專利名稱：微碳微磷鋁錳鐵合金及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋁錳鐵合金及其生產(chǎn)方法，是一種含較高鋁和較低錳、碳和磷的
一種煉鋼脫氧劑，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
鋼鐵的生產(chǎn)過程中脫氧是很重要的工藝步驟。 一般都采取硅鐵、純鋁或含鋁合金
作脫氧劑，把鋼液中的含氧量從O. 08%左右脫到0. 005-0. Ol左右。鋁錳鐵合金是一種常見
的復合脫氧劑，傳統(tǒng)的鋁錳鐵復合脫氧劑的鋁的含量均在20_30%，錳的含量為30-60%，
鋁的含量有限，使得該系列的脫氧劑沒有充足的鋁來提高鋼中酸溶鋁含量的功能。 CN1614037A公開了一種高鋁錳鐵復合脫氧劑，其雖然將鋁的含量提高到
40-48%，錳的含量為10-16%。然而，其仍然存在鋁的含量低所帶來的脫氧能力不足的問題。 CN101054614公開了一種鋁錳鐵復合脫氧劑，其包括鋁31-39%，錳1_9%，其同樣存在鋁的含量低的問題。 國內(nèi)外眾多企業(yè)和冶煉技術(shù)人員對含鋁脫氧劑做了大量的研究，但鋁錳鐵的生產(chǎn)工藝基本全部采用金屬鋁、廢鋼、中碳錳鐵或高碳錳鐵在工頻爐或中頻爐中重熔互溶而制得，即上述鋁錳鐵合金的雜質(zhì)含量較高。碳含量高使合金變脆容易破碎為小塊，從而加大了比表面積，增加了吸附空氣中水分的幾率。磷的含量高易使合金粉化，文獻記載磷的含量在0. 03-1.04%， AL > 3%時，在潮濕的空氣中合金粉化；而且磷、硫是鋼中有害元素，盡量去除該雜質(zhì)有利于提高鋼的性能。 現(xiàn)有的鋁錳鐵合金中，對鐵的含量未加限定，一般都是余量為鐵。而鐵的含量過低，則會導致合金的密度低，特別是提高鋁的含量以增加脫氧效果、以及降低錳的含量時，使得合金的密度過低，其浮在鋼液表面，降低脫氧效果。 同時，因為鋁在鋁錳鐵生產(chǎn)過程中是最昂貴的，也是最低熔點的金屬。為提高鋁的收得率，通常一般都在熔化廢鋼過程中同時加入，鋁熔點只有660°C ，而鐵熔點是1536°C ，錳熔點也在1245t:，在冶煉過程中，廢鋼的熔化時間長，鋁的燒損很嚴重，從而降低鋁的收得率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有的脫氧劑因鋁含量過低致使其脫氧效果不佳，以及雜質(zhì)含量高導致合金易粉化的問題。 本發(fā)明的另一 目的是解決現(xiàn)有的鋁錳鐵合金在制造過程中鋁的收得率低的問題。
本發(fā)明的技術(shù)方案為一種微碳微磷鋁錳鐵合金，其特征在于，該合金按重量百分比計，含有鋁49-58 % 、錳1-4 % 、鐵:38-50 % ，硅小于0. 6 % ，碳小于0. 06 % ，磷小于0. 02%，硫小于0. 02%。本發(fā)明的優(yōu)選方案為該合金按重量百分比計，含鋁為52-55%、錳為2-4%、鐵為
341-45%。 本發(fā)明所述的微碳微磷鋁錳鐵合金，其熔點為1020-1095t:，密度為4.8-5.3g/
3
cm 。
本發(fā)明所述的微碳微磷鋁錳鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，具體步驟為
按目標值選擇廢鋼，鋁錠、鋁線或鋁板和高碳錳鐵進行配料； 先將全部廢鋼和鋁總量的3% _8%的鋁錠、鋁線或鋁板在感應(yīng)爐中進行熔化，熔清時加入全部高碳錳鐵進行熔化； 熔清后，加入造渣劑進行脫硫，調(diào)節(jié)堿度至1. 2-1. 8 ;并進行吹氧脫碳和脫磷的處理； 當雜質(zhì)碳、磷、硫在控制范圍內(nèi)時，再分批加入預(yù)熱至13(TC以上的剩余鋁量的鋁錠、鋁線或鋁板進行熔化和攪拌均勻； 加入精煉除氣劑進行脫氫、氮氣處理，所述除氣劑包括BaC0320-30 % ，Na2SiFe25-40^，金紅石10_15%，硼鎂石5-10%，氯化鈉8-15% ;出爐鑄錠。
