余量为Fe和杂质。电炉容量500kg。先将金属钙150kg，金属铝75kg，废钢275kg，其工艺同实施2。所不同的是混合气体中含HFC-227ea 5％，N₂ 20％余量为干燥压缩空气。混合气体每分钟流量为1.0L。

其合金成分：Ca 28.17％，Al 14.98％，Fe 56.42％，C 0.35％，S0.02％、P 0.02％。Ca的烧损1.83％。

通过以上实施例说明，采用含HFC-227ea的阻燃混合气体进行钙铁合金和铝钙铁合金熔炼保护，减少钙的烧损，而且工艺简单易行，合金不粉化。

Claims

1.用于炼钢脱氧的钙铁合金和铝钙铁合金及其制备方法。其技术特征在于：用重熔法在封闭电炉中熔炼钙铁合金和铝钙铁合金，熔炼中用阻燃混合气体加以保护防止钙在熔炼中烧损。

2.根据权利要求1中所述的钙铁合金中含Ca 20-60％质量百分比，余量为铁和不可避免的杂质。

3.根据权利要求1中所述的铝钙铁合金中含Ca 10-60％质量百分比，Al 15-50％质量百分比，余量为铁和不可避免的杂质。Al/Ca≠1-2和Ca/Al≠1.3-1.5。

4.根据要利要求1中所述的阻燃混合气体中含有1，1，1，2，3，3，3-七氟丙烷或1，1，1，2-四氟乙烷0.01-6％体积百分比，余量为N₂、CO₂、Ar气体和压缩空气中的一种或多种。