CN103526086A

CN103526086A - 炼钢用镁合金及其制备方法和炼钢脱氧方法

Info

Publication number: CN103526086A
Application number: CN201310545877.4A
Authority: CN
Inventors: 王建; 陈炼; 陈永; 戈文荪; 李龙; 曾建华; 蒋龙奎; 杨森祥; 杜利华
Original assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd; Pangang Group Xichang Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2013-11-06
Filing date: 2013-11-06
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明提供了一种炼钢用镁合金及其制备方法和炼钢脱氧方法。所述制备方法包括在保护气体氛围下进行以下步骤：熔化镁锭；将铝锭加入熔化完全的镁液中，铝锭与镁液的重量比为55～85：15～45；以700～750℃保温熔化，搅拌并静置；在670～700℃进行浇注，获得镁合金锭。所述镁合金的成分按重量百分比计由：Al55%～85%，Mg15%～45%，以及少量不可避免的杂质组成。所述炼钢脱氧方法包括：采用上述炼钢用镁合金对钢水进行脱氧处理。本发明的有益效果包括：在对钢水进行脱氧的同时具有较强的脱硫能力，能够将钢水脱氧后的夹杂物大多转化为复合夹杂物，能够有效地改善和提高钢水质量。

Description

炼钢用镁合金及其制备方法和炼钢脱氧方法

技术领域

本发明属于炼钢技术领域，具体来讲，涉及一种炼钢用镁合金及其制备方法，以及一种使用该镁合金的炼钢脱氧方法。

背景技术

通常，在炼钢过程中，脱氧是利用脱氧元素降低钢液氧含量的过程，包括与氧有强亲和力的脱氧元素和氧发生的脱氧反应及反应过程中产生的脱氧产物的上浮和排除。钢中氧含量的高低直接影响到最终钢材的质量和性能。高的氧含量会导致在钢液冷凝过程中，由于碳和氧偏析浓聚，将使碳再次发生氧化，使钢中产生气泡，而影响到钢材的质量；另外，氧还会以FeO、Fe₃O₄及其它氧化物形式析出，分布于晶界表面上，使钢的塑性、机械性能下降，并产生热脆、冷脆，对特殊用途钢的产品质量带来一系列的危害。

现代炼钢生产中，常用脱氧方法主要有三种：扩散脱氧、真空脱氧和沉淀脱氧。由于铝具有脱氧能力强、效率高、夹杂物上浮速度快、残留于钢中能细化晶粒等优点，所以铝作为脱氧剂在炼钢生产中一直占有重要的角色。但是，用铝脱氧亦存在一些问题：铝的密度小，致使铝在钢液中烧损严重，利用率较低；铝脱氧后生成高熔点的A1₂O₃夹杂物引起连铸水口结瘤，导致连铸中断；铝脱氧生成的A1₂O₃夹杂物一旦残留在钢中将对钢材的横向力学性能产生不良影响；铝资源日益贫乏，致使铝价格高，从而使炼钢成本提高。

而常用的钙处理技术虽然可以使A1₂O₃和Mns夹杂物变性，有效地解决了连铸水口结瘤，并生成了对钢质量危害相对较小的铝酸钙和CaS夹杂物，而且钙处理对钢的组织和性能也有一定的改善。但钙处理技术也带来一些不利的问题：钙处理不当容易使水口的侵蚀速度加快，并导致钢水污染；铝酸钙熔点低并容易聚集、长大、排除，但一旦滞留在钢中就成为大颗粒的夹杂物；铝酸钙夹杂物通常轧制后不变形，即成为点状夹杂物。

因此，开发低铝、无钙系列炼钢脱氧剂具有非常重要的作用。

文献号为CN90101571.7的专利申请公开了一种作发热剂用的镁铝合金，其成分为(重量百分比)：Al24～36%以及Si5～7%、Re0.5～1%或Si5.5～7.5%、Mn2～3%或Mn4.5～6.5、Re0.5～1%、Cu3～7%中至少且至多一组，余量为Mg及不可避免的杂质。文献号为CN201110399553.5的专利申请公开了一种镁铝合金及其制备方法，所述合金的组成及其质量百分数为：镁60%～80%，铝8%～10%，锰0.5%～2.0%，镧0.1%～1.0%，铈0.1%～1.0%，镨0.05%～0.5%，钇0.1%～1.0%，锌0.1%～0.5%，锶0.5%～2.0%，杂质元素0.001%～0.5%，其制备步骤为采用保护气体把上述各组分的金属在高温炉中制备成合金，其中熔炼温度为600℃～800℃，浇注温度为650℃～750℃。文献号为CN200710052635.6的专利申请公开了一种镁铝合金包芯线它的芯部合金粉按质量百分比计的化学成分为：Mg5～13%，Al11～14%，余量为Fe及不可避免的杂质。文献号为CN200610096511.3的专利申请公开了一种含稀土镁铝合金及其熔炼工艺，该合金中Al：1～6wt%，Zn：0.6～2wt%，Ce：0.1～2wt%，Fe：≤0.010wt%，Ni：<0.001wt%。其制法为：先将纯镁放入坩埚熔炼炉里，升温至700～750℃，再依次放入铝锭及锌锭，在690～740℃加入稀土镁铈中间合金，搅拌并静置10～40分钟，然后在680～740℃进行浇注,获得铸锭；整个熔炼过程，采用SF₆、CO₂及压缩空气所组成的混合气体保护熔体。文献号为CN200910028340.4的专利申请公开了一种镁铝合金及其制备方法，该镁铝合金的质量百分含量为：7～10%Al，0.5～2%Zn，0.5～3%Sn，0.05～3.5%Pb，其余为Mg。该韧性镁合金的制备方法：将上述配好的纯Al锭、Mg锭、纯Sn条、纯Pb块、Zn锭在N₂/CO₂/SF₆混合保护气氛中一起加热熔化，混合保护气氛中N₂、CO₂和SF₆的体积比为8∶16∶76。当温度升至700～725℃时，保温4～8分钟后冷却得到韧性镁合金。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术问题中的至少一项。