作為優(yōu)選，所述微碳微磷鋁錳鐵合金的生產(chǎn)方法，在出爐鑄錠前加入排渣劑，所述排渣劑包括碳酸*丐(CaC03) 10-18%，碳酸鈉(Na2C03) 12-20%，氟化鈉20_25%，氯化鈉30-38 % ，冰晶石8-12 %和氟化|丐5-9 % 。 最好，所述除渣劑為粉劑，粒度為40-100目。所述除氣劑為粉劑，粒度為40-100目。 本發(fā)明與現(xiàn)有鋁錳鐵合金相比，由于鋁的含量大大提高從而顯著地增加了脫氧效果，同時嚴格地限制了雜質(zhì)的含量，特別是碳、憐含量分別控制0. 06和0. 02以下。碳的降低使產(chǎn)品脆性降低，不容易破碎而且還提高了合金的致密度；同時磷的降低在0. 02以下能防止和延長合金的粉化。因此，本發(fā)明所述的合金由于碳，硫，磷等雜質(zhì)相對較低，結(jié)構(gòu)組織更緊密，氣孔更少，抑制了粉化反應(yīng)的條件，使粉化反應(yīng)不能進行或進行鍀很緩慢從而延長了產(chǎn)品的保存期。經(jīng)試驗，在干燥的常溫條件下，本發(fā)明的合金能持續(xù)150天不粉化，而一般含高雜質(zhì)的鋁錳鐵(如碳0.8以上。硅l.O以上，磷O. 15以上)，即使在同等鋁和錳含量時其粉化期為90天。因此，本發(fā)明合金的不粉化期提高了65%。另一方面，本發(fā)明低雜質(zhì)的合金適應(yīng)了鋼鐵業(yè)冶煉向高純凈鋼的發(fā)展需求，改善了煉鋼過程由于合金夾帶一定量雜質(zhì)對鋼質(zhì)不利的危害，從而達到節(jié)約資源，降低成本，提高了鋼的性能和質(zhì)量，對鋼的質(zhì)量穩(wěn)定和提高起到了促進保障作用。同時，本發(fā)明的合金限定了 Fe的含量，使之在38-50%，從而可以提高合金的密度至4. 8-5. 3g/cm 且合金的熔點為1020_1095°C ，其具有密度較大、熔點較低的特點，能深入鋼液并快速熔化和彌散。 本發(fā)明的微碳微磷鋁錳鐵合金替代純鋁脫氧能提高鋁有效脫氧率50 %左右，節(jié)約了大量的鋁資源。 本發(fā)明的鋁錳鐵合金成分更有適應(yīng)性，特別適合低碳低錳、低磷鋼種的脫氧，例如低碳低錳的鎮(zhèn)靜鋼，船板鋼，汽車大梁鋼等系列優(yōu)質(zhì)鋼的脫氧。 本發(fā)明所述的合金的生產(chǎn)方法，在冶煉過程中將鋁的合金化分為兩步進行在廢鋼熔化時加入了鋁總量的3_8%，起促進鐵熔化的作用。剩余的鋁在脫雜后出爐前(1500°C以上)加入，并且分多批加入，能使鋁在爐內(nèi)合金其他元素之間得到更均勻的彌散和分布，并降低了鋁的損耗，提高了鋁的收得率。此外，因感應(yīng)爐的攪拌功能，在熔化期爐內(nèi)，各合金組分由于各元素密度特性而產(chǎn)生的成分偏析問題得到了很好的改善。經(jīng)實踐證明。按常
規(guī)方法生產(chǎn)鋁錳鐵合金(鋁含量在20-70%，錳含量在5_40%，余量是鐵范圍內(nèi))時，如鋁
不分批加入和熔化時不加以攪拌，產(chǎn)品鑄錠冷卻后分析鋁元素每爐最高和最低含量差異在
0. 8-2%。而采用本發(fā)明的方法生產(chǎn)的產(chǎn)品，成分偏析只有0. 2-0. 6%。 本發(fā)明所屬合金的生產(chǎn)方法中，存在空氣中帶入的氮、氫等氣體，澆注時不可避免
產(chǎn)生氣孔，從而會使合金中元素結(jié)構(gòu)發(fā)生變化引起粉化(如產(chǎn)生氮化鋁，二氧化硫等化合物引起合金體積膨脹)，因此，本發(fā)明在出爐前 增加了除氣的步驟，有效地減少了氣孔的產(chǎn)生，進一步提高了合金的粉化期。
具體實施例方式
下面通過具體實施例詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案。 實施例一，生產(chǎn)重量為1噸的合金，其成分為(按重量百分比計)鋁53_54%，錳 2. 7-3%，碳0. 05%，硫0. 015%，磷0. 01%，硅0. 3%，余量是鐵。 配料選用鋁錠、鋁板或鋁線546kg(含鋁不低于99. 5%，不考慮其他雜質(zhì)元素)， 高碳錳鐵46kg (含錳65 % 、碳6. 8 % 、硅2. 5 % 、硫0. 03 % 、磷0. 5 % )，廢鋼408kg (含碳 0. 06、含硅0. 3)。
