用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金及其制备方法
专利汇可以提供用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种用于 铝 镇静 钢 脱 氧 的铝 铁 合金 及其制备方法，其重量百分组成是：铝40～50%，铁48～58%，杂质余量；其制备方法依次包括配料、熔炼、浇铸。而所说的熔炼按以下次序：投入铝料，加 氧化剂 ，加还原剂，加 碱 性造渣剂，投入铝料，搅拌除渣，出炉7个步骤进行。本发明具有制备方法简便，产品不易粉化，脱氧能 力 强，价格低，使用经济效益好等特点，并能节约大量铝资源。，下面是用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金及其制备方法专利的具体信息内容。
1、一种用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金，它含有铝、铁、 碳、硅、铜和其它杂质，其特征在于重量百分组成是(％)：
铝 40～50；
铁 48～58；
碳 ＜0.05；
硅 ＜2；
铜 ＜0.04；
杂质 余量。
2、如权利要求1所述的用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金，其 特征在于重量百分组成是(％)：
铝 44.5～46.5；
铁 51.5～53.5；
碳 ＜0.03；
硅 ＜0.4；
铜 ＜0.04；
其它杂质 余量。
3、如权利要求1所述的用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金的制 备方法，它依次包括配料、熔炼、浇铸，其特征在于：
所说的熔炼按以下次序的7个步骤进行：
把钢料投入加热熔炉、进行熔化；
加入氧化剂，进行脱碳、脱硅；
加入还原剂，进行脱氧、还原氧化铁；
加入由萤石粉30％和工业食盐70％重量百分组成的碱性造 渣剂，进行造渣；
投入铝料；
搅拌、除渣；
出炉；
所说的浇铸的铝铁熔液在铸模中的凝固冷却速度大于120℃ /秒。
4、如权利要求1所述的用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金的制 备方法，它依次包括配料、熔炼、浇铸，其特征在于所说的熔炼 按以下次序的6个步骤进行：
把钢料和氧化铁一起投入加热熔炉，进行熔化并脱碳、脱 硅；
加入还原剂，进行脱氧、还原氧化铁；
加入由萤石粉30％和工业食盐70％重量百分组成的碱性造 渣剂，进行造渣；
投入铝料；
搅抖、除渣；
出炉；
所说的浇铸的铝铁熔液在铸模中的凝固冷却速度大于120℃ /秒。
5、根据权利要求3所述的铝铁合金的制备方法，其特征在 于所说的氧化剂，是氧化铁，或者是空气，或者是氧气。
6、根据权利要求3或4所述的铝铁合金的制备方法，其特征 在于所说的还原剂，是硅铁，或者是铝硅铁，或者是铝铁，或者 是纯铝。
本发明属于铁或钢的中间合金范畴，特别涉及镇静钢脱氧 用的，尤其是适用于低碳铝镇静钢钢水终脱氧用合金技术。
众所周知，具有高延展性、高冲压性的镇静钢钢种，尤其 是适于制作冷轧薄板的低炭铝镇静钢钢种，都把硅和锰等金属元 素视为有害成分而严格控制。因而，目前这类钢种的钢水终脱 氧，仍采用着沿袭了很久的纯铝脱氧工艺。且由于这类钢种是以 其含有较多的铝元素来细化其晶粒的，因而生产这类钢种的耗铝 量较多。诚然，铝是一种强脱氧剂和合金化剂，但在熔炼脱氧过 程中由于铝的密度较小，在钢水中的浮力较大，不易进入钢水内 部，而大部分与空气中的氧化合而烧损，这就严重影响了它的利 用率、增加了铝的消耗，提高了生产成本，浪费了铝资源，不利 于提高炼钢企业的经济效益。于是人们开展复合脱氧剂的研究， 如中国专利申请号为92111900.3所提供和“硅铝钡锶铁合 金”；中国专利申请号为92107299.6所提供的“铝锰铁复合脱 氧剂”；前苏联申请号为SU543683所提供的“中间合金”以及 前苏联申请号SU418549所提供的“钢脱氧和熔合的合金”等 等。综观现有的这类脱氧剂，因在其成份中均含有较多的硅或 锰，而不适合于铝镇静钢钢水脱氧用。为此，人们又开展了铝铁 合金脱氧剂的应用研究。在实践中，人们发现这种铝铁合金，当 其铝含量大于30％，就极其容易变成粉末(称之谓“粉化”，) 从而失去实用性。而当其含铝量小于40％，则其脱氧能力和使 用经济效益就差。有鉴于上述两个方面的原因，铝铁合金在镇静 钢钢水终脱氧中的应用，一直未能实现。
