CN106555027A - 一种铝铁合金球团及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种铝铁合金球团及其制备方法，属于铁合金技术领域。该铝铁合金的化学成分(wt％)：Al为35.0～55.0％，Fe余量，还含有少量不可避免的杂质。其制备是将高纯铝粉和高纯还原铁粉按照合金组分配料后混合均匀，加入合金总质量的0.1～0.7％粘结剂搅拌条件下混合均匀，通过造球获得球团初料，再用强高压压力机将其制成铝铁合金。该铝铁合金球团作为炼钢时的终钢脱氧剂使用，从根本上解决了合金的易粉化及易氧化的问题，制备的铝铁球团强度高、密度大、杂质含量低，属于优质环保节能新产品。

Description

一种铝铁合金球团及其制备方法
技术领域
本发明涉及铁合金技术领域，具体涉及一种铝铁合金球团及其制备方法，该铝铁合金球团作为炼钢时的终钢脱氧剂使用。
背景技术
目前，我国钢铁工业在炼钢终钢脱氧剂的选择上始终是铝铁合金，至今仍被广泛应用。此铝铁合金的生产工艺一般都是用电炉熔炼而成的，即先熔融钢质材料成为液态再加入铝质材料，最终制成合金块，如专利“一种铝铁合金脱氧剂自动连续浇注机”(申请号201220003152.3)。该种工艺在生产过程中有大量的二氧化碳气体和工业粉尘(烟尘)，严重污染环境。更为重要的是，金属铝在熔炼过程中发生火耗和氧化问题。火耗是由于炉内温度高于铝的熔点而气化蒸发，一般火耗的比例大于2％；氧化是由于铝是强脱氧剂，单质铝迅速与氧气结合生产氧化铝，这种被氧化的铝约占铝的总量的3％。这种以氧化铝形态存在的铝不仅不能起到脱氧效果，而且还会恶化钢质。由此可见，电炉工艺生产的铝铁合金由于铝的消耗和氧化，浪费了铝资源，合金产品质量不高，且该合金易粉化，不宜贮存、运输和使用，更为重要的是金属熔炼需要消耗大量的能源，产生大量的污染环境的废气和粉尘，致使产品生产成本和环境成本居高不下。
因此，国内也有些厂家试验压制成型的工艺。如提出了用含铝95％以上和含钢95％的废料采用压制工艺制备铝铁合金块。该方法为我们提供了一种很好的制备铝铁合金的启发，但是其有着先天的不足：(1)采用的铝屑和钢屑，颗粒物过大，其后期简单压制，容易导致散料，炼钢使用时合格品较低；(2)以回收的铝、铁废料含有Cu、C、Pb等超标的元素，其加入转炉或电炉进行终钢脱氧，会恶化钢质。
发明内容
针对上述采用电炉熔炼终钢脱氧剂铝铁块和简单压制铝铁块存在的不足之处，本发明的目的是提供一种铝铁合金球团及其制备方法，采用新型的球团与锻压工艺生产铝铁合金，它从根本上解决了现有工艺生产的产品所存在的问题。本发明生产过程中不产生废气和工业粉尘污染环境，没有铝的消耗和铝的氧化问题并杜绝了合金粉化的问题，制备的铝铁球团强度高、密度大、杂质含量低，属于优质环保节能新产品。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：
一种铝铁合金球团及其制备方法，按质量百分比计，所述的铝铁合金的化学成分为Al：35.0～55.0％，余量为Fe和少量不可避免的杂质。
作为优选，所述的铝铁合金中杂质的化学成分控制在：Si＜1.20％，P＜0.02％，S＜0.02％，Cu＜0.02％，C＜0.10％。该合金中的Al2O3含量为零。
所述的铝铁合金制备工艺，具体包括以下步骤：
(1)铝粉制备：以铝含量不小于96.0％的工业用铝箔为铝原料，铝原料经破碎、湿法球磨、干燥、筛分至粒度为150～250目的铝粉后备用；
