一种无硅含钙铁合金的制备方法技术

本发明专利技术是一种无硅含钙铁合金的制备方法，它是用金属重熔法熔炼成合金。该制备方法包括以下步骤：将原料放在封闭的熔炉中进行熔炼，熔炼后在封闭的浇铸室内浇铸；在熔炼和浇铸时分别向熔炉和浇铸室内投入燃烧物，使熔炉和浇铸室内气体中氧含量小于气体体积百分比的6%或者5%，不支持燃烧，阻止钙的燃烧和氧化。根据需要向熔炉中注入阻燃剂和/或注入惰性气体，辅助阻止钙的燃烧和氧化。无硅含钙铁合金用真空注入惰性气体密封包装或涂石蜡保护膜，防止合金的粉化。本发明专利技术所述无硅含钙铁合金的制备方法有效地减少了钙的烧损和氧化，提高了钙铁合金中的钙的含量，用于炼钢脱氧脱硫。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，属于金属材料冶金

技术介绍
钙是碱土金属，比重为1. 54g/cm3,熔点为842 °C，沸点为1484 °C，蒸汽压为 11. 33MPa (983°C)。其具有很强的还原性，特别是与氧和硫反应更为强烈，是很好的脱氧脫硫元素。钙用于炼钢脱氧脱硫，不但效果好，还能提高钢的质量。但由于它比重轻，熔点低， 不能直接在炼钢中使用。目前用于炼钢的钙，根据钙与硅昜形成合金的原理，以硅石和氧化钙等为原料，以碳作还原剂，用电热法在矿热炉中冶炼成硅钙合金。钙与硅形成合金后，改变钙的昜燃等理化特性，用于炼钢的脫氧和脱硫。但是由硅钙合金中含硅不能用低硅钢。要把钙制成比重大、熔点高的无硅含钙的合金，只能用金属重熔法制得。由于钙的熔点便是燃点，与铁、锰等比重大、熔点高的元素制成合金时，锰和铁还沒熔化，钙就燃烧和氧化了，用金属重熔制得合金也十分困难。目前制备无硅含钙铁合金的方法都是开放式的熔炼和浇铸，熔炼和浇铸在高温下进行，钙与空气中的氧燃烧并氧化，因此钙的烧损大，制得的合金中含钙仅在8%左右(重量百分比，以下同)，而钙的烧损达60-70%，很难使合金中的钙含量达到10%以上。然而，合金中钙小于10%，其脱氧脫硫效果又不明显。因此，如何获得含钙量高的钙铁合金(> 10%)，并且减少钙的烧损的含钙合金的制备方法成为本领域技术人员追求的目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决现有无硅含钙的铁合金制备过程中钙烧损大，合金中含钙量低的技术问题，提供一种无硅含钙量高的含钙铁合金的制备方法。本专利技术所述无硅含钙铁合金是指含钙和铁的合金以及含钙和铁为主还包含其他元素中的一种或一种以上、且不含硅的合金。如钙铁、钙铝铁、钙镁铁、钙铝镁铁、钙铝锰铁寸寸。本专利技术的技术方案为，其特征在于，是用金属重熔法制备无硅含钙铁合金，该制备方法包括以下步骤将原料放在封闭的熔炉中进行熔炼， 熔炼后在封闭的浇铸室内浇铸；使外部空气不能进入熔炉和浇铸室，在熔炼和浇铸时，分别向熔炉和浇铸室内投入燃烧物；并且向熔炉和浇铸室内加入阻燃剂或/和惰性气体，阻止钙的燃烧和氧化。使熔炉和浇铸室内的氧气含量保持在不支持燃烧的状态。本专利技术为防止合金粉化，本专利技术所述的无硅含钙铁合金的制备方法，在所述合金浇铸成型后，采用真空密封注入惰性气体包装；或将钙铁合金表面涂覆石蜡保护膜。所述向合金密封包装物中注入惰性气体占合金体积的1_10%，最好是8-10%。涂覆石蜡保护膜的厚度最好为0. 01 lmm。本专利技术通过向熔炉和浇铸室内投入燃烧物，或进一步加入惰性气体，控制所述熔炉、浇铸室内气体中的氧向的含量小于气体体积百分比的6%。从而达到不支持燃烧的状态。浇铸室中放入燃料，当浇铸室内气体中的氧含量大于6%时会自燃，小于6%时会自灭。其中，本专利技术所述的方法，在熔炼和浇铸时，采用向熔炉和浇铸室内投入阻燃剂时，阻燃剂占合金重量百分比为大于0小于10%。使炉内的钙达到不燃烧和氧化，减少钙的烧损。当向熔炉和浇铸室内注入惰性气体时，可以选择如氩气，氮气，二氧化碳等。其中， 所述惰性气体占合金重量的1-20%。当合金中含钙高时，阻燃剂和惰性气体、以及投入燃烧物可以同时使用。该合金的制备方法还包括以下步骤合金熔炼好后通过导管将合金液导入封闭的浇铸室内。避免合金液与空气中氧接触，从而减少燃烧和氧化的机会。本专利技术所述的无硅含钙铁合金的制备方法，用金属重熔法制备无硅含钙铁合金， 由于采用封闭式熔炼和浇铸方法，从熔炼到浇铸的过程中，合金液都与外界空气隔绝条件下进行。