專利名稱：一種鎂鋁鐵合金及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煉鋼領(lǐng)域，涉及一種鎂鋁鐵合金的制備方法，適用于鎂鋁鐵合金 脫硫脫氧劑的工業(yè)化生產(chǎn)。
背景技術(shù)：
隨著近二三十年來中國鋼鐵工業(yè)迅猛發(fā)展，對所使用的鋼種純度、均勻度、 細(xì)晶粒度等要求也越來越高，同時(shí)要求降低生產(chǎn)成本，鋼的綜合性能也隨之增加。 純鋁在脫氧過程中起鎮(zhèn)定劑作用，鋁和氧親合力很強(qiáng)，脫氧效率高，被人們廣泛 應(yīng)用。但是，無論使用純鋁或者鋁鐵合金脫氧都有一些缺點(diǎn)，從物理方面，鋁熔 點(diǎn)低，密度比鋼水密度小，在鋼液中易上浮，燒損較大，相比于復(fù)合合金脫氧， 純鋁脫氧利用率低；從化學(xué)方面， 一、鋼中的脫氧產(chǎn)物三氧化二鋁呈鏈狀，鏈越 長鏈上的三氧化二鋁顆粒越密集，其可塑性很差，從而影響鋼的機(jī)械性能；二、 三氧化二鋁熔點(diǎn)在2020。C 2050。C之間，在鋼水澆注時(shí)易凝結(jié)成柳，堵塞水口， 不利于鋼水澆鑄；三、鋁脫氧的反應(yīng)產(chǎn)物及殘留在鋼中的鋁，常引起耐熱鋼的蠕 變脆性，降低鋼的高溫強(qiáng)度。所以使用純鋁或者鋁鐵做脫氧劑已經(jīng)越來越難符合 煉鋼脫氧的需求。
鎂是一種公認(rèn)的最為理想的脫硫脫氧劑，但鎂的密度很小只有1.74g/cm3， 在鋼液中易上浮，加入不到鋼包的深部，鎂的沸點(diǎn)低、溶解度低，蒸氣壓高，沸 點(diǎn)為648.80°C，在1873 K時(shí)在鋼液中的溶解度僅為0.10%，蒸氣壓為2.24 MPa， 因此，純鎂在鋼液中由于停留時(shí)間短難以起到脫氧脫硫的作用。因此鎂鋁聯(lián)合使 用是可以起到一種互補(bǔ)作用，在此基礎(chǔ)上加入鐵可以增加合金的密度，使鎂鋁鐵 合金在鋼液中充分接觸，盡可能提高鎂鋁的脫氧效率。使得脫氧脫硫更充分。
由于鎂在鐵液中溶解度極低，鎂與鐵是不能制成合金的，所以鎂是極難加入 鐵液中的，即使是制成鎂鋁鐵合金，鎂的加入也是異常困難。鎂是十分活潑的金 屬，冶煉時(shí)間長，鎂的損耗越大，成本就越高。冶煉上不僅金屬收得率低并且還 含有除鎂、鋁、鐵外其他元素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是開發(fā)操作容易、快速簡易以及鎂回收率高的鎂鋁鐵合金生產(chǎn)工 藝，在滿足工業(yè)化生產(chǎn)條件下，生產(chǎn)鎂鋁鐵合金。一種鎂鋁鐵合金，化學(xué)成分質(zhì)量百分比為 鎂3 15%,鋁30 60%，其余為鐵。
本發(fā)明生產(chǎn)鎂鋁鐵合金的制備流程為
冶煉所采用的是感應(yīng)爐，布料的順序尤為重要先在感應(yīng)爐的底部加入總鋁
量的25% 35%;然后鎂錠全部放入感應(yīng)爐內(nèi)；再加入余下的65% 75%鋁塊， 最后加入全部的金屬鐵或廢鋼。通過制定合理升溫制度，起初按30 50°C/min 的速率，在接近700。C時(shí)調(diào)整升溫速率，以10 30tVmin升溫速率升至90(rC， 表層溫度達(dá)到90(TC后再次調(diào)整升溫速率，以1 1(TC的升溫速率升溫，直至金 屬鐵或廢鋼、鋁塊及鎂錠全部溶化，最終鋼液溫度不得大于130(TC。經(jīng)過反復(fù) 試驗(yàn)，在這個(gè)溫度狀態(tài)下既能保證金屬鐵或者廢鋼、鎂與鋁完全互熔，合金成分 均勾，并且不會有金屬鎂蒸汽溢出。在冶煉的過程中爐溫應(yīng)該嚴(yán)格控制，因?yàn)槿?果過高可能就會導(dǎo)致鎂的燃燒， 一旦燃燒，放出大量的熱而無法控制。在要澆注 時(shí)應(yīng)適當(dāng)提高溫度，可使?jié)沧r(shí)避免掛在爐壁上的合金過多，同樣升溫也不能太 高，如果溫度過高會對操作人員產(chǎn)生安全問題。從節(jié)能角度講，盡可能的縮短冶 煉時(shí)間，冶煉一爐合金的時(shí)間一般在30 55分鐘左右。