CN108913845A - 一种提高硅锰合金力学性能的添加剂 - Google Patents

一种提高硅锰合金力学性能的添加剂 Download PDF

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Abstract

本发明属于硅锰合金制备技术领域，具体涉及一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，包括以下原料：硅粉、锰粉、铝粉、二氧化钛复合料、表面活性剂、聚丙烯腈基碳纤维、α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯、助熔剂、含有杂环的氨基磷酸酯、氢氧化锰、硝酸胍。本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过合理配比原料，能够对硅锰合金起到助熔和精炼作用，能够避免在反应过程中产生有毒物质，聚丙烯腈基碳纤维和α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯协同作用，能够增强抗硬水性，同时还能增强含有杂环的氨基磷酸酯的抗耐磨性，该添加剂能够有效提高硅锰合金的力学性能，同时提高其抗融化温度，降低冶炼时的耗电量，适于推广使用。

Description

一种提高硅锰合金力学性能的添加剂
技术领域
本发明属于硅锰合金制备技术领域，具体涉及一种提高硅锰合金力学性能的添加剂。
背景技术
钢铁材料是国民经济发展的支柱材料，尤其是高性能钢铁材料对国民经济的发展有重要意义，钢铁材料是铁碳二元合金的基础上添加适量其他合金元素形成的材料，其中碳元素的含量、存在形式、形貌和分布对钢铁材料的性能有着重要的作用；硅锰合金使由锰、硅、铁及少量碳和其他元素组成的合金，是一种用途广、产量较大的铁合金，硅锰合金使炼钢常用的复合脱氧剂，优势生产中低碳锰铁和电硅热法生产金属锰的还原剂，可以在大、中、小型矿热炉内采取连续式操作进行冶炼，硅锰合金一半是在矿热炉种用碳同时还原锰矿石和硅矿石的氧化锰、二氧化硅而炼制生产的，硅锰合金在熔炼过程中，合金元素的加入方式，经历了加入纯金属、中间合金、金属添加剂几个技术发展阶段，纯金属的加入，往往造成合金熔体温度超过工艺允许温度，造成熔体质量差，合金性能不达标，使用中间合金具有操作简便、加入量准确、合金成分便于控制等优点，但也存在能耗高、损烧大、冶金质量差、成本高以及污染环境等缺点，市面上适用于硅锰合金的添加剂较少，现有技术中通过合理配比各原料组分，加入钾冰晶石、粘结剂、抗氧化剂等，降低合金元素的低摩擦系数，提高抗剪切强度和抗冲击特性，使所得硅锰合金表面形成致密的氧化膜，以提高其防腐能力，进而增强其综合性能，随着工业要求的不断提高，对其力学性能有了更高的要求，因此，需要进一步研究改进。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种提高硅锰合金力学性能的添加剂。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，包括以下重量份的原料：硅粉60-70份、锰粉35-45份、铝粉1.8-2.2份、二氧化钛复合料3-5份、表面活性剂0.6-0.8份、聚丙烯腈基碳纤维1-3份、α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯0.1-0.4份、助熔剂0.8-1.2份、含有杂环的氨基磷酸酯2.2-2.8份、氢氧化锰0.2-0.6份、硝酸胍0.25-0.35份；
所述二氧化钛复合料的制备方法为将纳米二氧化钛粉末与蒸馏水混合，制成40-60mg/100mL的混合溶液，然后加入相当于纳米二氧化钛粉末重量8-10倍的萤石粉，在超声频率为22-26kHz的条件下处理4-6分钟，完成后在温度为85-95℃的条件下烘干至恒重，然后在温度为350-450℃的条件下焙烧30-40分钟，即得；
所述助熔剂为氟化钙、氯化镁与氟化铽以重量比6-10:2-3:1混合得到。
作为对上述方案的进一步改进，所述聚丙烯腈基碳纤维中聚丙烯腈的质量百分比大于85%。
作为对上述方案的进一步改进，所述表面活性剂为所述表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、三苯乙烯基酚聚氧乙烯醚磷酸酯中的任意一种。
作为对上述方案的进一步改进，所述萤石粉中氟化钙质量比≥98%，碳酸钙质量比≤0.8%，二氧化钙质量比≤1%。
作为对上述方案的进一步改进，所述萤石粉的平均粒径为300目，粒径≤200目的萤石粉占总质量的85%以上。
作为对上述方案的进一步改进，其制备方法为，将各物料按重量比混合后得到混合粉料，所述混合粉料的粒径不大于0.8mm，将所得混合粉料在压力机中压制得到圆饼或颗粒，然后在温度为120-140℃的条件下干燥50-70分钟即得。
作为对上述方案的进一步改进，所述压力机的压制条件为温度为145-155℃，压强为32-38MPa。
本发明相比现有技术具有以下优点：本发明中通过加入二氧化钛复合料与α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯、含有杂环的氨基磷酸酯配合作用，能够对硅锰合金起到助熔和精炼作用，能够避免在反应过程中产生有毒物质，聚丙烯腈基碳纤维和α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯协同作用，能够增强抗硬水性，同时还能增强含有杂环的氨基磷酸酯的抗耐磨性，该添加剂能够有效提高硅锰合金的力学性能，同时提高其抗融化温度，降低冶炼时的耗电量，适于推广使用。
具体实施方式
