[0001] 本发明涉及一种炼钢用脱氧剂及其制备方法，属于炼钢添加剂制备技术领域。

[0002] 随着国民经济的发展对钢种及其质量要求的日趋提高，钢的冶炼技术由原来的一步法炼钢发展成为二步法炼钢，即分初炼和精炼两个步骤进行。由初炼控制钢水温度和主要元素的含量，由精炼作脱氧除杂合金化处理，以取得预期品种和质量的钢种。在炼钢中，初炼钢水进入精炼炉前需在钢水表面覆盖保温剂，以防止钢水降温和表面氧化，继而进入精炼炉后需进行脱氧与合金化处理，以吸附脱氧产物及钢中的有害杂质，达到净化钢水的目的。

[0003] 钢水的脱氧最终都要采用金属铝，而脱氧产物氧化铝的熔点为2050℃，在钢水中以枝状或针状存在，在钢水冷凝时造成钢中枝状或针状氧化物夹杂，影响了钢材的质量。因此，人们研究开发了一种炼钢用脱氧剂。

[0004] 炼钢用脱氧剂主要有硅钙包芯线，铝线，铝锰铁，钢芯铝，电石和碳化硅等，主要作用是与钢水中溶解的氧反应，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钢水。铝作为脱氧剂对钢液进行沉淀脱氧时，脱氧迅速且成本低，但铝在溶解过程中易上浮到钢液表面，造成脱氧效率低；另外，其脱氧产物氧化铝熔点高，性脆，轧制后易形成具有尖锐棱角的夹杂物，恶化钢的疲劳抗力，缩短钢的使用寿命，同时还会影响钢材的力学性能，降低钢材的高温强度；铝作为炼钢用脱氧剂单独脱氧时易烧损，导致利用率较低。

[0005] 因此，亟待开发一种脱氧效率高的炼钢用脱氧剂具有必要的意义。

[0006] 本发明所要解决的技术问题：针对铝作为炼钢用脱氧剂使用脱氧效率低的弊端，提供了一种炼钢用脱氧剂及其制备方法。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：一种炼钢用脱氧剂，包括以下重量份数的原料：
30～40份氧化钙、20～30份碳化钙、20～30份氧化镁、10～20份碳酸钡、20～30份炭化料和40～50份产物；
所述的炭化料是由以下步骤制备得到的：
（1）将稻草粉碎，得到稻草粉末，取1～2kg稻草粉末在260～280℃下干馏60～90min，得到干馏产物，将干馏产物、10～15g粘结料和400～500mL水搅拌混合，得到混合液；
（2）将混合液置于模具中，在30～40MPa的压力下压制成型，得到母料，将母料在还原性气体保护下进行炭化1～2h，得到炭化料；
所述的产物是由以下步骤制备得到的：将200～300g稻壳粉碎后，得到稻壳粉末，将稻壳粉末、0.8～1.0g氟化钠和5～8g铁粉混合后置于炭化炉中，于氮气保护状态下，在550～
650℃预炭化60～90min后，升温至1500～1600℃保温反应1～2h，得到产物。

[0008] 所述的粘结料为聚乙烯醇、十二烷基磺酸钠中的一种或两种。

[0009] 所述的还原性气体为氢气、氨气中的一种或两种。

[0010] 所述的炭化的温度为400～450℃。

[0011] 所述的一种炼钢用脱氧剂的制备方法，具体制备步骤为：（1）将氧化钙、碳化钙、氧化镁和硫酸钡粉碎后进行熔融，得到熔融液，将熔融液过滤后置于模具中，在35～40MPa的压力下压制成型，得到铸锭；
（2）将铸锭粉碎后与炭化料、产物加入到搅拌机中，搅拌混合3～5min，即得炼钢用脱氧剂。

[0012] 本发明与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本发明首先将稻草进行干馏使干馏物中的有机质含量增加，同时干馏物中存在大量含氧官能团，含氧官能团以羟基为主，其次是羧基、醚键，这些反应性较强的官能团易与钢液中的氧发生化学反应，干馏物的孔隙结构复杂，具有较大的比表面积，而且分布着所述含氧官能团，这些官能团具有很强的吸氧能力，在吸附过程中，首先被吸附的氧气与上述反应性较强的官能团在相互碰撞中被活化，形成活化复合物，然后再发生化学反应，高温下生成二氧化碳从钢液中溢出，从而使钢液中的氧含量大大降低；
（2）本发明以稻壳为原料制备得到碳化硅，碳化硅加入到炉渣中后，由于炼钢过程中的机械冲刷，使碳化硅颗粒表面的二氧化硅薄膜被破坏，从而使碳化硅与钢液接触，被其中的氧化亚铁所氧化，生成一氧化碳气体，从钢液中上浮并溢出，同时碳化硅中的游离炭在高温下与氧化亚铁反应生成一氧化碳，随着钢渣中氧化亚铁含量的减少，钢液中溶解的氧不断向渣中扩散转移，从而达到提高脱氧效率的目的。

