本发明属于炼钢
技术领域：
，具体涉及一种炼钢用铝锰合金脱氧剂及其炼钢脱氧方法。
背景技术：
：炼钢用脱氧剂的主要作用是与铁水中溶解的氧反应，主要生成非金属化合物，形成沉淀上浮至渣层中加以除去即可得纯净的铁水。铝在炼钢工艺中可作为脱氧剂、晶粒细化剂及合金添加剂，其应用形式是铝线（喂线法）、小铝锭、铝环、铝饼（投入法）、铝丸、铝弹（发射法）、铝铁块、铝硅钡铁块（复合脱氧法）等。现有铝线一般是电缆厂利用原生铝锭采取熔炼、挤压或轧制工艺生产的，脱氧铝锭、铝环和铝饼是钢厂利用等外原生铝锭制作的，铝硅铁和铝钡铁是利用矿热炉生产的。铝材的生产和使用过程中可产生数目可观的废旧铝，炼钢铝锭标准规定的铝含量低于原生铝锭的铝含量，因此可利用废旧铝材制作炼钢脱氧剂，对废旧铝进行再生利用，具有十分重要的意义。然而，常规的金属铝脱氧剂通常是将各类金属铝原料经过重熔后浇铸成合适大小的铝质脱氧剂。其优点是金属铝含量高、杂质元素含量低，金属铝含量可达90%以上，其缺点主要有：一是重熔过程能耗高，吨产品耗电量达300kw/h；二是在使用过程中金属铝收得率低，仅30%左右，收得率低的主要原因为金属铝的比重仅2.7g/cm³，在加入到钢液中后因比重轻，很快上浮到钢水表面，与氧气以及转炉渣接触后迅速氧化，形成al2o3氧化物，导致金属铝的利用率较低。金属锰作为钢中最常见的合金元素，是各类炼钢用添加合金中用量最大的一种铁合金。常见的用于炼钢行业的锰铁合金主要有高碳锰铁、中碳锰铁、低碳锰铁等，其主要的生产方式分为高炉冶炼、电炉冶炼、电解法制得，但除了电解法以外，其余方法制得的锰合金均需经过机械破碎，得到钢厂可使用的粒度。在其破碎过程中，约产生总量10%的筛下粉，该部分筛下粉常通过重熔法进行重熔，或者作为原料回炉利用，但无论采用何种方法，其消耗的能源都较大，环保效果较差。对于上述两类原料，曾经有企业将其在中频炉中熔化制得铝锰合金，该合金具有比重大，金属铝、锰利用率高的特点，缺点一是其冶炼过程中能耗高，二是其在高温下熔炼时会有部分金属铝被氧化，使得该方法制得的铝铁合金成本高，不适合目前绿色环保的发展理念。技术实现要素：本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种炼钢用铝锰合金脱氧剂及其炼钢脱氧方法，通过将铝粉和锰铁粉混匀后采用高压压球机进行热压制得大比重且呈椭球状的铝锰合金脱氧剂，在炼钢脱氧过程中，通过计算公式向钢水中加入合理量的铝锰合金脱氧剂，以提高金属铝和金属锰的收得率。本发明目的实现由以下技术方案完成：一种炼钢用铝锰合金脱氧剂，其特征在于所述铝锰合金脱氧剂包括如下质量组份：铝60-70%，锰15-25%，不可避免杂质含量不超过3%，余量为铁。所述铝锰合金脱氧剂的比重范围为3.0-4.5g/cm³。所述铝锰合金脱氧剂呈椭球状，粒度范围为10-50mm。所述不可避免杂质包含如下质量组份：碳≤5%，硫≤0.1%，水≤0.5%，磷≤0.1%。所述铝锰合金脱氧剂包括如下质量组份：铝63-67%，锰18-22%，不可避免杂质含量不超过3%，余量为铁。所述铝锰合金脱氧剂包括如下质量组份：铝65%，锰20%，不可避免杂质含量不超过3%，余量为铁。所述铝锰合金脱氧剂由铝粉和锰铁粉混匀后采用高压压球机进行热压获得，热压制备温度为150℃-450℃，热压压力为15-20mpa。所述铝粉的成分含量控制如下：铝含量≥90%，碳含量≤1%，硫含量≤0.1%，铜含量≤0.1%，余量为铁。所述锰铁粉的成分含量控制如下：锰含量≥60%，碳含量≤8%，硫含量≤0.1%，余量为铁。一种涉及任一所述的炼钢用铝锰合金脱氧剂的炼钢脱氧方法，其特征在于所述炼钢脱氧方法包括以下步骤：根据转炉终点钢水氧含量确定所述铝锰合金脱氧剂的加入量，计算公式为：铝锰合金脱氧剂加入量（t）=钢水重量（吨）×钢水氧含量（%）×1.125÷铝锰合金脱氧剂中铝含量（%）÷金属铝收得率（%）。本发明的优点是：（1）吨产品能耗低，制备工艺简单；（2）产品中杂质含量少，不添加粘结剂；（3）产品可长期存放，无粉化现象发生；（4）产品比重大，能快速、高效脱除钢液及顶渣中的氧，同时对钢水进行部分合金化；与传统的台铝、硅铝钡、铝铁等脱氧剂相比，脱氧能力强，可达到净化钢液，提高钢水质量的目的。具体实施方式以下通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：实施例：本实施例具体涉及一种炼钢用铝锰合金脱氧剂及其炼钢脱氧方法，该炼钢用铝锰合金脱氧剂包括如下的质量组份：铝60-70%，锰15-25%，不可避免杂质含量不超过3%，余量为铁。其中，不可避免杂质包括如下质量组分：碳≤5%，硫≤0.1%，水≤0.5%，磷≤0.1%。此外，炼钢用铝锰合金脱氧剂呈椭球状，其粒度范围介于10-50mm之间，比重范围介于3.0-4.5g/cm³之间。