CN105734201A - 一种铝铁合金、其制备方法及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及冶金领域，具体涉及一种铁铝合金球的制备方法，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al 39.9?65％、Fe 10?35％、添加剂20?25％、P≤0.05％、S≤0.05％；其中，所述添加剂为高钙水泥和氮化铝粉的混合物；制备过程包括材料准备、混料、机械压制、烧烤。整个过程无需使用电炉，对设备、工艺要求较低，大大节省成本，在炼钢过程中，使用本发明所述的铝铁合金球能够促进脱氧产物上浮、易球排出、明显减少浇铸水的结瘤程度，改善钢的性能，细化晶粒，提高钢的可塑性；使用本发明的方法制备的脱氧剂后，钢中含氧量降低至150ppm以下。

Description

一种铝铁合金、其制备方法及用途
技术领域
本发明涉及冶金领域，尤其针对低硅低碳钢加工过程中的铝铁合金、其制备方法及用途。
背景技术
脱氧是炼钢工序的重要工艺环节。其中，脱氧产物(主要是氧化物、硫化物)的性质和形状以及数量都会对钢的力学和物理化学性能产生很大的影响，在实际生产过程中常常需要向钢液加入某些固体合金如硅钙、稀土合金等，改变钢液中的非金属夹杂物的性质，消除或减小它们的不利影响。很多研究证实采用含钙合金、铝铁合金及稀土硅铁合金等脱氧有较好的处理效果。
然而，目前全国各钢厂使用的铝铁脱氧剂均是以铝锭和废钢通过电炉熔炼后制作而形成铝包铁块状，然而其加工过程复杂，成本较高，所得产品含有大量杂元素，对钢的质量有不利影响。
如CN1270233A公开了用于钢水脱氧的铝锰铁合金及其制备工艺，其利用废铝和/或铝锭、高碳锰铁以及低碳废钢经过电炉熔炼，生产过程复杂，并且所得铝锰铁合金中还含有较大量的Mn、以及C、Si、P、S、Cu等杂质。
如CN1394967A公开了一种纯铝铁复合脱氧剂及其生产工艺，其利用采用化铝炉技术，先将高纯度铝熔化，将熔化后的铝溶液浇铸到模具中成型，继续加热模具使之处于液态，再加入预热的纯铁粒或铁条，轻微振动模具使铁粒或铁条在铝液中固化后形成铝铁组合物，其所得产物中也仍然还存在Si、Ca、Mn、Ba等杂质。并且由于制备过程使得铁的分布并不均匀，对于炼钢过程也有不良影响。
如CN104043797A公开了一种超低硫高铬钢的连铸方法，将钢水注入中间包，在结晶器电磁搅拌下，将中间包中的钢水注入结晶器并向结晶器中加入保护渣进行结晶；从结晶器中拉出结晶后得到的连铸坯，并让连铸坯依次通过二冷区和空冷区进行冷却，其所得产物也同样含有、硅、锰、磷、硫、铬、钼、铝、铁、钙、钠等杂元素，仍然对于炼钢过程会产生不良影响。
综上所述，现有技术的脱氧剂加工方法除加工过程复杂外，还存在电炉能耗高、人工成本大、熔炼过程易氧化形成粉等亟待解决的技术问题。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种铝铁合金球的制备方法，进一步地，本发明还提供包含该方法制备所得铝铁合金球的脱氧剂，更进一步地，本发明还提供所述脱氧剂的用途。
本发明所述的一种铝铁合金球的制备方法包括，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al39.9-65％、Fe10-35％、添加剂20-25％、P≤0.05％、S≤0.05％；
其中，所述添加剂为高钙水泥和氮化铝粉的混合物；
制备方法包括如下步骤：
1)材料准备：按上述重量百分比称取原料，其中铝源为纯度95％以上的优质金属铝粉、铁源为还原铁粉；
2)混料：先将所述优质金属铝粉和还原铁粉混合、搅拌均匀后，再加入所述添加剂，搅拌时间10-60分钟，得到混合物料；
3)机械压制：将所述混合物料进入压制机，经过压制得到铝铁合金球坯料；
