专利名称：一种钢铁冶炼用铝镁合金脱氧剂及其制备方法
技术领域：
本发明属于冶金技术领域，涉及钢铁冶炼用脱氧剂，具体涉及一种钢铁冶炼用铝镁合金脱氧剂及其制备方法。
背景技术：
目前轴承钢、钢帘线钢、冷镦钢、低硅铝镇静钢、合金结构钢等品种钢的生产工艺主要是以Al做为脱氧剂，用Al脱氧可以获得很低的溶解氧含量，如果脱氧产物Al2O3脱除充分，就可以获得洁净度很高的钢液。虽然Al2O3夹杂物与钢液润湿角小、上浮速度快，但是仍会有大量的Al2O3颗粒残留在钢液中聚集成团簇状的Al2O3群。这些团簇状的Al2O3群对钢材的机械性能与加工性能有害，并且在浇注过程中易堵塞水口，是影响连铸顺行的主要因素。因此，必须对残留在钢水中的Al2O3夹杂物进行变性处理以消除其危害。寻求合理的Al2O3夹杂物变性处理方法和材料是冶金工作者的任务之一。
镁铝合金作为脱氧剂用于钢水脱氧处理可以获得很低的溶解氧含量，对残留在钢水中的Al2O3夹杂物进行变性处理效果优于其它脱氧剂。
实验表明，将钢中溶解的镁含量提高，镁参与脱氧反应生成的氧化镁将和氧化铝生成镁铝尖晶石夹杂物，起到将氧化铝夹杂物变性的作用。由于镁的蒸汽压很高，如果将纯镁喂入钢液中，镁将迅速生成蒸汽逸出，不仅收得率很低且镁蒸汽与空气中氧接触后引起剧烈燃烧导致爆炸。因此将镁和铝做成合金降低镁的蒸汽压是提高镁在钢中收得率的有效措施。
发明内容
针对目前钢液脱氧剂存在的不足之处，本发明提供一种钢铁冶炼用铝镁合金脱氧剂及其制备方法，用于炼钢出钢时钢包脱氧和钢水净化以及喂丝脱氧和改善夹杂物形态。
本发明铝镁合金脱氧剂有两种使用形式1、铝镁合金以块状形式在炼钢出钢时加入到钢包或精炼工位加入用于脱氧脱氧剂加入钢包时在钢水冲击下迅速熔化，同时钢液冲击流具有搅拌作用，加速脱氧元素与钢水中氧反应，达到迅速脱氧和净化钢水的目的。另外，由于铝镁合金脱氧剂中镁改善夹杂物的作用，对提高钢材工艺性能、机械性能和使用性能都有显著效果，铝镁合金脱氧剂用于钢液脱氧不仅有较强的脱氧能力，而且由于镁的汽化作用，能很好弥散在钢液中，具有较强的脱氧和去除及改变夹杂物形态能力，达到进一步提高钢产品质量目的。
其化学成分按重量百分比为Al75％～95％；Mg5％～25％。
将金属铝和金属镁按照要求的比例(即Al 75％～95％、Mg 5％～25％的重量百分比)加入到感应炉中，在氮气保护气氛下冶炼，制成铝镁合金锭，将铝镁合金锭破碎成10～40mm块后使用。
由于金属镁容易氧化，不能在大气下冶炼，而且液态蒸汽压高，也不能在真空下冶炼，所以选择在氮气保护气氛下冶炼。冶炼时，氮气压力保持0.1～0.3MPa。冶炼温度控制在700℃～900℃，冶炼时间30～60分钟。
本发明的铝镁合金脱氧剂，具有较强的脱氧和去除及改变夹杂物形态的能力和细化晶粒作用。解决了连铸生产过程，铝脱氧造成的絮水口问题。该脱氧剂生产方法简单，在生产中不产生任何污染。
本发明的铝镁脱氧剂经多炉试验，使得钢水中的氧含量在28ppm以下。
2、铝镁合金制成包芯线用于钢包喂丝脱氧将上述铝镁合金锭或者铝镁合金锭块，经过破碎制成铝镁合金粉剂作为包芯原料，采用钢带为包皮材料。所采用的铝镁合金粉剂，其铝、镁含量与上述铝镁合金锭相同；破碎后制成的铝镁合金粉剂，其粒度不大于1.0mm。所采用的钢带厚度为0.2～0.8mm，宽度为30～57mm。
加工时，首先将铝镁合金破碎成小于1.0mm的细颗粒，做为芯料喂入，外层采用钢带包裹并将芯料压实制成包芯线，通过喂线机喂入钢包。
本发明采用铝镁合金为包芯原料。采取铝镁合金的形式，抑制了金属镁的汽化反应速度，而且使金属镁的溶解度增大，这是本发明的一个显著特点。对于要求深脱氧的钢种，本发明采用铝镁合金作为包芯充填料，形成镁铝复合深度脱氧，达到深度脱氧的目的。
将本发明的包芯线用于钢水脱氧，能改善和减少钢水中夹杂物的种类、粒度、形状，使产品符合特殊高纯洁钢要求。实验表明(1)不同镁含量的铝镁合金包芯线对钢液进行处理后，全氧含量达到了20×10-6以下。
