专利名称：矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺的制作方法
技术领域：
本发明及一种铁合金的生产工艺，特别是一步法在矿热炉内生产硅钙铝钡铁合金复合脱氧剂的生产工艺。
随着现代工业的发展，对钢材质量提出了越来越高的要求。影响钢材质量的主要因素为钢中夹杂物量及其分布，随着对夹杂物的不断去除，提出了洁净钢、超洁净钢的概念。为适应生产超洁净钢的需要，脱氧剂也在不断进化。最初采用铝、硅铁、硅锰合金等进行脱氧，70年代末采用硅铝铁，并在80年代得到广泛应用由于铝具有与氧结合能力强，可在钢液中完全互溶等特点，普遍用于炼钢中进行沉淀脱氧，但由于铝比重小，在脱氧时烧损严重，铝的利用率较低及其脱氧产物不易从钢液中排出等缺点，严重地限制了铝作为洁净钢的脱氧剂的使用。
通过对铝、钙、镁、钡等脱氧剂的脱氧对比试验研究表明钙具有很强的脱氧能力和夹杂物变性能力，但钙的高蒸汽压和低沸点限制了其的广泛应用，而钡具有比铝强的脱氧能力，比钙、镁的密度大，沸点高，低蒸汽压，从而有利于提高合金收得率和脱氧效率。由于钙、钡的独特性能，在硅、铝复合脱氧的基础上，采用硅钙铝钡复合金处理钢液可获得(1)降低钢中的气体和夹杂量；(2)使Al2O3为基的氧化物夹杂变性为细小、均匀的球形夹杂，使钢中的夹杂物污染程度显著降低；(3)改变钢中的碳化物及非金属夹杂物的属性、形貌、数量、尺寸及分布，强化晶界或起到微合金化作用，提高材料的性能；(4)降低钢中Al2O3夹杂和铝量，有利于消除连铸水口结瘤；(5)节铝降耗，提高经济效益。
目前，生产硅钙铝钡复合合金的主要方法为硅钡合金与硅钙合金与铝进行熔兑、硅铝铁合金与硅钡和硅钙合金进行熔兑及硅铝钡合金与硅钙合金进行熔兑等方法，所有这些熔兑方法均存在原料成本高，元素烧损大和能源消耗高等缺点。
本发明的目的是提供一种以石灰、硅石、钡矿、铝矾土和钢屑或铁矿石和焦碳为主要原料，通过分层加料加入矿热炉内一步冶炼成硅钙铝钡铁合金复合脱氧剂的生产工艺。
本发明的目的是这样实现的本发明以硅石、石灰、铝石(铝矾土或铝酐石)、钡矿(重晶石或碳酸钡)、钢屑或铁矿石和焦碳为主要原料，按配比通过分层加料法加入矿热炉内冶炼成硅钙铝钡铁合金即复合脱氧剂。
由于本发明采用的是硅石等原始矿物作为原料，所以其生产成本低，还可克服生产过程中的元素烧损大和能源消耗高的缺点，所制得的硅钙铝钡铁合金产品质量稳定，合金含量为Si25-55％；Ca5-25％；Al10-25％；Ba5-25％；P，S≤0.05％；余量为铁。产品可替代铝、硅铝铁、硅钡、硅钙、硅铝钡和硅钙钡等合金作为钢水终脱氧和夹杂物变性及铸铁孕育处理，特别适合于超纯净钢的终脱氧和夹杂物变性处理。
下面结合实施例进一步说明本发明矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺是如何实现的本发明的特征是以硅石、石灰、铝石(铝矾土或铝酐石)、钡矿(重晶石或碳酸钡)、钢屑或铁矿石和焦碳为主要原料，通过分层加料法加入矿热炉内冶炼成硅钙铝钡铁合金复合脱氧剂；本发明主要原料的重量配比为(Kg/份)硅石100-230Kg/份，石灰30-80Kg/份，铝石(铝矾土或铝酐石)20-180Kg/份，钡矿(重晶石或碳酸钡)30-80Kg/份，焦碳(粒)80-180Kg/份；其原料品位为(％)硅石中的SiO2≤90％，石灰石中的CaO≥90％，硅石(铝矾土或铝酐石)中的SiO2为15-35％、Al2O3为60-85％，钡矿(重晶石或碳酸钡)中的BaSO4和BaCO2含量大于80％，钢屑中的铁含量≥95％(铁矿石中以铁品位≥50％)，焦(粒)碳中的固定碳含量大于80％。当原料品位低于上述值时，可根据各原料的实际品位，适当调整原料配比。