4)烘烤：将所述铝铁合金球坯料进入烘烤炉，按照0.5-5℃/h的升温速度，逐步升温至110℃后，保持时间20-60小时，得到干燥、无水分、形状完好的铝铁合金球。
优选地，所述铝铁合金球的粒度为20-50mm。
优选地，所述添加剂的制备方法为：将高钙水泥和氮化铝粉按任意比例进行混合，搅拌均匀得所述添加剂。
优选地，所述高钙水泥用量占原料总重量的10％，所述氮化铝粉占原料总重量的15％。
优选地，所述升温速度为2℃/h。
优选地，步骤2)的所述搅拌时间为30分钟。
优选地，4)的保持时间为36小时。
进一步地，本发明还提供一种包含根据所述制备方法得到的铝铁合金球的脱氧剂。
更进一步地，本发明还提供一种将所述铝铁合金球作为炼钢过程脱氧剂的用途。
优选地，每吨钢水需使用所述铝铁合金球的用量为1-1.5kg。
本发明的有益效果
综上所述，本发明的铝铁合金球制备方法无需使用电炉熔炼，制备过程简单，对设备、工艺的要求较低，大大节省了加工成本；并且本方法未引入其他杂元素，强度大、无粉尘，使制备所得的铝铁合金球在后续使用中不会对钢材造成新的污染，相较于现有的其他铝铁合金球，本发明所得的铝铁合金球对于脱氧能力的提升程度大于10％；在炼钢过程中，使用本发明所述的铝铁合金球能够促进脱氧产物上浮、易球排出、明显减少浇铸水的结瘤程度，改善钢的性能，细化晶粒，提高钢的可塑性；使用本发明的方法制备的脱氧剂后，钢中含氧量降低至150ppm以下。
实施例
以下结合实施例对发明做详细的说明：
实施例1
铝铁合金球1号样品，制备方法为：，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al39.98％、Fe35％、添加剂25％(高钙水泥占原料总量的为2％、氮化铝粉占原料总量的23％)、P0.01％、S0.01％；所述添加剂为将所述高钙水泥和氮化铝粉按重量百分比进行混合，搅拌均匀即可。
制备方法包括如下步骤：
1)材料准备：按上述重量百分比称取原料，其中铝源为纯度95％以上的优质金属铝粉、铁源为还原铁粉；
2)混料：先将所述优质金属铝粉和还原铁粉混合、搅拌均匀后，再加入所述添加剂，搅拌时间10分钟，得到混合物料；
3)机械压制：将所述混合物料进入压制机，经过压制得到铝铁合金球坯料；
4)烘烤：将所述铝铁合金球坯料进入烘烤炉，按照0.5℃/h的升温速度，逐步升温至110℃后，保持时间20小时，得到干燥、无水分、形状完好的铝铁合金球，所述合金球粒径为20mm。
采用1号样品作为脱氧剂，每吨钢水使用1kg脱氧剂，使用后钢中的氧含量降低至100ppm。
实施例2
铝铁合金球2号样品，制备方法为：，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al46.95％、Fe30％、添加剂23％(高钙水泥占原料总量的为5％、氮化铝粉占原料总量的18％)、P0.01％、S0.04％；所述添加剂为将所述高钙水泥和氮化铝粉按重量百分比进行混合，搅拌均匀即可。
制备方法包括如下步骤：
1)材料准备：按上述重量百分比称取原料，其中铝源为纯度95％以上的优质金属铝粉、铁源为还原铁粉；
2)混料：先将所述优质金属铝粉和还原铁粉混合、搅拌均匀后，再加入所述添加剂，搅拌时间17分钟，得到混合物料；
3)机械压制：将所述混合物料进入压制机，经过压制得到铝铁合金球坯料；
4)烘烤：将所述铝铁合金球坯料进入烘烤炉，按照0.9℃/h的升温速度，逐步升温至110℃后，保持时间30小时，得到干燥、无水分、形状完好的铝铁合金球，所述合金球粒径为27mm。
采用2号样品作为脱氧剂，每吨钢水使用1.3kg脱氧剂，使用后钢中的氧含量降低至120ppm。
实施例3
铝铁合金球3号样品，制备方法为：，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al45.94％、Fe32％、添加剂22％(高钙水泥占原料总量的为9％、氮化铝粉占原料总量的13％)、P0.04％、S0.02％；所述添加剂为将所述高钙水泥和氮化铝粉按重量百分比进行混合，搅拌均匀即可。