冶煉 1.先選用20kg左右的鋁，402kg廢鋼，在感應(yīng)爐中進行熔化，所述廢鋼分批加入。 當廢鋼基本熔清時，再加入46kg高碳錳鐵，熔畢時爐內(nèi)合金液體為474kg左右。加入造渣 劑CaO，2Kg， CaF， 1. 5Kg ;造渣進行脫硫，調(diào)節(jié)堿度至1. 2_1. 8。 此時，合金成分為；鋁4.07% (鋁在1536攝氏度廢鋼熔點下收得率97% )，錳 6. 31%，碳0. 84%，硫0. 003%，硅0. 55%，磷0. 058%。 2.用吹氧法進行爐內(nèi)脫碳脫磷處理。爐內(nèi)溫度保持1580攝氏度以上，進行吹氧完 成對碳和磷的脫除。氧氣采用瓶裝氣體，流量每分鐘O. 8-lkg。碳和氧反應(yīng)生成一氧化碳或 少量的二氧化碳氣體從爐口跑出，磷生成五氧化二磷進入爐渣，并和爐渣中CaO反應(yīng)生成 磷酸鈣。在吹氧過程中，為了提高脫雜的有效性，向爐內(nèi)加入3kg的冶金石灰(粒度小于5 毫米)，爐渣堿度保持在1. 2-1. 8。脫碳率達95% ，脫磷率達72%以上，即可達到目標值碳 小于O. 1%，磷小于0. 04%。 3.采樣快速分析合金中的碳和磷，如一次不能有效控制或超出控制范圍則需補充 吹氧處理，氧量根據(jù)合金化驗成分確定。 4.分批加入預(yù)熱至13(TC以上的余量鋁進行熔化，并進行電爐自身攪拌功能 以外的人工攪拌，使合金充分均勻，攪拌時加入自脫氣劑1. 5kg，其成分為BaC03(碳酸 鋇)20-30 % ， Na2SiF6 (氟硅酸鈉)25-40 % ，金紅石10-15 % ，硼鎂石5-10 % ，氯化鈉8-15 % 。 然后加入排渣劑2-3kg，排渣劑采用CaC03 (碳酸鈣)10-18 % ， Na2C03 (碳酸鈉)12-20 % ，氟 化鈉20-25%，氯化鈉30-38%，冰晶石8-12% ，氟化鈣5_9%。除氣劑和排渣劑均為粉劑， 粒度為40-100目。利用排渣劑中產(chǎn)生的CO還原部分鋁，提高鋁的收得率，此時，余量鋁熔 化收得率98.5%。除氣劑中的硼、鋇、鈦能有效去除合金中的氫、氮氣體。排爐渣。
5.采用鋼包完成澆注，出爐鑄錠。 經(jīng)化驗計量得到產(chǎn)品985kg，鋁的回收率98.5X，制得合金產(chǎn)品成分為鋁53. 7%，錳3. 0%，碳0. 02%，硅0. 26%，硫0. 014%，磷0. 018%，F(xiàn)e為42. 988，均在目標值 內(nèi)。該合金的密度為5. lg/cm 熔點為1050°C。
實施例二， 根據(jù)上述方法制得鋁錳鐵合金，含有鋁49. 5 % ，錳2 % ，硅0. 3 % ，碳0. 03 % ，磷 0. 014 % ，硫0. 011 % ，鐵為49. 145 %均在目標值內(nèi)。該合金的密度為5. 25g/cm3，熔點為 1090°C。 實施例三， 根據(jù)上述方法制得鋁錳鐵合金，含有鋁55 % ，錳4 % ，硅0. 25 % ，碳0. 05 % ，磷 0. 017 % ，硫0. 014 % ，鐵40. 669 % ，均在目標值內(nèi)。該合金的密度為4. 9g/cm3，熔點為 1043°C。 實施例四，根據(jù)上述方法制得鋁錳鐵合金，含有鋁57. 6 % ，錳3. 3 % ，硅0. 2 % ，碳 0. 04% ，磷0. 013 % ，硫0. 018 % ，鐵38. 829 % ，均在目標值內(nèi)。該合金的密度為4. 82g/cm3， 熔點為1035"C。 實施例五，根據(jù)上述方法制得鋁錳鐵合金，含有鋁55. 8 % ，錳2. 4 % ，硅0. 4 % ，碳 0. 035 % ，磷0. 01 % ，硫0. 01 % ，鐵41. 345 % ，均在目標值內(nèi)。該合金的密度為4. 88g/cm3， 熔點為1047"C。 上述實施例制得的鋁錳鐵合金在用于含鋁鎮(zhèn)凈鋼，如SPHC鋼，IF鋼，08AL鋼預(yù)脫 氧劑和終脫氧劑時，比加入等量鋁的鋁錳鐵合金鋁在鋼種有效率能提高20%以上。由于本 發(fā)明所述的鋁錳鐵合金含對鋼有害雜質(zhì)元素很低，特別是碳和磷(此類鋼種對碳和磷要求 相當高)本發(fā)明為碳小于O. 06%，磷小于0. 02%，為現(xiàn)有鋁錳鐵合金(碳小于O. 4-1%，磷 0. 