(2)铝镁合金包芯线处理钢液后，夹杂物成分以镁铝尖晶石为主，达到了夹杂物变性处理的目的。
(3)铝镁合金处理钢液后对夹杂物的尺寸细小化产生了非常好的影响，夹杂物的最大直径小于10微米，90％以上的夹杂物直径小于5微米。
该包芯线生产方法简单，在生产中不产生任何污染。
具体实施例方式
实施例1铝镁合金脱氧剂化学成分按重量百分比为Al85％；Mg15％。
将金属铝和金属镁按照要求的比例加入到感应炉中，在氮气保护气氛下冶炼，制成铝镁合金锭，冶炼时，氮气压力保持0.2MPa。冶炼温度控制在800℃，冶炼时间45分钟。将铝镁合金锭破碎成25mm块后使用。
转炉出钢时加入到钢包用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量按照5Kg/吨钢控制。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为22×10-6，优于其它脱氧剂效果。在轧材中取样检验，AlMg合金脱氧产物多为高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO复合夹杂物，形状多为球状或粒状。轧材中的高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO复合夹杂物基本不变形，但尺寸一般较小，基本上都低于10μm，大部分在5μm以下，因而对钢材质量危害性不大。成品检验，钢材物理化学指标满足标准要求。
实施例2将实施例1所述铝镁合金锭或者铝镁合金锭块，经过破碎制成铝镁合金粉剂作为包芯原料，采用钢带为包皮材料。所采用的铝镁合金粉剂，其铝、镁含量与上述铝镁合金锭相同；破碎后制成的铝镁合金粉剂，其粒度不大于1.0mm。所采用的钢带厚度为0.5mm，宽度为40mm。
加工时，首先将铝镁合金破碎成小于1.0mm的细颗粒，做为芯料喂入，外层采用钢带包裹并将芯料压实制成包芯线。
在180t钢包中，采用该包芯线，用于低碳铝镇静钢钢水脱氧处理，喂线速度为100m/min，喂线时间8min，钢水液面反应平稳，钢水未有增硅现象，连铸8炉没有堵水口现象。T.[O]含量由原来的平均46ppm降至28ppm以下。钢材物理化学指标满足标准要求。
实施例3铝镁合金脱氧剂化学成分按重量百分比为Al75％；Mg25％。
将金属铝和金属镁按照要求的比例加入到感应炉中，在氮气保护气氛下冶炼，制成铝镁合金锭，冶炼时，氮气压力保持0.1MPa。冶炼温度控制在700℃，冶炼时间60分钟。将铝镁合金锭破碎成40mm块后使用。
转炉出钢时加入到钢包用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量按照5Kg/吨钢控制。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为21×10-6，优于其它脱氧剂效果。在轧材中取样检验，AlMg合金脱氧产物多为高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO复合夹杂物，形状多为球状或粒状。轧材中的高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO复合夹杂物基本不变形，但尺寸一般较小，基本上都低于10μm，大部分在5μm以下，因而对钢材质量危害性不大。成品检验，钢材物理化学指标满足标准要求。
实施例4将实施例3所述铝镁合金锭或者铝镁合金锭块，经过破碎制成铝镁合金粉剂作为包芯原料，采用钢带为包皮材料。所采用的铝镁合金粉剂，其铝、镁含量与上述铝镁合金锭相同；破碎后制成的铝镁合金粉剂，其粒度不大于1.0mm。所采用的钢带厚度为0.2mm，宽度为30mm。