制备方法包括如下步骤：
1)材料准备：按上述重量百分比称取原料，其中铝源为纯度95％以上的优质金属铝粉、铁源为还原铁粉；
2)混料：先将所述优质金属铝粉和还原铁粉混合、搅拌均匀后，再加入所述添加剂，搅拌时间20分钟，得到混合物料；
3)机械压制：将所述混合物料进入压制机，经过压制得到铝铁合金球坯料；
4)烘烤：将所述铝铁合金球坯料进入烘烤炉，按照2℃/h的升温速度，逐步升温至110℃后，保持时间30小时，得到干燥、无水分、形状完好的铝铁合金球，所述合金球粒径为30mm。
采用3号样品作为脱氧剂，每吨钢水使用1.5kg脱氧剂，使用后钢中的氧含量降低至80ppm。
实施例4
铝铁合金球4号样品，制备方法为：，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al44.89％、Fe32.6％、添加剂22.5％(高钙水泥占原料总量的为18.9％、氮化铝粉占原料总量的3.6％)、P0.05％、S0.05％；所述添加剂为将所述高钙水泥和氮化铝粉按重量百分比进行混合，搅拌均匀即可。
制备方法包括如下步骤：
1)材料准备：按上述重量百分比称取原料，其中铝源为纯度95％以上的优质金属铝粉、铁源为还原铁粉；
2)混料：先将所述优质金属铝粉和还原铁粉混合、搅拌均匀后，再加入所述添加剂，搅拌时间30分钟，得到混合物料；
3)机械压制：将所述混合物料进入压制机，经过压制得到铝铁合金球坯料；
4)烘烤：将所述铝铁合金球坯料进入烘烤炉，按照3.5℃/h的升温速度，逐步升温至110℃后，保持时间24小时，得到干燥、无水分、形状完好的铝铁合金球，所述合金球粒径为24mm。
采用4号样品作为脱氧剂，每吨钢水使用1.4kg脱氧剂，使用后钢中的氧含量降低至75ppm。
实施例5
铝铁合金球5号样品，制备方法为：，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al39.98％、Fe35％、添加剂25％(高钙水泥占原料总量的为10％、氮化铝粉占原料总量的15％)；所述添加剂为将所述高钙水泥和氮化铝粉按重量百分比进行混合，搅拌均匀即可。
制备方法包括如下步骤：
1)材料准备：按上述重量百分比称取原料，其中铝源为纯度95％以上的优质金属铝粉、铁源为还原铁粉；
2)混料：先将所述优质金属铝粉和还原铁粉混合、搅拌均匀后，再加入所述添加剂，搅拌时间18分钟，得到混合物料；
3)机械压制：将所述混合物料进入压制机，经过压制得到铝铁合金球坯料；
4)烘烤：将所述铝铁合金球坯料进入烘烤炉，按4.5℃/h的升温速度，逐步升温至110℃后，保持时间40小时，得到干燥、无水分、形状完好的铝铁合金球，所述合金球粒径为50mm。
采用5号样品作为脱氧剂，每吨钢水使用1.1kg脱氧剂，使用后钢中的氧含量降低至108ppm。
实施例6
铝铁合金球6号样品，制备方法为：，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al50.9％、Fe24％、添加剂25％(高钙水泥占原料总量的为2％、氮化铝粉占原料总量的23％)、P0.05％、S0.05％；所述添加剂为将所述高钙水泥和氮化铝粉按重量百分比进行混合，搅拌均匀即可。
制备方法包括如下步骤：
1)材料准备：按上述重量百分比称取原料，其中铝源为纯度95％以上的优质金属铝粉、铁源为还原铁粉；
2)混料：先将所述优质金属铝粉和还原铁粉混合、搅拌均匀后，再加入所述添加剂，搅拌时间27分钟，得到混合物料；
3)机械压制：将所述混合物料进入压制机，经过压制得到铝铁合金球坯料；
4)烘烤：将所述铝铁合金球坯料进入烘烤炉，按照5℃/h的升温速度，逐步升温至110℃后，保持时间60小时，得到干燥、无水分、形状完好的铝铁合金球，所述合金球粒径为50mm。