1-0.2%)的十分之一，對鋼完成脫氧后的精煉工序創(chuàng)造了很好的條件。由于雜質(zhì)的少提 高了鋼的純凈度。由于C、P雜質(zhì)含量低，且經(jīng)過除氣，本發(fā)明的合金的不粉化期增加至150 天。 本發(fā)明的上述實施例僅在詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，本發(fā)明旨在提供一種適合 低碳低錳、低磷鋼脫氧的鋁錳鐵脫氧合金。其具有鋁含量高的特點，具有良好的脫氧效果， 同時，本發(fā)明的鋁錳鐵合金的制造方法采用分步加入鋁，從而有效地提高率的收得率，并且 將雜質(zhì)控制在較低的范圍，有利于脫氧后鋼的質(zhì)量、性能的提高以及合金不粉化期的增長。
權(quán)利要求
一種微碳微磷鋁錳鐵合金，其特征在于，該合金按重量百分比計，含有鋁49-58％、錳1-4％、鐵38-50％，硅小于0.6％，碳小于0.06％，磷小于0.02％，硫小于0.02％。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微碳微磷鋁錳鐵合金，其特征在于，該合金按重量百分比計，含鋁為52-55%、錳為2-4%、鐵為41-45%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微碳微磷鋁錳鐵合金，其特征在于，所述合金的熔點為1020-1095。C，密度為4. 8-5. 3g/cm3。
4. 權(quán)利要求1-3中的任一項所述的微碳微磷鋁錳鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，具體步驟為按目標值選擇廢鋼，鋁錠、鋁線或鋁板和高碳錳鐵進行配料；先將全部廢鋼和鋁總量的3% _8%的鋁錠、鋁線或鋁板在感應(yīng)爐中進行熔化，熔清時加入全部高碳錳鐵進行熔化；熔清后，加入造渣劑進行脫硫和造渣，調(diào)節(jié)堿度至1. 2-1. 8 ;并進行吹氧脫碳和脫磷的處理；當雜質(zhì)碳、磷、硫在控制范圍內(nèi)時，再分批加入預(yù)熱至13(TC以上的剩余鋁量的鋁錠、鋁線或鋁板進行熔化和攪拌均勻；加入精煉除氣劑進行脫氫、氮氣處理，所述除氣劑包括BaC0320-30 %，Na2SiFe25-40X，金紅石10-15 %，硼鎂石5-10% ，氯化鈉8-15% ;出爐鑄錠。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微碳微磷鋁錳鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于在出爐鑄錠前加入排渣劑，所述排渣劑包括CaC0310-18%，化20)312-20%，氟化鈉20-25%，氯化鈉30-38 % ，冰晶石8-12 %和氟化|丐5-9 % 。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的微碳微磷鋁錳鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述除渣劑為粉劑，粒度為40-100目。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的微碳微磷鋁錳鐵合金的生產(chǎn)方法，其特征在于，所述除氣劑為粉劑，粒度為40-100目。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種微碳微磷鋁錳鐵合金，用于煉鋼脫氧劑，該合金的成分，按重量百分比計，含有鋁49-58％、錳1-4％、鐵38-50％，硅小于0.6％，碳小于0.06％，磷小于0.02％，硫小于0.02％。其具有脫氧效果好，特別適合低碳低錳、低磷鋼種的脫氧。同時，該合金雜質(zhì)含量非常低，結(jié)構(gòu)組織更緊密，氣孔更少，不粉化期更長等優(yōu)點。
文檔編號C22B21/06GK101775464SQ20101014016
公開日2010年7月14日 申請日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者曹紅崗, 王宏林 申請人:朝陽鴻翔冶煉有限公司