一种可净化钢液的脱氧合金化剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种可净化钢液的脱氧合金化剂及其制备方法，脱氧合金化剂成分的重量百分比为：铝30％～50％，碳化硅2％～6％，铝酸钙2％～6％，5％～45％铌、钒、钛、锰、镍、铬、铜、钼、硅的一种或几种，粒度为5～50mm。制备时，在感应炉坩埚内按照成品含量将金属铝、工业纯铁熔化，再添加金属铌、钒、钛、锰、镍、铬、铜、钼、硅的一种或几种，同时施加螺旋电磁搅拌，螺旋电磁搅拌电流150～250A，频率2.5～4Hz，待添加金属完全熔化后加入碳化硅、铝酸钙细粉，搅拌5～10min后停止感应炉供电，继续螺旋电磁搅拌直至合金凝固；利用破碎机将合金锭破碎成粒度为5～50mm的小块，包装，待用。本发明专利技术采用螺旋电磁搅拌技术保证了合金和碳化硅、铝酸钙细粉充分均匀化，保证了铝酸钙充分净化钢液，节约了脱氧合金化时间。

【技术实现步骤摘要】
一种可净化钢液的脱氧合金化剂及其制备方法
本专利技术属于钢铁冶炼领域，特别涉及到一种螺旋搅拌法生产的复合脱氧合金化剂及其制备方法。
技术介绍
在炼钢过程中，通常首先向钢液中添加脱氧剂，如铝、钙、钛等，然后在根据钢种成分需求添加合金化剂，如锰、铌、钒、钛等。该种方法可导致炼钢时间延长，通常加脱氧剂后需要几分钟再添加合金化剂，这种方法还会导致钢中氧化铝夹杂物超标，由于脱氧过程产生了大量氧化铝夹杂，短时间内氧化铝夹杂不可能彻底上浮至钢液表面被熔渣吸收。氧化铝对浇铸顺行、钢材质量带来很大的危害。为了避免氧化铝带来的危害，一些专利采用无铝或少铝脱氧剂，如专利，一种炼钢用的脱氧剂Si-Ca-Ti-Fe合金，作为炼钢脱氧剂(申请号:200510047557.1)，用于要求酸溶铝(Als)含量很低的钢种的生产，按重量百分比计，其成分是Si：30-55％；Ca：2-15％；Ti：5-20％；Al：0.5-2.5％；C<1.0％；P<0.05％；S<0.05％；Fe余量。其用工频炉熔炼合成的产品，该产品用作炼钢脱氧，可大大减少浇注过程中的水口结瘤、断流现象，可以提高连浇率和成品率。另外，钢中氧化铝夹杂物减少，净化钢质，提高钢的质量和使用寿命。但是该类方法生产的合金存在几点不足：1)该种方法生产的合金很难保证合金均匀化，由于铁合金内各合金元素含量较高，采用普通工频炉熔炼很难保证凝固末期不发生偏析现象；2)该方法脱氧结束后仍需要添加其它合金元素，如锰、铌、钒等进行合金化，存在时间浪费的问题。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种可净化钢液的脱氧合金化剂及其制备方法，利用反应熔池施加螺旋电磁搅拌的方法，将熔化后的铁合金和碳化硅、铝酸钙细粉均匀搅拌，凝固后破碎成一定尺寸的合金块。保证炼钢过程脱氧和合金化同时进行，可以节约脱氧合金化时间，净化钢液作用，提高钢种合金元素控制精度。为了实现钢液洁净化和脱氧合金化同时进行，本专利技术通过以下技术方案实现，其特征在于：(1)一种可净化钢液的脱氧合金化剂的主要成分为铝、铁、碳化硅、铝酸钙，其余为铌、钒、钛、锰、镍、铬、铜、钼、硅的一种或几种。各种成分重量百分比为：铝30％～50％，碳化硅2％～6％，铝酸钙2％～6％，5％～45％铌、钒、钛、锰、镍、铬、铜、钼、硅的一种或几种，其余为铁。所述脱氧合金化剂的粒度为5～50mm。(2)脱氧合金化剂制作原料采用金属铝、工业纯铁、碳化硅细粉、铝酸钙细粉以及金属铌、钒、钛、锰、镍、铬、铜、钼、硅的一种或几种；所述金属原料纯度要求达到99％以上，磷、硫含量小于0.05％。碳化硅、铝酸钙细粉纯度达到99％以上，细粉粒径均为100～800微米。(3)在感应炉坩埚内按照成品含量将金属铝、工业纯铁熔化，再添加金属铌、钒、钛、锰、镍、铬、铜、钼、硅的一种或几种，同时施加螺旋电磁搅拌，螺旋电磁搅拌电流150～250A，频率2.5～4Hz，待添加金属完全熔化后加入碳化硅、铝酸钙细粉，搅拌5～10min后停止感应炉供电，继续螺旋电磁搅拌直至合金凝固。(4)利用破碎机将合金锭破碎成粒度为5～50mm的小块，包装，待用。步骤(3)中，应严格控制金属液温度，保证在添加碳化硅、铝酸钙细粉时，金属液温度小于1400℃，防止细粉熔化。本专利技术的有益效果：1)该复合脱氧合金化剂保证了炼钢过程脱氧和合金化同时进行，节约了脱氧合金化时间。2)该脱氧合金化剂内部含有均匀分布的碳化硅细粉，脱氧时碳化硅中的碳可以与钢液中的氧反应生成细小的气泡，该气泡可以携带脱氧产生的夹杂物快速上浮至钢液表面被熔渣吸收，起到了净化钢液作用。均匀分布的铝酸钙细粉，保证了铝酸钙充分弥散在钢液内部，与钢液充分作用，实现深脱硫。3)同时采用螺旋电磁搅拌技术既可以保证合金充分均匀，又可以保证加入的碳化硅、铝酸钙细粉充分弥散化，提高了钢种合金元素控制精度。