采用6号样品作为脱氧剂，每吨钢水使用1.5kg脱氧剂，使用后钢中的氧含量降低至70ppm。
实施例7
铝铁合金球1号样品，制备方法为：，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al63.26％、Fe12％、添加剂24.7％(高钙水泥占原料总量的为4.2％、氮化铝粉占原料总量的20.5％)、P0.04％；所述添加剂为将所述高钙水泥和氮化铝粉按重量百分比进行混合，搅拌均匀即可。
制备方法包括如下步骤：
1)材料准备：按上述重量百分比称取原料，其中铝源为纯度95％以上的优质金属铝粉、铁源为还原铁粉；
2)混料：先将所述优质金属铝粉和还原铁粉混合、搅拌均匀后，再加入所述添加剂，搅拌时间30分钟，得到混合物料；
3)机械压制：将所述混合物料进入压制机，经过压制得到铝铁合金球坯料；
4)烘烤：将所述铝铁合金球坯料进入烘烤炉，按照3.6℃/h的升温速度，逐步升温至110℃后，保持时间36小时，得到干燥、无水分、形状完好的铝铁合金球，所述合金球粒径为27mm。
采用7号样品作为脱氧剂，每吨钢水使用1.2kg脱氧剂，使用后钢中的氧含量降低至84ppm。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作任何其他形式的限制，而依据本发明的技术实质所作的任何修改或等同变化，仍属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种铝铁合金的制备方法，其特征在于，以各原料重量总和为百分比基准，各原料的重量百分比组成为：Al39.9-65％、Fe10-35％、添加剂20-25％、P≤0.05％、S≤0.05％；
其中，所述添加剂为高钙水泥和氮化铝粉的混合物；
制备方法包括如下步骤：
1)材料准备：按上述重量百分比称取原料，其中铝源为纯度95％以上的优质金属铝粉、铁源为还原铁粉；
2)混料：先将所述优质金属铝粉和还原铁粉混合、搅拌均匀后，再加入所述添加剂，搅拌时间10-60分钟，得到混合物料；
3)机械压制：将所述混合物料经过压制得到铝铁合金球坯料；
4)烘烤：将所述铝铁合金球坯料按照0.5-5℃/h的升温速度，逐步升温至110℃后，保持时间20-60小时，得到干燥、无水分、形状完好的铝铁合金球。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铝铁合金球的粒度为20-50mm。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述添加剂的制备方法为：将高钙水泥和氮化铝粉按任意比例进行混合，搅拌均匀得所述添加剂。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高钙水泥用量占原料总重量的0.05-24.95％，所述氮化铝粉占原料总重量的0.05-24.95％。
5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述升温速度为2℃/h。
6.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)的所述搅拌时间为30分钟。
7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤4)的保持时间为36小时。
8.一种包含权利要求1-7任一项所述制备方法得到的铝铁合金球的脱氧剂。
9.一种权利要求8所述的脱氧剂的用途，其特征在于，将所述铝铁合金球作为炼钢过程的脱氧剂。
10.根据权利要求9所述的用途，其特征在于，每吨钢水需使用所述铝铁合金球的用量为1-1.5kg。
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