在熔炼和浇铸时，向熔炉和浇铸室内投入燃烧物，并向熔炉和浇铸室中投入阻燃剂和/或惰性气体，使炉内以及浇铸室内的气体中氧含量降低至小于6%或5%，达到不支持燃烧。此时，可以减少钙的燃烧和氧化，降低钙的损耗，提高合金中钙的含量。由于本专利技术从熔炼到浇铸向炉内一直投入燃料进行燃烧，将氧气含量控制在6% 或5%以下，从而避免钙的燃烧和氧化直到熔炼结束，并通过助燃剂和惰性气体的辅助作用，效果更佳。其中所述燃料可用气体燃料，如天然气、煤气等。也可用液体燃料，如重油、 液化气等。也可以用固体燃料，如石蜡、木柴等。本专利技术向熔炉内和浇铸室内加入阻燃剂，其中阻燃剂种类较多，本专利技术所用阻燃剂包括有机阻燃剂磷系及卤-磷系、铝-镁系等，无机阻燃剂磷系等。如氯化石腊、红磷、氯化钠等。这些阻燃剂可是使用，也可以混合使用。当熔炉或浇铸室内通过燃烧法，气体中的氧含量仍达不到不支持燃烧量，仍有燃烧现象，可投入阻燃剂，辅助阻燃。阻止钙的阻烧和氧化。加入量根据钙铁合金不燃烧为度，一般阻燃剂占合金重量百分比为大于0、小于等于10%。为了达到本专利技术所述的封闭熔炼和浇铸，其熔炉设有炉盖，盖上炉盖后使熔炉与外界空气隔绝。同时在炉盖上装有测氧仪，测定炉中氧气的含量。炉盖上装有热电偶，测定炉内温度。炉盖上设有加料口，供加入阻燃剂和注入惰性气体。加料口上有小盖，可随时关闭和打开；浇铸室是采用钢板或用耐火材料制成的封闭室，浇铸室的上方设有带盖的加料口，供加入燃料用。浇铸室设有封闭门，供取放模具和成品，封闭门关闭后与外界空气隔绝。本专利技术的无硅含钙铁合金的具体生产工艺为按无硅含钙铁合金成分要求配料， 将配好的物料投入熔炉中，盖好炉盖，堵住出铁口，送电开始熔炼。当炉内气体中氧含量大于5%或6%时，将燃料点燃陆续从投料口投入炉内进行燃烧，直至熔炼结束。控制炉内气体中的氧含量始终保持小于5%或6%，没有燃烧现象。炉温达1200-1350°C时，合金料全部熔化形成合金，准备出炉。如仍有燃烧现象可向炉内投入阻燃剂或/和惰性气体，辅助阻燃； 出炉前5-10分钟，将点燃的燃料从浇铸室的投料口投入到浇铸室进行燃烧，也可以进一步加入惰性气体或/和阻燃剂，使浇铸室的氧含量保持小于5%或6%，燃料自灭为止。准备工作做好后，打开炉出铁口，将合金液经导管注入浇铸室中的模具铸型。冷却后，打开浇铸室的封闭门取出合金，化验，涂保护膜或封闭包装并注入惰性气体后入库。应说明的是，本专利技术所述的无硅含钙铁合金，其中铁的熔点是1535°C，当它与铝、钙、镁等低熔点金属中的一种或多种熔成合金时，根据合金成分的不同，其共熔点降为 1000-1400°C左右，这个温度尚未达到钙的沸点(1484°C)，钙不能气化。同时由于采用本专利技术的上述在封闭式熔炉和浇铸室内的制备方法，能有效地防止钙的氧化和燃烧。因此，可以有效地提高合金中钙的含量。由于钙比重轻体和大，为了生产方便可将钙与铝等熔点低的金属先制成含钙的中间合金，再与熔点高的金属重熔。具体实施例方式下面通过具体实施例说明本专利技术。实施例1，用半封闭350KVA中频电炉制备钙铝铁合金，合金成分为Ca 15%、Al 40%、余量为狗。炉内总投料200kg，其中金属钙32kg，金属铝81kg，废钢87kg。本专利技术是用金属重熔法制备无硅含钙铁合金，将上述炉料投入炉内，送电开始熔炼。15分钟炉内，当熔炼温度为400°C左右时，盖好炉盖，炉料(废钢)中的杂物燃烧，从投料口用导管向熔炉内输入液化气在炉内的封闭空间内点燃，并向炉内注入惰性气体，使炉内气体含氧量达6%。45 分钟左右，炉温达1350°C，炉内原料全部熔化，准备出炉。通过导管将合金液注入封闭浇铸室铸型出炉前，将模具在浇铸室放好，在浇铸室内投放本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种无硅含钙铁合金的制备方法，其特征在于，是采用金属重熔法制备，该制备方法包括以下步骤：将原料放在封闭的熔炉中进行熔炼，熔炼后在封闭的浇铸室内浇铸；在熔炼和浇铸时，分别向熔炉和浇铸室内投入燃烧物；并且向熔炉和浇铸室内加入阻燃剂或／和惰性气体，阻止钙的燃烧和氧化。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：谢应凯，谢应旭，
申请(专利权)人：谢应凯，谢应旭，
类型：发明
国别省市：21