[0013] 将稻草加入到粉碎机中粉碎30～40min，得到稻草粉末，取1～2kg稻草粉末加入到干馏釜中，以10～15℃/min的升温速率升温至260～280℃，保温反应60～90min，待干馏釜中的物料随炉冷却至室温，得到干馏产物，将干馏产物、10～15g粘结料和400～500mL水加入到烧杯中，搅拌混合3～5min，得到混合液，将混合液置于模具中，在30～40MPa的压力下压制5～10min，得到母料，将母料置于炭化炉中，并向炭化炉中通入还原性气体，控制还原性气体通入速率为5～10mL/min，于还原性气体保护状态下，在400～450℃保温炭化1～2h，再自然冷却至室温，停止通入还原性气体，得到炭化料，将炭化料置于粉碎机中粉碎，过80～100目筛，得到炭化料粉末，称取200～300g稻壳加入到粉碎机中粉碎30～40min，得到稻壳粉末，将稻壳粉末、0.8～1.0g氟化钠和5～8g铁粉加入到石墨坩埚中，搅拌混合3～5min，得到混合物，将混合物置于炭化炉中，在氮气保护状态下，将炭化炉内的温度以15℃/min的速率升温至550～650℃，保温炭化60～90min后，再升温至1500～1600℃，保温反应1～2h，随后自然冷却至室温，得到产物，最后按重量份数计，取30～40份氧化钙、20～30份碳化钙、20～30份氧化镁、10～20份碳酸钡、20～30份炭化料和40～50份产物，将氧化钙、碳化钙、氧化镁和硫酸钡加入到粉碎机中粉碎40～50min后置于石墨坩埚中，将坩埚置于碳管炉中，在
2300～2400℃加热2～3h，得到熔融液，将熔融液过滤后加入模具中，在35～40MPa的压力下压制成型，得到铸锭，将铸锭置于粉碎机中粉碎40～50min，得到铸锭粉末，将铸锭粉末、炭化料和产物加入到搅拌机中，搅拌混合3～5min，即得炼钢用脱氧剂。所述的粘结料为聚乙烯醇、十二烷基磺酸钠中的一种或两种。所述的还原性气体为氢气、氨气中的一种或两种。

[0014] 实例1将稻草加入到粉碎机中30min，得到稻草粉末，取1kg稻草粉末加入到干馏釜中，以10℃/min的升温速率升温至260℃，保温反应60min，待干馏釜中的物料随炉冷却至室温，得到干馏产物，将干馏产物、10g聚乙烯醇和400mL水加入到烧杯中，搅拌混合3min，得到混合液，将混合液置于模具中，在30MPa的压力下压制5min，得到母料，将母料置于炭化炉中，并向炭化炉中通入氢气，控制氢气通入速率为5mL/min，于氢气保护状态下，在400℃保温炭化1h，再自然冷却至室温，停止通入氢气，得到炭化料，将炭化料置于粉碎机中粉碎，过80目筛，得到炭化料粉末，称取200g稻壳加入到粉碎机中粉碎30min，得到稻壳粉末，将稻壳粉末、0.8g氟化钠和5g铁粉加入到石墨坩埚中，搅拌混合3min，得到混合物，将混合物置于炭化炉中，在氮气保护状态下，将炭化炉内的温度以15℃/min的速率升温至550℃，保温炭化60min后，再升温至1500℃，保温反应1h，随后自然冷却至室温，得到产物，最后按重量份数计，取30份氧化钙、20份碳化钙、20份氧化镁、10份碳酸钡、20份炭化料和40份产物，将氧化钙、碳化钙、氧化镁和硫酸钡加入到粉碎机中粉碎40min后置于石墨坩埚中，将坩埚置于碳管炉中，在
2300℃加热2h，得到熔融液，将熔融液过滤后加入模具中，在35MPa的压力下压制成型，得到铸锭，将铸锭置于粉碎机中粉碎40min，得到铸锭粉末，将铸锭粉末、炭化料和产物加入到搅拌机中，搅拌混合3min，即得炼钢用脱氧剂。