本实施例中炼钢用铝锰合金脱氧剂的制备方法包括以下步骤：（1）选取金属铝粉作为原料并进行计量称重，选取时应控制金属铝粉的粒度≤3mm，原料水分≤1%，且无结块受潮现象；对于金属铝粉的成分要求具体为：铝含量≥90%，碳含量≤1%，硫含量≤0.1%，铜含量≤0.1%，余量为铁；其中，金属铝粉的来源可以通过以下铝原料制得，可以是国标铝锭、重熔铝锭或是各类回收铝；而至于金属铝粉的加工方式，可以是由熔化喷吹制得，也可以经过机械破碎制得；（2）选取锰铁粉作为原料并进行计量称重，选取时应控制锰铁粉的粒度≤3mm，原料水分≤1%，且无结块受潮现象；对于锰铁粉的成分要求具体为：锰含量≥60%，碳含量≤8%，硫含量≤0.1%，余量为铁；其中，锰铁粉的来源主要为高碳锰铁、中碳锰铁、低碳锰铁以及金属锰等材料加工破碎过程中的筛下粉；（3）步骤1和2中的两种原料根据设计配比进行计量称重，使两者在混合后的元素含量为：铝60-70%、锰15-25%、不可避免杂质不超过3%、其余为铁；通过搅拌机将计量称重好的两种原料进行搅拌混匀，搅拌时间持续8-10分钟以确保两种原料能够得到充分的混合均匀；（4）将搅拌混匀的两种原料经输送装置输送至高压压球机内进行热压成球作业，控制热压温度为150℃-450℃，热压的压力范围为15-20mpa，在热压过程中高压压球机进行8转/分钟的旋转，从而热压获得铝锰合金脱氧剂。本实施例中铝锰合金脱氧剂的炼钢脱氧方法包括以下步骤：（1）转炉冶炼后期取样测钢液成分；（2）根据钢液成分判断是否达到工艺要求，若符合，则出钢；若不符合，则继续吹炼；（3）根据转炉终点计算铝锰合金脱氧剂的加入量；铝锰铁合金脱氧剂的加入量主要根据转炉终点钢水氧含量来确定。通常可用以下公式进行计算：铝锰合金脱氧剂加入量（t）=钢水重量（吨）×钢水氧含量（%）×1.125÷铝锰合金脱氧剂中铝含量（%）÷金属铝收得率（%）。为了验证本实施例中铝锰合金脱氧剂的性能，我们进行了以下多组试验数据的对比，具体如下：（a）本实施例中铝锰合金脱氧剂中铝、锰含量与成球率之间的关系，如下表所示：铝含量组分锰含量组分成球率57%12%8060%15%8363%18%8665%20%9067%22%9570%25%9975%20%99由上表可知，对于成球率方面，当铝锰合金脱氧剂中的铝含量越高时，则其成球率也越高，这是由于金属铝的延展性比锰铁的延展性好很多，在制作过程中铝变形越大，产品的结合力越强，越容易成球；当铝含量低于60%时，铝锰合金脱氧剂的成球率较低，降至83%以下；而当铝含量高于70%时，铝锰合金脱氧剂的成球率并不会再产生显著的提升，且较高的铝含量将导致铝锰合金脱氧剂的比重降低，因此铝含量控制在70%以内即可。（b）本实施例中铝锰合金脱氧剂与压制压力之间的关联，如下表所示：压制压力（mpa）成球率1476%1588%1793%2095%2395%由上表可知，对于成球率方面，当压制压力处于15-20mpa之间时，铝锰合金脱氧剂的成球率可达88%-95%之间，压力越大，金属铝的形变也越大，越容易成球；当压制压力小于15mpa时，成球率显著下降；而当压制压力大于20mpa时，成球率提升并不显著。（c）本实施例中铝锰合金脱氧剂中铝、锰含量与收得率之间的关系，如下表所示：铝含量金属铝收得率锰含量金属锰收得率50%85%25%84%60%89%15%86%63%88%18%88%65%86%20%91%67%87%22%88%70%87%25%85%75%82%15%81%由上表可知，当金属铝在60%-70%、金属锰在15%-25%的时候，金属铝的收得率以及金属锰的收得率能够获得最高。在上述范围之外的，铝和锰的收得率是极低的。（d）本实施例中铝锰合金脱氧剂的比重与收得率之间的关系，如下表所示：比重金属铝收得率金属锰收得率2.884%83%3.087%87%3.588%89%4.090%92%4.593%94%4.793.5%94.2%由上表可知，当铝锰合金脱氧剂的比重在3-4.5g/cm³之间时，无论是金属铝还是金属锰的收得率都能达到最佳；当铝锰合金脱氧剂的比重小于3g/cm³时，金属铝和锰的收得率较低；而当铝锰合金脱氧剂的比重大于4.5g/cm³时，金属铝和锰的收得率提升并不显著。（e）本实施例中的铝锰合金脱氧剂呈椭球状，其粒度与收得率之间的关系，如下表所示：平均粒度mm金属铝收得率金属锰收得率586%86%1088%89%2591%91%3593%94%5090%91%5587%88%由上表可知，当铝锰合金脱氧剂的平均粒度介于10-50mm之间时，金属铝和金属锰的收得率都能达到最佳；当铝锰合金脱氧剂的平均粒度小于10mm或者是大于50mm时，金属铝和金属锰的收得率下降的较低；具体的原理是，粒度越小，球的比表面积越大，与空气接触的面积就越大，在空气中燃烧的损失就越多，而超过一定粒度后，成品球在钢液中未能及时被钢液吸收，浮到钢液面后与空气接触燃烧，损失增加。当前第1页12