(2)铁粉制备：以氧化铁皮为原料，通过氢气还原或二次碳还原后再球磨、筛分至粒度为150～250目的铁粉后备用，铁粉中铁的含量不小于98.0％；
(3)将步骤(1)和步骤(2)中所得铝粉和铁粉按照所需合金成分进行配料，加入合金总质量的0.1～0.7％粘结剂搅拌条件下混合均匀，通过造球获得球团初料；
(4)采用压力机将步骤(3)中混合料锻压成所述铝铁合金球团产品。
所述粘结剂为水玻璃和铝酸盐水泥按照1∶(0.5～1.5)进行混合配制而成。
所述压力机所用压力为3000～5000KN。
本发明的优点及有益效果如下：
(1)本发明所制备的铝铁合金采用高纯铝粉和铁粉一次粘结和一次锻压而成，不仅显著降低了产品的制造成本，没有环境污染，节约能源，而且产品质量好，从根本上杜绝了产品易粉化和易氧化的问题，使铝的有效利用率提高，显著降低炼钢成本。
(2)本发明采用球团和锻压结合的制备工艺，产品成品率高，损耗小，从而提高了原料利用率，节省成本。
(3)本发明制备的铝铁合金的原料纯度高，不含Cu等外界杂质，也不含氧化铝，作为终钢脱氧剂使用时脱氧效果好、终钢质量好。
附图说明
附图1现有电炉铸造工艺生产铝铁合金
附图2对比例生产的铝铁合金(出现散料)
附图3本发明的铝铁合金(未散料)
具体实施方式
以下结合附图及实施例详述本发明。
以下实施例中铝粉、铁粉和粘结剂均按照下述方法制备：
(1)铝粉制备：以铝含量不小于96.0％的工业用铝箔为铝原料，铝原料经破碎、湿法球磨、干燥、筛分至粒度为150～250目的铝粉后备用；
(2)铁粉制备：以氧化铁皮为原料，通过氢气还原或二次碳还原后再球磨、筛分至粒度为150～250目的铁粉后备用，铁粉中铁的含量不小于98.0％；
(3)水玻璃和铝酸盐水泥按照1∶(0.5～1.5)进行混合配制而成粘结剂为。
实施例1：
本实施例采用下述工艺制备铝铁合金：
(1)将含单质铝97.0％、粒度为200目的铝粉和含单质铁98.0％、粒度为200目的铁粉按照所需合金成分进行配料，搅拌条件下混合均匀，获得混合料；经计算原料中合金成分为(wt％)：Al 35.18％，Fe余量。
(2)加入合金总质量的0.3％粘结剂搅拌条件下混合均匀，通过造球获得球团初料，采用压力机将步骤(1)中的混合料压制成所述铝铁合金，所用压力为3000KN。
实施例2：
本实施例采用下述工艺制备铝铁合金：
(1)将含单质铝98.0％、粒度为250目的铝粉和含单质铁99.0％、粒度为250目的铁粉按照所需合金成分进行配料，搅拌条件下混合均匀，获得混合料；经计算原料中合金成分为(wt％)：Al 45.35％，Fe余量。
(2)加入合金总质量的0.7％粘结剂搅拌条件下混合均匀，通过造球获得球团初料，采用压力机将步骤(1)中的混合料压制成所述铝铁合金，所用压力为4000KN。
实施例3：
本实施例采用下述工艺制备铝铁合金：
(1)将含单质铝98.0％、粒度为150目的铝粉和含单质铁98.0％、粒度为250目的铁粉按照所需合金成分进行配料，搅拌条件下混合均匀，获得混合料；经计算原料中合金成分为(wt％)：Al 55.00％，Fe余量。
(2)加入合金总质量的0.5％粘结剂搅拌条件下混合均匀，通过造球获得球团初料，采用压力机将步骤(1)中的混合料压制成所述铝铁合金，所用压力为5000KN。
实施例4：
本实施例采用下述工艺制备铝铁合金：
(1)将含单质铝96.0％、粒度为150目的铝粉和含单质铁99.0％、粒度为150目的铁粉按照所需合金成分进行配料，搅拌条件下混合均匀，获得混合料；经计算原料中合金成分为(wt％)：Al 41.51％，Fe余量。