4)该脱氧合金化剂与其他脱氧剂加入操作一样，操作简单易行。附图说明图1为本专利技术螺旋电磁搅拌工作原理图；图2为传统电磁搅拌金属液流动轨迹主视图；图3为图2的俯视图；图4为图2的侧视图；图5为本专利技术螺旋电磁搅拌金属液流动轨迹主视图；图6为图5的俯视图；图7为图5的侧视图。图中：1螺旋电磁搅拌器，2感应炉内坩埚，3金属液。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步详细说明。如图1、5、6和7所示，螺旋电磁搅拌可以将不同密度、不同成份的金属熔体，或者金属熔体与固体颗粒混合在一起。由于螺旋电磁搅拌可以推动金属熔体在三维方向上流动，即熔体中不仅有周向的旋转流动，同时还存在垂直方向的流动，因而金属熔体或金属熔体与固体颗粒的混合物的成份会相对均匀，并且混合物的成份分布与密度的相关性大大降低，可以有效降低密度不同带来的成分不均。坩埚2中盛放有金属液3，在螺旋电磁搅拌器1的作用下，金属液3在周向流动的同时还具有上下、内外的流动。如图2、3和4所示，传统电磁搅拌时合金液3主要做环形运动，金属液3的内-外、上-下交换比较少。而采用螺旋电磁搅拌时，金属液3不仅具有周向运动，同时在径向和轴向的流动也被加剧，因而具有很好的搅拌效果，可以有效促进金属液3的同时凝固，降低铸锭中心缺陷，还可以减轻铸坯密度偏析程度。实施例1：脱氧合金化剂制备：(1)脱氧合金化剂重量百分比为，铝含量为35％，碳化硅含量为6％，铝酸钙含量为6％，硅含量为14％，锰含量为27％，其余为铁。(2)脱氧合金化剂制作原料使用金属铝、碳化硅细粉、铝酸钙细粉、金属硅、金属锰、工业纯铁。金属原料纯度达到99.1％，磷、硫含量为0.04％。碳化硅细粉、铝酸钙细粉纯度达到99.2％，碳化硅细粉、铝酸钙细粉粒径为100～300微米。(3)在感应炉的坩埚内按照成品含量将金属铝、工业纯铁熔化，再按照成品含量添加金属硅和金属锰，同时施加螺旋电磁搅拌，螺旋电磁搅拌电流160A，频率3Hz，待金属硅、锰完全熔化后，将金属液温度控制在1390℃，按照成品含量加入碳化硅、铝酸钙细粉，搅拌6min后停止感应炉供电，继续螺旋电磁搅拌直至合金凝固。(4)利用破碎机将合金锭破碎成粒度为5～20mm的小块，包装，待用。脱氧合金化剂评价：对制备好的脱氧合金化剂进行化学分析，随机抽检样品，共抽检5个样品，化学成分见表1。可见各样本之间成分波动很小，Al、Si、Mn成分波动都在0.4％以下。此外采用金相显微镜观察合金内部碳化硅细粉、铝酸钙细粉分布情况，证明碳化硅细粉、铝酸钙细粉在合金内部均匀分散，未见团聚现象。说明螺旋电磁搅拌确实可以保证合金成分均匀和碳化硅细粉、铝酸钙细粉充分弥散化。结合附图5-7也可以看出，施加螺旋电磁搅拌后金属液流动轨迹为全方位立体运动，没有死区，可保证搅拌均匀，而附图2-4为普通搅拌，金属液流动轨迹仅局限熔池上部的圆周运动，无法保证搅拌均匀。表1脱氧合金化剂组分重量百分比组分AlSiMn样本135.114.127.1样本235.014.226.8样本334.913.927.0样本435.114.027.1样本534.814.227.0脱氧合金化剂使用：钢液目标化学成分各元素重量百分比为：C＝0.07％、Si＝0.18％、Mn＝0.30％、S<0.020％、P<0.020％，其余为Fe和少量杂质元素；感应炉出钢量为500公斤，脱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可净化钢液的脱氧合金化剂，其特征在于各种成分的重量百分比为：铝30％～50％，碳化硅2％～6％，铝酸钙2％～6％，5％～45％铌、钒、钛、锰、镍、铬、铜、钼、硅的一种或几种，其余为铁。

【技术特征摘要】
1.一种可净化钢液的脱氧合金化剂，其特征在于各种成分的重量百分比为：铝30％～50％，碳化硅2％～6％，铝酸钙2％～6％，5％～45％铌、钒、钛、锰、镍、铬、铜、钼、硅的一种或几种，其余为铁。2.根据权利要求1所述的一种可净化钢液的脱氧合金化剂，其特征在于所述脱氧合金化剂的粒度为5～50mm。3.一种用于权利要求1或2所述的一种可净化钢液的脱氧合金化剂的制备方法，其特征在于，具体步骤为：(1)原料采用金属铝、工业纯铁、碳化硅细粉、铝酸钙细粉以及金属铌、钒、钛、锰、镍、铬、铜、钼、硅的一种或几种；所述金属原料纯度要求达到99％以上，磷、硫含量小于0.05％；碳化硅、铝酸钙...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐复平，尚德礼，廖相巍，吕春风，黄玉平，常桂华，赵亮，康伟，万雪峰，张维维，于赋志，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21