本发明的具体实施工艺为一、原料准备按上述要求的原料品位将各种原料破碎至如下粒度，并将原料清洗干净(焦碳除外)，保证原料干燥无其它杂质，以备冶炼使用原料粒度为铝矾土50-120mm；硅石50-120mm；石灰石50-120mm；重晶石50-120mm；钢屑50-1000mm(铁矿石粒度为50-100mm)；焦碳5-50mm。
二、冶炼工艺将选择好的各种原料根据冶炼合金成份的要求进行配料，并按下列方式加入已烘好的矿热炉内冶炼。
实施例1将硅石和焦碳、铝矾土和焦碳、石灰和焦碳及钡矿(或石灰与焦碳、钡矿与焦碳也分层加入)以分层加入的方式加入已烘好的矿热炉内通电冶炼，一般20-90分钟加料一次，根据炉况每2-8小时出一次合金，出炉温度1000-2000℃。在冶炼过程中利用焦碳以及还原出来的硅、铝作还原剂，并通过适当调整CaO、BaO、SiO2及Al2O3的比例，提高钡与钙的还原率。
实施例2将铝矾土和焦碳、硅石和焦碳、石灰和焦碳及钡矿(或石灰与焦碳、钡矿与焦碳也分层加入)以分层加入的方式加入已烘好的矿热炉内通电冶炼，一般20-90分钟加一次料，根据炉况每2-8小时出一炉合金，出炉温度为1000-2000℃。在冶炼过程中利用焦碳以及还原出来的硅、铝作还原剂，并通过适当调整CaO、BaO、SiO2及Al2O3的比例，提高钡与钙的还原率。
实施例3将硅石和铝矾土与焦碳的混合、石灰和焦碳及钡矿(或石灰与焦碳、钡矿与焦碳也分层加入)以分层加入的方式加入已烘好的矿热炉内通电冶炼，一般20-90分钟加一次料，根据炉况每2-8小时出一炉合金，出炉温度为1000-2000℃。在冶炼过程中利用焦碳，以及还原出来的硅、铝作为还原剂，并通过适当调整CaO、BaO、SiO2及Al2O3的比例，提高钡与钙的还原率。
本发明矿热炉一步法生产硅钙钡铝铁合金工艺方法，还可根据用户要求生产硅钙钡铁合金(在配料中取消铝矾土)、硅铝钡(在配料中取消石灰)、硅铝铁(在配料取消钡矿和石灰)和硅钡合金(在配料中取消铝矾土和石灰)本发明矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺适用于560KVA、1000KVA、1800KVA和3200KVA矿热炉，尤以500KVA、1000KVA和1800KVA矿热炉为好，其操作方便，技术可靠。
权利要求
1.本发明公开了一种矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺，其特征是本发明硅钙铝钡铁合金以硅石、石灰、铝石(铝矾土或铝酐石)、钡矿(重晶石或碳酸钡)、钢屑或铁矿石和焦碳为主要原料、通过分层加料法加入矿热炉内冶炼成硅钙铝钡铁合金。
2.根据权利要求1所述的矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺，其特征是本发明硅钙铝钡铁合金主要原料的重量配比(Kg/份)硅石100-230Kg/份，石灰30-80Kg/份，铝石(铝矾土或铝酐石)20-180Kg/份，钡矿(重晶石或碳酸钡)30-80Kg/份，焦(粒)碳80-180Kg/份。
3.根据权利要求2所述的矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺，其特征是本发明硅钙铝钡铁合金主要原料的品位为(％)硅石中的SiO2≥90％；石灰石中的CaO≥90％，铝石(铝矾土或铝酐石)中的SiO2为15-35％，Al2O3为65-35％；钡矿(重晶石或碳酸钡)中的BaSO2和BaCO2含量大于80％，钢屑中的铁含量≥95％(铁矿石中的铁品位≥50％)，焦碳(粒)中的固定碳含量大于80％。