(2)加入合金总质量的0.4％粘结剂搅拌条件下混合均匀，通过造球获得球团初料，采用压力机将步骤(1)中的混合料压制成所述铝铁合金，所用压力为5000KN。
对上述实施例1～4所制备的铝铁合金进行元素分析及XRD检测，各实施例化学成分如表1所示。
表1实施例制备的铝铁合金化学成分(wt％)
Al Si P S Cu C Fe Al2O3
实施例1 35.18 0.81 0.013 0.013 0.011 0.07 余量 未检出
实施例2 45.35 0.79 0.009 0.012 0.010 0.09 余量 未检出
实施例3 55.00 0.67 0.007 0.009 0.009 0.07 余量 未检出
实施例4 41.51 0.97 0.015 0.011 0.014 0.05 余量 未检出
由表1可知，采用本发明所制备铝铁合金球团铝的氧化，所制备的铝铁合金产品中杂质成分满足钢厂终钢脱氧要求。
对比例1：
与实施例1不同之处在于：制造工艺使用电炉熔融铸造工艺，样品为市场采购(见附图1)，将本发明铝铁合金球团和对比例1分别用于某钢厂冶炼Q235A，QQ235B钢种的终钢脱氧剂。经试验表明，本发明和对比产品铝的收得率分别为21.38％和19.67％，说明本发明产品脱氧效果好。脱氧后钢水的Al2O3夹杂方面，本发明和对比产品分别为3.36％和9.65％，说明本发明产品质量好，未现铝的氧化。
对比例2：
与实施例1不同之处在于：原材料中铝屑和钢屑分别破碎筛分为粒度均5mm，其铝纯度和钢的纯度均为96％，但未加入粘结剂进行造球。结果表明，锻压前的该合金出现散料(见附图2)，铜元素达到0.07％，超标。

Claims (6)

1.一种铝铁合金球团及其制备方法，其特征在于：按质量百分比计，所述的铝铁合金的化学成分为Al：35.0～55.0％，余量为Fe和少量不可避免的杂质。
2.根据权利要求1，一种铝铁合金球团及其制备方法，其特征在于：所述的铝铁合金的单质Al的含量为35.0～55.0wt％。
3.根据权利要求1，一种铝铁合金球团及其制备方法，其特征在于：所述的铝铁合金中杂质的化学成分控制在：Si＜1.20％，P＜0.02％，S＜0.02％，Cu＜0.02％，C＜0.10％。该合金中的Al2O3含量为零。
4.根据权利要求1，一种铝铁合金球团及其制备方法，其特征在于：所述的铝铁合金制备工艺包括以下步骤：
(1)铝粉制备：以铝含量不小于96％的工业用铝箔为铝原料，铝原料经破碎、湿法球磨、干燥、筛分至粒度为150～250目的铝粉后备用；
(2)铁粉制备：以氧化铁皮为原料，通过氢气还原或二次碳还原后再球磨、筛分至粒度为150～250目的铁粉后备用，铁粉中铁的含量不小于98％；
(3)将步骤(1)和步骤(2)中所得铝粉和铁粉按照所需合金成分进行配料，加入合金总质量的0.1～0.7％粘结剂搅拌条件下混合均匀，通过造球获得球团初料；
(4)采用压力机将步骤(3)中混合料压制成所述铝铁合金球团产品。
5.根据权利要求4所述的一种铝铁合金球团及其制备方法，其特征在于：步骤(3)中，所述粘结剂为水玻璃和铝酸盐水泥按照质量百分比1∶(0.5～1.5)进行混合配制而成。
6.根据权利要求4所述的一种铝铁合金球团及其制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述压力机所用压力为3000～5000KN。
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