实施例1
一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，包括以下重量份的原料：硅粉65份、锰粉40份、铝粉2份、二氧化钛复合料4份、表面活性剂0.7份、聚丙烯腈基碳纤维2份、α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯0.25份、助熔剂1份、含有杂环的氨基磷酸酯2.5份、氢氧化锰0.4份、硝酸胍0.3份；
所述二氧化钛复合料的制备方法为将纳米二氧化钛粉末与蒸馏水混合，制成50mg/100mL的混合溶液，然后加入相当于纳米二氧化钛粉末重量9倍的萤石粉，在超声频率为24kHz的条件下处理5分钟，完成后在温度为90℃的条件下烘干至恒重，然后在温度为400℃的条件下焙烧35分钟，即得；
所述助熔剂为氟化钙、氯化镁与氟化铽以重量比8:2.5:1混合得到。
其中，所述聚丙烯腈基碳纤维中聚丙烯腈的质量百分比大于85%。
其中，所述表面活性剂为所述表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯。
其中，所述萤石粉中氟化钙质量比≥98%，碳酸钙质量比≤0.8%，二氧化钙质量比≤1%。
其中，所述萤石粉的平均粒径为300目，粒径≤200目的萤石粉占总质量的85%以上。
其中，其制备方法为，将各物料按重量比混合后得到混合粉料，所述混合粉料的粒径不大于0.8mm，将所得混合粉料在压力机中压制得到圆饼或颗粒，然后在温度为130℃的条件下干燥60分钟即得；所述压力机的压制条件为温度为150℃，压强为35MPa。
实施例2
一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，包括以下重量份的原料：硅粉60份、锰粉45份、铝粉1.8份、二氧化钛复合料5份、表面活性剂0.6份、聚丙烯腈基碳纤维1份、α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯0.4份、助熔剂1.2份、含有杂环的氨基磷酸酯2.2份、氢氧化锰0.6份、硝酸胍0.35份；
所述二氧化钛复合料的制备方法为将纳米二氧化钛粉末与蒸馏水混合，制成60mg/100mL的混合溶液，然后加入相当于纳米二氧化钛粉末重量10倍的萤石粉，在超声频率为26kHz的条件下处理4分钟，完成后在温度为95℃的条件下烘干至恒重，然后在温度为350℃的条件下焙烧40分钟，即得；
所述助熔剂为氟化钙、氯化镁与氟化铽以重量比10:3:1混合得到。
其中，所述聚丙烯腈基碳纤维中聚丙烯腈的质量百分比大于85%。
其中，所述表面活性剂为所述表面活性剂为烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯。
其中，所述萤石粉中氟化钙质量比≥98%，碳酸钙质量比≤0.8%，二氧化钙质量比≤1%。
其中，所述萤石粉的平均粒径为300目，粒径≤200目的萤石粉占总质量的85%以上。
其中，其制备方法为，将各物料按重量比混合后得到混合粉料，所述混合粉料的粒径不大于0.8mm，将所得混合粉料在压力机中压制得到圆饼或颗粒，然后在温度为120℃的条件下干燥70分钟即得；所述压力机的压制条件为温度为145℃，压强为38MPa。
实施例3
一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，包括以下重量份的原料：硅粉70份、锰粉35份、铝粉2.2份、二氧化钛复合料3份、表面活性剂0.8份、聚丙烯腈基碳纤维3份、α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯0.1份、助熔剂0.8份、含有杂环的氨基磷酸酯2.8份、氢氧化锰0.2份、硝酸胍0.25份；
所述二氧化钛复合料的制备方法为将纳米二氧化钛粉末与蒸馏水混合，制成40mg/100mL的混合溶液，然后加入相当于纳米二氧化钛粉末重量8倍的萤石粉，在超声频率为22kHz的条件下处理6分钟，完成后在温度为85℃的条件下烘干至恒重，然后在温度为450℃的条件下焙烧30分钟，即得；
所述助熔剂为氟化钙、氯化镁与氟化铽以重量比6:2:1混合得到。
其中，所述聚丙烯腈基碳纤维中聚丙烯腈的质量百分比大于85%。
其中，所述表面活性剂为所述表面活性剂为三苯乙烯基酚聚氧乙烯醚磷酸酯。
其中，所述萤石粉中氟化钙质量比≥98%，碳酸钙质量比≤0.8%，二氧化钙质量比≤1%。
其中，所述萤石粉的平均粒径为300目，粒径≤200目的萤石粉占总质量的85%以上。
其中，其制备方法为，将各物料按重量比混合后得到混合粉料，所述混合粉料的粒径不大于0.8mm，将所得混合粉料在压力机中压制得到圆饼或颗粒，然后在温度为140℃的条件下干燥50分钟即得；所述压力机的压制条件为温度为155℃，压强为32MPa。
设置对照组1，将实施例1中二氧化钛复合料去掉，其余内容不变；设置对照组2，将实施例1中聚丙烯腈基碳纤维去掉，其余内容不变；设置对照组3，将实施例1中α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯去掉，其余内容不变；设置对照组4，将实施例1中氢氧化锰去掉，其余内容不变；设置对照组5，将实施例1中硝酸胍去掉，其余内容不变；
设置实验，利用锰矿、富锰渣、硅石、焦炭为原料制备硅锰合金，参照申请号为cn2016112479571中公开的方法检测硅锰合金的力学性能，以及冶炼1吨硅锰合金的耗电量，将申请号为cn2016112479571中公开实施例1作为对照组6，得到以下结果：
表1
通过表1中数据可以看出，本发明中通过对各原料的合理配比，能够有效增加硅锰合金的力学性能，耗电量也有一定降低。