本发明的目的之一在于提供一种低铝、无钙的炼钢用镁合金及其制备方法和炼钢脱氧方法。

本发明的另一目的在于提供一种能够避免因炼钢铝脱氧后会形成簇状/条状A1₂O₃夹杂而影响钢水质量的镁合金及其制备方法和炼钢脱氧方法。

本发明的又一目的在于提供一种能够避免因钙脱氧而导致易堵塞水口等问题的镁合金及其制备方法和炼钢脱氧方法。

本发明的一方面提供了一种炼钢用镁合金的制备方法。所述制备方法包括在保护气体氛围下进行以下步骤：熔化镁锭；将铝锭加入熔化完全的镁液中，铝锭与镁液的重量比为55～85：15～45；以700～750℃保温熔化，搅拌并静置；在670～700℃进行浇注，获得镁合金锭。

本发明的另一方面提供了一种炼钢用镁合金。所述镁合金的成分按重量百分比计由：Al55%～85%，Mg15%～45%，以及少量不可避免的杂质组成。

本发明的又一方面提供了一种炼钢脱氧方法。所述炼钢脱氧方法包括：采用如上所述的炼钢用镁合金对钢水进行脱氧处理。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：在对钢水进行脱氧的同时具有较强的脱硫能力，能够将钢水脱氧后的夹杂物大多转化为复合夹杂物，能够有效地改善和提高钢水质量。

具体实施方式

在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的炼钢用镁合金及其制备方法和炼钢脱氧方法。

在本发明的一个示例性实施例中，炼钢用镁合金的制备方法包括在保护气体氛围下进行以下步骤：熔化镁锭；将铝锭加入熔化完全的镁液中，铝锭与镁液的重量比为55～85：15～45；以700～750℃保温熔化，搅拌并静置；在670～700℃进行浇注，获得镁合金锭。这里，保护气体可以由N₂、CO₂及压缩空气组成。

在本发明的另一个示例性实施例中，炼钢用镁合金的成分按重量百分比计由：Al55%～85%，Mg15%～45%，以及少量不可避免的杂质组成。优选地，该镁合金的成分按重量百分比计可包含：Al63%～77%和Mg23%～37%。

为了便于在脱氧操作时使用并获得良好的脱氧效果，在本发明中，可将镁合金制成具有50～100mm粒度的合金块；或者，可将镁合金先破碎至2～5mm的粒度，然后进行包芯操作，制成包芯线。

在本发明的另一个示例性实施例中，炼钢脱氧方法包括：采用如上所述成分的炼钢用镁合金对铝脱氧后的钢水进行脱氧处理。镁合金的加入量可根据钢水成分及脱氧要求加入。

在本发明的一个示例性实施例中，炼钢脱氧方法可通过以下方式实现：先将所述镁合金破碎成粒度为50～100mm的合金块，然后在出钢过程中待出钢30s后将该合金块加入到钢包中；或者，先将所述镁合金破碎成粒度为2～5mm的颗粒并制成包芯线，然后待出钢结束后通过喂线机将所述包芯线加入到钢液中。

本发明炼钢用镁合金及其制备方法和炼钢脱氧方法在对钢水脱氧的同时具有较强的脱硫能力，钢水脱氧后夹杂物大多转化为复合夹杂物，其中A1₂O₃夹杂物主要转变为MgO·A1₂O₃等，FeS和MnS等硫化物夹杂部分转变成MgS等复合硫化物夹杂，有效改善、提高了钢水质量，解决炼钢铝脱氧后会形成簇状/条状A1₂O₃夹杂、钙脱氧后易堵塞水口等问题。