冶煉結(jié)束的時(shí)間為在爐 內(nèi)的金屬鐵或廢鋼有充分熔化時(shí)間，證明所有加入到爐內(nèi)金屬鐵或廢鋼已熔化。 本發(fā)明在非真空條件下，不加任何鹵族化合物如二氯化鈣，二氟化鈣等對周 圍環(huán)境有害的保護(hù)渣，然后通過合理布料制度及控制冶煉升溫溫度，使得低沸點(diǎn)， 低溶解度，高蒸汽壓的鎂以單質(zhì)溶解方式加入到鎂鋁鐵合金中，并且可以使得鎂、 鋁、鐵的收得率都達(dá)到工業(yè)化生產(chǎn)要求。該種合金可用做鋼水終脫硫脫氧劑，使 用方便，直接投入鋼液中即可。由于合金比單質(zhì)鎂及純鋁的比重、熔點(diǎn)大，合金 脫氧時(shí)在鋼液中停留的時(shí)間更長，利用率更高，成本也低，鎂的收得率可達(dá)到 85% 90%
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例一
合金成分(以下皆為質(zhì)量分?jǐn)?shù))鎂3%;鋁35%;鐵62% 布料順序在爐內(nèi)先放入四分之一左右的鋁，接著加入全部的鎂，再加入剩余的 鋁，最后加入全部的金屬鐵或廢鋼。
冶煉方法先以30 50°C/tnin快速加熱，加入到700'C左右，減小升溫速率10 3(TC/min升溫速率升至900°C,表殼溫度用紅外測溫儀測量大概比爐內(nèi) 低50度到100度左右，隨著升溫速率的變化而變化。在表層溫度達(dá)到900度之 后，再次降低升溫速率，以1 10。C/min的升溫速率，這一階段基本上是處于保 溫的過程，使得爐內(nèi)的固態(tài)物質(zhì)都全部互瑢。待全部成為液態(tài)互熔后進(jìn)行澆注。 實(shí)施例二
合金成分鎂5%;鋁35%;鐵60%
布料順序和冶煉方法同例一。
實(shí)施例三
合金成分鎂8%;鋁37%;鐵55%
布料順序和冶煉方法同例一 。 實(shí)施例四
合金成分鎂12%;鋁38%;鐵50% 布料順序和冶煉方法同例一 。
權(quán)利要求
1、一種鎂鋁鐵合金，其特征在于鎂鋁鐵合金質(zhì)量百分比為鎂3％～15％，鋁30％～60％，余量為鐵。
2、 一種制備如權(quán)利要求1所述的鎂鋁鐵合金的方法，其特征在于布料制度采用 以下步驟感應(yīng)爐底部加入25% 35%鋁塊，全部的鎂錠放入感應(yīng)爐內(nèi)，再加 入余下的65% 75%的鋁塊，最后加入全部要加入的金屬鐵或廢鋼。
3、 如權(quán)利要求2所述的鎂鋁鐵合金的制備方法其特征在于升溫制度上，起初 按30 50。C/rain的升溫速率，在接近70CrC時(shí)調(diào)整升溫速率，以10 20°C/min 升溫速率升至90(TC，表層溫度達(dá)到卯(TC后再次調(diào)整升溫速率，以1 1(TC 的升溫速率升溫，直至金屬鐵或廢鋼、鋁塊及鎂錠全部熔化，最終鋼液溫度 不得大于1300°C。
全文摘要
一種鎂鋁鐵合金及其制備方法，屬于煉鋼領(lǐng)域，適用于鎂鋁鐵合金脫硫脫氧劑的工業(yè)化生產(chǎn)。該合金的化學(xué)成分(質(zhì)量％)為鎂3～15％，鋁30％～60％，其余為鐵。冶煉所采用的是感應(yīng)爐，布料的順序尤為重要先在感應(yīng)爐的底部加入總鋁量的25％～35％；然后鎂錠全部放入感應(yīng)爐內(nèi)；再加入余下的65％～75％鋁塊，最后加入全部的金屬鐵或廢鋼。本發(fā)明將鎂、鋁、鐵一次性放到感應(yīng)爐中，不需要冶煉中間合金、縮短流程，直接生產(chǎn)鎂鋁鐵合金，且不加任何保護(hù)渣，是通過合理布料、嚴(yán)格控制升溫制度實(shí)現(xiàn)合金冶煉，便于生產(chǎn)。此種鐵合金使用時(shí)，直接加入鋼液中即可，加入之后，鋼液中的氧和硫的含量明顯減少，把原來鏈狀脫氧產(chǎn)物變成粒狀脫氧產(chǎn)物，脫硫脫氧的效率更高，成本更低。
文檔編號C21C7/06GK101418365SQ20081022650
公開日2009年4月29日 申請日期2008年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月13日
發(fā)明者劉文文, 孔德文, 張建良, 張雪松, 祁成林, 豪 郭, 陳永星 申請人:北京科技大學(xué)