[0015] 实例2将稻草加入到粉碎机中粉碎35min，得到稻草粉末，取2kg稻草粉末加入到干馏釜中，以
13℃/min的升温速率升温至270℃，保温反应75min，待干馏釜中的物料随炉冷却至室温，得到干馏产物，将干馏产物、13g十二烷基磺酸钠和450mL水加入到烧杯中，搅拌混合4min，得到混合液，将混合液置于模具中，在35MPa的压力下压制8min，得到母料，将母料置于炭化炉中，并向炭化炉中通入氨气，控制氨气通入速率为8mL/min，于氨气保护状态下，在430℃保温炭化2h，再自然冷却至室温，停止通入氨气，得到炭化料，将炭化料置于粉碎机中粉碎，过
90目筛，得到炭化料粉末，称取250g稻壳加入到粉碎机中粉碎35min，得到稻壳粉末，将稻壳粉末、0.9g氟化钠和7g铁粉加入到石墨坩埚中，搅拌混合4min，得到混合物，将混合物置于炭化炉中，在氮气保护状态下，将炭化炉内的温度以15℃/min的速率升温至600℃，保温炭化75min后，再升温至1550℃，保温反应2h，随后自然冷却至室温，得到产物，最后按重量份数计，取35份氧化钙、25份碳化钙、25份氧化镁、15份碳酸钡、25份炭化料和45份产物，将氧化钙、碳化钙、氧化镁和硫酸钡加入到粉碎机中粉碎45min后置于石墨坩埚中，将坩埚置于碳管炉中，在2350℃加热3h，得到熔融液，将熔融液过滤后加入模具中，在38MPa的压力下压制成型，得到铸锭，将铸锭置于粉碎机中粉碎45min，得到铸锭粉末，将铸锭粉末、炭化料和产物加入到搅拌机中，搅拌混合4min，即得炼钢用脱氧剂。

[0016] 实例3将稻草加入到粉碎机中粉碎40min，得到稻草粉末，取2kg稻草粉末加入到干馏釜中，以
15℃/min的升温速率升温至280℃，保温反应90min，待干馏釜中的物料随炉冷却至室温，得到干馏产物，将干馏产物、7g聚乙烯醇、8g十二烷基磺酸钠和500mL水加入到烧杯中，搅拌混合5min，得到混合液，将混合液置于模具中，在40MPa的压力下压制10min，得到母料，将母料置于炭化炉中，并向炭化炉中通入氨气，控制氨气通入速率为10mL/min，于氨气保护状态下，在450℃保温炭化2h，再自然冷却至室温，停止通入氨气，得到炭化料，将炭化料置于粉碎机中粉碎，过100目筛，得到炭化料粉末，称取300g稻壳加入到粉碎机中粉碎40min，得到稻壳粉末，将稻壳粉末、1.0g氟化钠和8g铁粉加入到石墨坩埚中，搅拌混合5min，得到混合物，将混合物置于炭化炉中，在氮气保护状态下，将炭化炉内的温度以15℃/min的速率升温至650℃，保温炭化90min后，再升温至1600℃，保温反应2h，随后自然冷却至室温，得到产物，最后按重量份数计，取40份氧化钙、30份碳化钙、30份氧化镁、20份碳酸钡、30份炭化料和50份产物，将氧化钙、碳化钙、氧化镁和硫酸钡加入到粉碎机中粉碎50min后置于石墨坩埚中，将坩埚置于碳管炉中，在2400℃加热3h，得到熔融液，将熔融液过滤后加入模具中，在
40MPa的压力下压制成型，得到铸锭，将铸锭置于粉碎机中粉碎50min，得到铸锭粉末，将铸锭粉末、炭化料和产物加入到搅拌机中，搅拌混合5min，即得炼钢用脱氧剂。

[0017] 对照例：郑州某公司生产的炼钢用脱氧剂。

[0018] 将上述实施例所得炼钢用脱氧剂与对照例的炼钢用脱氧剂的脱氧效果进行检测，具体检测如下：1、钢中全氧含量：将实施例所得炼钢用脱氧剂与对照例的炼钢用脱氧剂分别加入钢水中进行脱氧处理后，采用钢水定氧仪测定钢水脱氧后活度氧含量，并取钢水样做全氧分析；
2、总氧脱除率：按GB/T 112261-2006检测法测定钢中总氧含量，计算总氧脱除率。

[0019] 结果如表一所示。

[0020] 表一：检测项目 实例1 实例2 实例3 对照例
钢中全氧含量/10-6 56 52 48 62～78
总氧脱除率/% 88.2 90.5 93.6 78.6～87.4
由上表可知，本发明炼钢用脱氧剂具有较高的脱氧效率，脱氧效果佳。