4.根据权利要求1所述的矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金生产工艺，其特征是所述的生产工艺是将所述原料破碎至要求粒度，并按所述配比配料后，将硅石和焦碳，铝矾土和焦碳，石灰石和焦碳及钡矿(或石灰与焦碳、钡矿与焦碳也分层加入)以分层加入的方式加入已烘好的矿热炉内通电冶炼，每20-90分钟加一次料，每2-3小时出一炉合金，出炉温度为1000-2000℃；在冶炼过程中利用焦碳以及还原出来的硅、铝作还原剂，并通过适当调整CaO、BaO、SiO2及Al2O3的比例，提高钡与钙的还原率。
5.根据权利要求4所述的矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺，其特征是所述的生产工艺是将所述原料铝矾土和焦碳、硅石和焦碳、石灰和焦碳及钡矿(或石灰与焦碳、钡矿与焦碳也分层加入)以分层加入的方式加入已烘好的矿热炉内通电冶炼，每20-90分钟加一次料，每2-8小时出一炉合金，出炉温度为1000-2000℃；在冶炼过程中利用焦碳以及还原出来的硅、铝作为还原剂，并通过适当调整CaO、BaO、SiO2及Al2O3的比例，提高钡与钙的还原率。
6.根据权利要求4所述的矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺，其特征是所述的生产工艺是将所述原料硅石和铝矾土与焦碳的混合、石灰和焦碳及钡矿(或石灰与焦碳、钡矿与焦碳也分层加入)以分层加入的方式加入已烘好的矿热炉内通电冶炼，每20-90分钟加一次料、每2-3小时出一炉合金、出炉温度为1000-2000℃；在冶炼过程中利用焦碳以及还原出来的硅铝作为还原剂，并通过适当调整CaO、BaO、SiO2及Al2O3的比例，提高钡与钙的还原率。
7.根据权利要求4所述的矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺，其特征是所述的各种原料破碎的粒度为铝矾土50-120mm，硅石50-120mm，石灰石50-120mm，重晶石50-120mm，钢屑50-1000mm(铁矿石粒度为50-100mm)，焦碳5-50mm。
8.根据权利要求1和4所述的矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺，其特征是本发明矿热炉一步法生产硅钙铝钡铁合金工艺也可用于生产硅钙钡铁合金(在配料中取消铝矾土)、硅铝钡(在配料中取消石灰)、硅铝铁(在配料中取消钡矿和石灰)和硅钡合金(在配料中取消铝矾土和石灰)。
全文摘要
本发明矿热炉冶炼硅钙铝钡复合铁合金(即复合脱氧剂)工艺,属于铁合金冶炼工艺。本发明是以硅石、石灰、铝石(铝矾土或铝酐石)、钡矿(重晶石或碳酸钡),钢屑或铁矿石和焦碳以一定比例,不同的加入次序加入矿热炉中生产硅钙铝钡铁合金。所制得的硅铝钙钡铁合金可替代铝、硅铝铁、硅钡、硅钙、硅铝钡和硅钙钡等铁合金作为钢水终脱氧和杂物变性及铸铁孕育处理,特别适合于超纯净钢的终脱氧和夹杂物变性处理。
文档编号C21C7/06GK1262337SQ0010149
公开日2000年8月9日 申请日期2000年2月2日 优先权日2000年2月2日
发明者王忠英, 于桂玲, 刘来君 申请人:王忠英