本发明的目的在于提供一种脱氧能力较强，价格较低的含铝 量大于40％(包括40％)的粉化期在6个月以上的，适用于镇静 钢尤其是铝镇静钢钢水终脱氧的铝铁合金及其制备方法，以解决 现有技术的不足。
铝含量大于30％的铝铁合金之所以会粉化，其机理说法不 一。本发明的发明人在多年的研究实践中发现铝铁的粉化与其所 含的碳和硅有关。一方面，合金中的碳、铝及其氧化物与空气中 的水、氢、氮反应，且在铝的催化作用下，转化生成氨类物质； 而氧化铝则与空气中的水发生作用，转化成为氢氧化铝。另一方 面，由于合金中的铝硅结合物(或称铝硅合金)熔点最低(约为 577℃)，因而它在合金整体凝固过程中最后凝固，而残留在晶 界间，由于这种铝硅结合物是一种低强度物质，从而使合金晶界 间连接强度降低。有鉴于以上认识，本发明采取了严格控制碳和 硅含量的技术方案，以期大幅度延长本发明产品发生的粉化的时 间。
实现本发明的目的所采用的铝铁合金成分，它包含有铝、 铁、碳、硅、铜和其它杂质，其重量百分组成是(％)：
铝 40～50
铁 48～5 8
碳 ＜0.05；
硅 ＜2；
铜 ＜0.04；
其它杂质 余量。
本发明的一种典型重量百分组成是(％)：
铝 44.5～46.5；
铁 51.5～53.5；
碳 ＜0.03；
硅 ＜0.4；
铜 ＜0.04；
其它杂质 余量。
本发明的制备方法依次包括(1)配料--(2)熔炼--(3) 浇注。所说的(1)配料和(3)浇注为常规方法，而所说的(2)熔 炼按以下次序的7个步骤进行：
(1)按重量组份把钢料投入加热炉。进行熔化。
(3)加入还原剂。进行脱氧、还原氧化铁。
(4)加入由萤石粉30％和工业食盐(NaCl)70％重量百分 组成的碱性造渣剂，进行造渣。
(5)按重量组份投入铝料。
(6)搅抖、除渣。
(7)出炉。
所说的浇铸的熔液在铸模中的凝固冷却速度最好＞120℃/ 秒。
所说的氧化剂是氧化铁，或者是空气，或者是纯氧。
所说的还原剂是硅铁，或者是铝硅铁，或者是铝铁，或者 是纯铝。
当本发明的制备方法是采用氧化铁进行脱碳、脱硅的，则 其(2)熔炼按以下次序的6个步骤进行：
(1)把钢料的氧化铁一起投入加热熔炉，进行熔化并脱 碳、脱硅；
(2)加入还原剂，进行脱氧、还原氧化铁；
(3)加入由萤石粉30％和工业食盐70％重量百分组成的 碱性造渣剂，进行造渣；
(4)投入铝料；
(5)搅拌、除渣。
(6)出炉。
所说的浇铸的熔液在铸模中的凝固冷却速度最好＞120℃/ 秒。
采用本发明的制备方法所生产的含铝量在40％(重量百分) 以上的铝铁合金，经上海宝山钢铁(集团)公司实际试用，确认 其“粉化”期在6个月以上。
本发明的实施例之一：
工艺条件采用0.51中频无铁芯感应加热炉，功率250KW， 标准容量500Kg。
(1)配料：每炉定额量为500Kg，取纯料的配方是：
废钢 292Kg(在熔炼中得率为98％)
铝A0 208Kg(在熔炼中得率为96％)
(2)熔炼：
第一步，投入钢料。把292Kg废钢(轻薄型)投入加热炉， 升温至1580℃，废钢熔化。
第二步，加氧化铁，把4.5Kg氧化铁投入加热炉的钢水中， 进行脱碳、脱硅，使碳的含量降低到0.07％以下，同时使硅的含 量降低到0.03％以下。
第三步，加硅铁，把2Kg的市供75#硅铁投入加热炉钢水 中，进行脱氧、还原氧化铁。时间约2～5分钟。
第四步，加渣料。把0.6Kg的萤石粉(60目)和1.4kg脱水 工业食盐(NaCl)的混合碱性渣料投入加热炉。进行造渣。
