鈣基三元合金的製作方法

2024-02-20 05:05:15

專利名稱：鈣基三元合金的製作方法
本產品屬鹼土金屬合金，作鋼鐵連鑄時的燃燒發熱材料用，還可作複合脫氧劑，用於爐外精煉。
在現有的連鑄生產中，廣為採用一種不用加熱的冷中間包。為提高開澆成功率，保證鋼水不致於在開始流經澆口時冷凝而堵塞澆口，在開澆前，將Si-Ca合金粉灑在中間包的塞棒根部周圍附近，開澆時鋼水將Si-Ca粉引燃，提高澆口的溫度，使開始容易冷凝的鋼水保持較好的流動性。其不足之處在於(1)Si-Ca粉完全是分散粉末狀，潑灑分散，燃燒不集中，燃燒過程中煙塵大；(2)每次用量大，成本高；(3)發熱量低，引燃後持續時間短(3～5秒鐘)。
後來用Mg-Al環或Mg-Al合金.其主要缺點是(1)燃燒時光輻射太強，對眼睛刺激太大；(2)熔點燃點低；(3)需要人工套環，操作條件惡劣。針對前二項的缺點，我們搞了Ca-Al環，已申請專利，並授權；(申請號93110941.8，發明名稱為鈣-鋁引流環生產工藝)。但是第三項缺點仍末克服，且(1)Ca-Al環系壓制而成，未合金化，存在單質Ca與單質Al，Al粉易於集中，而在煉鋼時，不希望水口處出現這種成「團」的單質Al，從對水口結瘤分析來看，Ca/Al比的改變，對水口結瘤影響很大；(2)熔點、燃點低。
據此我們又試驗了與本產品成份相近的Ca-Al合金塊，其缺點在於(1)比重小，與鋼水無「親和力」，收得率低；(2)反應激烈；(3)熔點、燃點低。
本產品的首要目的是提供一種發熱劑，而不需要工人冒著高溫去套環，該發熱劑既具備上述各發熱劑的優點，又儘可能克服他們的缺點。
本產品的第二個目的在於提供一種不含Si(有的鋼種對Si要求嚴格)、其它不利雜質也極少的合金。
本產品的第三個目的在於發熱劑密度儘可能大時，與鋼水有「親和力」，容易在鋼水中「燃燒」，收得率高，燃燒集中，持續時間長，燃點適合鋼鐵連鑄要求。
用於連鑄發熱劑的成份為，Ca50～70％，Al25～40％，Fe5～12％，雜質含量不大於1％。
本產品以金屬鈣為基，鈣是煉鋼中使用廣泛的潔淨劑，脫氧脫硫效果都很好，配以燃燒時發熱量很大的鋁，為燃燒時提供了有效的發熱值。鋁還是一種有效的脫氧劑，其脫氧能力比Si、Mn大得多，一般用於終脫氧。所以用在煉鋼中間包的水口處是適宜的。加入鐵的目的是(1)提高合金密度，提高合金與鋼水之間的「親和力」，使之儘可能在鋼水內部「燃燒」；(2)提高熔點燃點，讓鐵在合金中起「滯燃劑」的作用，避免鋼水末到，已全部「燒光」；(3)調節和抑制反應的激烈程度。因鈣鋁合金在鋼水中反應太劇烈，加鐵是用來抑制其劇烈程度，使之平穩一些；(4)加鐵不引入與煉鋼無關的雜質，同時，鐵在水口處生成FeO·Al2O3放出熱量，FeO的生成對降低渣的粘度、促進渣與鋼水的分離、提高鋼的質量有促進作用。
用作複合脫氧劑的成份為Ca10～80％，Al10～80％，Fe5～50％。
該產品呈Φ2～20mm不規則形狀。每包0.5Kg，內用牛皮紙袋、外用聚乙烯袋包裝。每10Kg和每100Kg再襯一聚乙烯袋包裝，充氬，密封包裝於200升的鐵皮包裝桶內。小袋子內層用牛皮紙袋為的是滯燃，且不帶進氫元素而影響鋼水質量。多層密封是避免吸氧，因為該產品吸氧能力特別強。