Claims (7)

1.一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，其特征在于，包括以下重量份的原料：硅粉60-70份、锰粉35-45份、铝粉1.8-2.2份、二氧化钛复合料3-5份、表面活性剂0.6-0.8份、聚丙烯腈基碳纤维1-3份、α—氰基丙烯酰基甘醇酸异丁酯0.1-0.4份、助熔剂0.8-1.2份、含有杂环的氨基磷酸酯2.2-2.8份、氢氧化锰0.2-0.6份、硝酸胍0.25-0.35份；
所述二氧化钛复合料的制备方法为将纳米二氧化钛粉末与蒸馏水混合，制成40-60mg/100mL的混合溶液，然后加入相当于纳米二氧化钛粉末重量8-10倍的萤石粉，在超声频率为22-26kHz的条件下处理4-6分钟，完成后在温度为85-95℃的条件下烘干至恒重，然后在温度为350-450℃的条件下焙烧30-40分钟，即得；
所述助熔剂为氟化钙、氯化镁与氟化铽以重量比6-10:2-3:1混合得到。
2.如权利要求1所述一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，其特征在于，所述聚丙烯腈基碳纤维中聚丙烯腈的质量百分比大于85%。
3.如权利要求1所述一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，其特征在于，所述表面活性剂为所述表面活性剂为月桂醇聚氧乙烯醚磷酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯、三苯乙烯基酚聚氧乙烯醚磷酸酯中的任意一种。
4.如权利要求1所述一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，其特征在于，所述萤石粉中氟化钙质量比≥98%，碳酸钙质量比≤0.8%，二氧化钙质量比≤1%。
5.如权利要求4所述一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，其特征在于，所述萤石粉的平均粒径为300目，粒径≤200目的萤石粉占总质量的85%以上。
6.如权利要求1所述一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，其特征在于，其制备方法为，将各物料按重量比混合后得到混合粉料，所述混合粉料的粒径不大于0.8mm，将所得混合粉料在压力机中压制得到圆饼或颗粒，然后在温度为120-140℃的条件下干燥50-70分钟即得。
7.如权利要求6所述一种提高硅锰合金力学性能的添加剂，其特征在于，所述压力机的压制条件为温度为145-155℃，压强为32-38MPa。
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