下面结合具体示例来详细说明本发明的示例性实施例。

示例1

本示例的镁合金采用以下方式制备：熔化镁锭；将铝锭加入熔化完全的镁液中，铝锭与镁液的重量比为55：45；以700±10℃保温熔化，搅拌并静置45分钟；在680±10℃进行浇注，获得镁合金锭，整个熔炼过程和浇注过程均采用由N₂、CO₂及压缩空气组成的混合气体做保护气体。

在本示例中，制备的镁合金的成分按重量百分比计为：Al54%，Mg45.6%以及含量不超过0.5%的杂质。

某钢水中氧含量为1200ppm，S含量为0.010%，将该镁合金破碎成粒度为70～90mm左右的合金块，在上述钢水的出钢过程中，待出钢30s后加入4.5kg/tFe的合金块到钢包中，对钢液进行脱氧并对夹杂物进行改性。

经检测，经本示例脱氧处理后，钢水中的氧含量为180ppm，脱硫率为38%。

示例2

本示例的镁合金采用以下方式制备：熔化镁锭；将铝锭加入熔化完全的镁液中，铝锭与镁液的重量比为85：15；以740±10℃保温熔化，搅拌并静置45分钟；在690±10℃进行浇注，获得镁合金锭，整个熔炼过程和浇注过程均采用由N₂、CO₂及压缩空气组成的混合气体做保护气体。

在本示例中，制备的镁合金的成分按重量百分比计为：Al86.1%，Mg13.8%以及含量不超过0.1%的杂质。

某钢水中氧含量为800ppm，S含量为0.008%，将该镁合金破碎成粒度为3～4mm左右的颗粒并经包芯操作制成包芯线，待出钢结束后通过喂线机将3kg/tFe的包芯线加入到钢液中，对钢液进行脱氧并对夹杂物进行改性。

经检测，经本示例脱氧处理后，钢水中的氧含量为160ppm，脱硫率为30%。

示例3

本示例的镁合金采用以下方式制备：熔化镁锭；将铝锭加入熔化完全的镁液中，铝锭与镁液的重量比为67：33；以725±10℃保温熔化，搅拌并静置45分钟；在690±10℃进行浇注，获得镁合金锭，整个熔炼过程和浇注过程均采用由N₂、CO₂及压缩空气组成的混合气体做保护气体。

在本示例中，制备的镁合金的成分按重量百分比计为：Al66.4%，Mg33.1%以及含量不超过0.5%的杂质。

某钢水中氧含量为1000ppm，S含量为0.011%，将该镁合金破碎成粒度为3～4mm左右的颗粒并经包芯操作制成包芯线，待出钢结束后通过喂线机将4kg/tFe的包芯线加入到钢液中，对钢液进行脱氧并对夹杂物进行改性。

经检测，经本示例脱氧处理后，钢水中的氧含量为150ppm，脱硫率为36%。

本发明的炼钢用镁合金和炼钢脱氧方法的优点包括：能够在对钢水进行脱氧的同时，具有较强的脱硫能力，例如，脱氧率可达80%以上，脱硫率可达30%以上；能够有效地改善和提高钢水质量。

尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims

1.一种炼钢用镁合金的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括在保护气体氛围下进行以下步骤：

熔化镁锭；

将铝锭加入熔化完全的镁液中，铝锭与镁液的重量比为55～85：15～45；

以700～750℃保温熔化，搅拌并静置；

在670～700℃进行浇注，获得镁合金锭。

2.根据权利要求1所述的炼钢用镁合金的制备方法，其特征在于，所述保护气体由N₂、CO₂及压缩空气组成。

3.一种炼钢用镁合金，其特征在于，所述镁合金的成分按重量百分比计由：Al55%～85%，Mg15%～45%，以及少量不可避免的杂质组成。

4.根据权利要求3所述的炼钢用镁合金，其特征在于，所述镁合金的成分按重量百分比计包含：Al63%～77%和Mg23%～37%。

5.根据权利要求3所述的炼钢用镁合金，其特征在于，所述镁合金为具有50～100mm粒度的合金块。

6.根据权利要求3所述的炼钢用镁合金，其特征在于，所述镁合金具有2～5mm的粒度并被制成包芯线。

7.一种炼钢脱氧方法，其特征在于，所述炼钢脱氧方法包括：采用如权利要求3至6中任意一项所述的炼钢用镁合金对钢水进行脱氧处理。

8.根据权利要求7所述的炼钢脱氧方法，其特征在于，所述炼钢脱氧方法先将所述镁合金破碎成粒度为50～100mm的合金块，然后在出钢过程中待出钢30s后将该合金块加入到钢包中。

9.根据权利要求7所述的炼钢脱氧方法，其特征在于，所述炼钢脱氧方法先将所述镁合金破碎成粒度为2～5mm的颗粒并制成包芯线，然后待出钢结束后通过喂线机将所述包芯线加入到钢液中。

10.根据权利要求7所述的炼钢脱氧方法，其特征在于，所述钢水为经铝脱氧后的钢水或经钙脱氧后的钢水。