加工时，首先将铝镁合金破碎成小于1.0mm的细颗粒，做为芯料喂入，外层采用钢带包裹并将芯料压实制成包芯线。
在180t钢包中，采用该包芯线，用于低碳铝镇静钢钢水脱氧处理，喂线速度为100m/min，喂线时间8min，钢水液面反应平稳，钢水未有增硅现象，连铸8炉没有堵水口现象。T.[O]含量由原来的平均45ppm降至28ppm以下。钢材物理化学指标满足标准要求。
实施例5铝镁合金脱氧剂化学成分按重量百分比为Al95％；Mg5％。
将金属铝和金属镁按照要求的比例加入到感应炉中，在氮气保护气氛下冶炼，制成铝镁合金锭，冶炼时，氮气压力保持0.3MPa。冶炼温度控制在900℃，冶炼时间30分钟。将铝镁合金锭破碎成10mm块后使用。
转炉出钢时加入到钢包用于低碳铝镇静钢脱氧，加入量按照5Kg/吨钢控制。在铸坯中取样检验，钢中氧含量为23×10-6，优于其它脱氧剂效果。在轧材中取样检验，AlMg合金脱氧产物多为高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO复合夹杂物，形状多为球状或粒状。轧材中的高Al2O3含量的均相Al2O3-MgO复合夹杂物基本不变形，但尺寸一般较小，基本上都低于10μm，大部分在5μm以下，因而对钢材质量危害性不大。成品检验，钢材物理化学指标满足标准要求。
实施例6将实施例5所述铝镁合金锭或者铝镁合金锭块，经过破碎制成铝镁合金粉剂作为包芯原料，采用钢带为包皮材料。所采用的铝镁合金粉剂，其铝、镁含量与上述铝镁合金锭相同；破碎后制成的铝镁合金粉剂，其粒度不大于1.0mm。所采用的钢带厚度为0.8mm，宽度为57mm。
加工时，首先将铝镁合金破碎成小于1.0mm的细颗粒，做为芯料喂入，外层采用钢带包裹并将芯料压实制成包芯线。
在180t钢包中，采用该包芯线，用于低碳铝镇静钢钢水脱氧处理，喂线速度为100m/min，喂线时间8min，钢水液面反应平稳，钢水未有增硅现象，连铸8炉没有堵水口现象。T.[O]含量由原来的平均44ppm降至28ppm以下。钢材物理化学指标满足标准要求。
权利要求
1.一种钢铁冶炼用铝镁合金脱氧剂，其化学成分按重量百分比为Al 75％～95％；Mg 5％～25％。
2.权利要求1所述的钢铁冶炼用铝镁合金脱氧剂的制备方法，其特征在于工艺步骤为将金属铝和金属镁按照Al 75％～95％、Mg 5％～25％的重量百分比加入到感应炉中，在氮气保护气氛下冶炼，氮气压力保持0.1～0.3Mpa，冶炼温度控制在700℃～900℃，冶炼时间30～60分钟，制成铝镁合金锭，将铝镁合金锭破碎成10～40mm块料。
3.权利要求1所述的钢铁冶炼用铝镁合金脱氧剂的使用方法，其特征在于将该脱氧剂制成铝镁合金粉剂，其粒度不大于1.0mm，作为包芯原料，外层采用厚度为0.2～0.8mm、宽度为30～57mm钢带包裹并将芯料压实制成包芯线，通过喂线机喂入钢包。
全文摘要
一种钢铁冶炼用铝镁合金脱氧剂，化学成分按重量百分比为Al 75％～95％；Mg 5％～25％。制备方法为将金属铝和金属镁按照配比加入到感应炉中，在氮气保护气氛下冶炼，氮气压力保持0.1～0.3MPa，冶炼温度控制在700℃～900℃，冶炼时间30～60分钟，制成铝镁合金锭，将铝镁合金锭破碎成10～40mm块料。也可将该脱氧剂制成铝镁合金粉剂，其粒度不大于1.0mm，作为包芯原料，外层采用钢带包裹制成包芯线。本发明的脱氧剂，具有较强的脱氧和去除及改变夹杂物形态的能力和细化晶粒作用。解决了连铸生产过程，铝脱氧造成的絮水口问题，经多炉试验，能使钢水中的氧含量在28ppm以下。
文档编号C22C1/03GK1908198SQ20061004748
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月18日 优先权日2006年8月18日
发明者孙中强, 李裕华, 孙立国 申请人:沈阳东北大学冶金技术研究所有限公司