第五步，投入铝料。把经预热的208Kg铝料(铝锭)投入加 热炉内的钢水中。
第六步，搅拌。用人工充分搅拌，使铝、铁搅拌均匀混 和，并捞去浮渣。
第七步、待等炉温下降至1350℃时即行出炉，准备浇注 (实际上投入铝料后，炉温即自行下降)。
(3)浇铸。其工艺条件为：铸模采用合金铸铁模，其重量 是铝铁合金熔液注入重量的7.5倍，铸模模腔形状呈直径 25mm、高30mm的台锥体状盲孔。采用非敞开式浇铸(即加模 盖)。铝铁合金熔液注入后，在6秒种内即内外完全凝固(其冷却 速度大于120℃/秒)。尔后待冷却至300℃以下，即便开箱在 空气中冷却。
按照本实施例的配料及其熔炼方法所得的铝铁合金，其重 量百分含铝量为41～42％，含碳量＜0.03％，含硅量＜0.4％。
本发明的实施例之二。
在熔炼阶段，将第一步和第二步合并，即把氧化铁与废钢 同时投入加热炉内熔化。其它均如同实施例之一。
本发明的实施例之三。
在熔炼阶段的第二步，采用向加热炉钢水中吹空气进行脱 碳、脱硅(不加氧化铁)。其它均如同实施例之一。
本发明实施例之四。
本熔炼阶段第二步，采用向加热炉钢水内吹氧进行脱碳、 脱硅(不加氧化铁)。其它均如同实施例之一。
本发明实施例之五。
在熔炼阶段第三步，采用向加热炉钢水中加入市供铝硅铁 1.5Kg，进行脱氧、还原氧化铁(不加硅铁)。其它均如同实施 例之一。
本发明实施例之六。
在熔炼阶段第三步，采用向加热炉钢水中加入含铝量为45 ％的铝铁1.5Kg进行脱氧、还原氧化铁(不加硅铁)。其它均如 同实施例之一。
本发明的其它实施例，只要按本发明给出的重量百分组成 范围调整配料，将上述的实施例进行不同组合，就可实现更多个 不同的实施例。
本发明的实验例：
采用本发明的铝铁合金，在上海宝山钢铁(集团)公司炼钢 转炉分厂进行代替纯铝脱氧生产铝镇静钢实用试验。
试验条件和方法是：
(1)原料条件：
a)铝铁成分为(重量百分)：
铝 45.01
硅 0.56
碳 0.032
磷 0.007
硫 0.005
铜 0.02
铁 余量
b)外观质量：块度为10～50mm，从断面看成分均匀，不 粉化。
(2)操作条件：
试验炉次和对比试验炉次的生产的时间，生产的钢种，熔 炼的方法以及铝和铝铁的加入方法等操作条件基本相同，并把出 钢后钢包内的含[T，A1]量作为计算铝收得率的依据。
在上述基本相同的操作条件下，经过1个多月加纯铝和加铝 铁合金脱氧各26炉次的对比试验，其结果如下：
1、铝铁的平均铝收得率为22.11％，纯铝的平均铝收得率 为14.8％。铝铁的收得率明显高于纯铝，其提高幅度为 49.39％。
2、铝铁与纯铝的使用比为1.49∶1。
3、试验期间加入铝铁后从未发现钢水沸腾、脱氧不良现 象。炉前工人普遍反映良好，尤其在极低碳情况下，更喜欢使用 铝铁，可减少钢包试样不良现象。
4、使用本发明的成本比使用纯铝明显低。目前，本发明的 单价为8.3元/公斤，纯铝单价为12元/公斤，而用于脱氧的经 过加工后的块状铝的单价为13.5元/公斤。
按铝铁与铝的使用比1.49∶1，确定脱氧所需加入量。用纯 铝脱氧所需的纯铝为1.92Kg/t钢，而用含铝45％的铝铁则需2. 86Kg/t钢(折合纯铝1.29Kg/t钢)。
使用本发明脱氧的吨钢成本比使用纯铝脱氧的吨钢成本可 下降2.18元/t钢。
(13.5元/公斤×19.2公斤)－(8.3元/公斤×2.86公斤)
＝2.18元/t钢
按照宝钢1993年生产400万吨AP镇静钢计算，使用本发明 全年可节约成本872万元(不包括加铝铁后所增加的钢产量)。
5、使用本发明可节约大量铝资源。
吨钢节铝：1.92－1.29＝0.63公斤。
按照宝钢1993年生产400万吨AP镇静钢计算，使用本发明 全年可节约铝资源252吨。
实验证明，本发明具有制备方法简便可靠，产品存放期 长，不易粉化，脱氧能力较强，价格低，使用经济效益好等特 点。并能节约大量铝资料。
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