該產品的破碎不能用鐵器，而只能用非鐵工具。
該產品破碎後可作包芯線，用作爐外精煉的複合脫氧劑。
連鑄時每次用2包該產品，用於水口處代替原來的Si-Ca粉。並與相近組分的Ca-Al合金做了對照試驗。該產品用量少、發熱量大、持續時間長(1分鐘以上)，能「提高」鋼液溫度20℃左右。且不含Si，而使鋼材符合出口標準。投入簡便，無強光輻射。
對於Ca含量的選定，取決於Ca/Al比，在水口處，Ca/Al比不同，將形成不同形式的CaO·Al2O3產物。由水口結瘤處的分析可知，結瘤的主要成份是CaO·6Al2O3，此成分的熔點在1700℃以上。當Ca/Al比小於0.09時極易結瘤，加大Ca/Al比，鋼液的流動性將得以改善。由鋼渣相圖可知，形成12CaO·7Al2O3時，其熔點很低，流動性很好。有結瘤時，也可以通過加Ca而使結瘤轉化。選定Ca為60％考慮了鋼水用鋁線脫氧的殘鋁量和鈣本身的損失，鈣鋁組分在相圖中的位置等因素。
Al含量選定在30～36％，是因為Al小於24％時，燃燒持續時間過短，Al太高，將使Ca/Al比例在水口處失調，水口處不希望Al太高。
Fe含量選定在5％～9％，主要是考慮既要用Fe來提高發熱劑的密度，但又不能使發熱劑的發熱量受到太大的損失。但是作為複合脫氧劑的鐵含量要大大提高，以起保護Ca的作用，提高Ca的收得率，同時使反應平穩。
當選用Ca30％，Al40％，Fe30％構成合金作複合脫氧劑時，用於爐外精煉，可代替鋁線脫氧，且能防止鋁在鋼水中的副作用。
權利要求
1.一種鈣基三元合金，其特徵在於該三元合金由鈣、鋁、鐵組成；可在鋼鐵連鑄中作發熱劑使用，也可在爐外精煉時作複合脫氧劑使用。
2.根據權利要求1所述的鈣基三元合金，其特徵在於，所述的鈣、鋁、鐵在鋼鐵連鑄中作發熱劑時的重量比含量為Ca50～70％，Al25～40％，Fe5～12％。
3.根據權利要求1所述的鈣基三元合金，其特徵在於，所述的鈣、鋁、鐵在爐外精煉時，作複合脫氧劑的重量比含量為Ca10～80％，Al10～80％，Fe5～50％。
4.根據權利要求1或2或3所述的鈣基三元合金，其特徵在於所述的合金產品具有不規則的塊狀、粉狀，也可做成包芯線狀。
全文摘要
本發明是一種用於鋼鐵連鑄時作發熱劑的材料,它由鈣、鋁、鐵用典型的直接熔合法生產,呈一種三元鈣基合金。該連鑄發熱劑主要成分(重量)為Ca:50～70%;Al:25～40%;Fe:5～12%;雜質含量很低。在鋼鐵連鑄中,將其投入中間包水口處,能迅速加熱鋼水,增加鋼水流動性,保證鋼鐵連鑄正常進行,提高連鑄開澆成功率,使用簡便,效果顯著。將該合金的鈣、鋁、鐵的含量改變時,可作複合脫氧劑,用於爐外精煉。
文檔編號B22D11/10GK1172861SQ9611111
公開日1998年2月11日 申請日期1996年8月3日 優先權日1996年8月3日
發明者張自明, 李建強, 陳碧蓮, 錢友志, 鄒宏, 藺寶雲, 曹增志, 葉貴勤, 韋紀明 申請人:國營建中化工總公司