專利名稱：鈣基三元合金的制作方法
本產(chǎn)品屬堿土金屬合金，作鋼鐵連鑄時的燃燒發(fā)熱材料用，還可作復合脫氧劑，用于爐外精煉。
在現(xiàn)有的連鑄生產(chǎn)中，廣為采用一種不用加熱的冷中間包。為提高開澆成功率，保證鋼水不致于在開始流經(jīng)澆口時冷凝而堵塞澆口，在開澆前，將Si-Ca合金粉灑在中間包的塞棒根部周圍附近，開澆時鋼水將Si-Ca粉引燃，提高澆口的溫度，使開始容易冷凝的鋼水保持較好的流動性。其不足之處在于(1)Si-Ca粉完全是分散粉末狀，潑灑分散，燃燒不集中，燃燒過程中煙塵大；(2)每次用量大，成本高；(3)發(fā)熱量低，引燃后持續(xù)時間短(3～5秒鐘)。
后來用Mg-Al環(huán)或Mg-Al合金.其主要缺點是(1)燃燒時光輻射太強，對眼睛刺激太大；(2)熔點燃點低；(3)需要人工套環(huán)，操作條件惡劣。針對前二項的缺點，我們搞了Ca-Al環(huán)，已申請專利，并授權；(申請?zhí)?3110941.8，發(fā)明名稱為鈣-鋁引流環(huán)生產(chǎn)工藝)。但是第三項缺點仍末克服，且(1)Ca-Al環(huán)系壓制而成，未合金化，存在單質(zhì)Ca與單質(zhì)Al，Al粉易于集中，而在煉鋼時，不希望水口處出現(xiàn)這種成“團”的單質(zhì)Al，從對水口結(jié)瘤分析來看，Ca/Al比的改變，對水口結(jié)瘤影響很大；(2)熔點、燃點低。
據(jù)此我們又試驗了與本產(chǎn)品成份相近的Ca-Al合金塊，其缺點在于(1)比重小，與鋼水無“親和力”，收得率低；(2)反應激烈；(3)熔點、燃點低。
本產(chǎn)品的首要目的是提供一種發(fā)熱劑，而不需要工人冒著高溫去套環(huán)，該發(fā)熱劑既具備上述各發(fā)熱劑的優(yōu)點，又盡可能克服他們的缺點。
本產(chǎn)品的第二個目的在于提供一種不含Si(有的鋼種對Si要求嚴格)、其它不利雜質(zhì)也極少的合金。
本產(chǎn)品的第三個目的在于發(fā)熱劑密度盡可能大時，與鋼水有“親和力”，容易在鋼水中“燃燒”，收得率高，燃燒集中，持續(xù)時間長，燃點適合鋼鐵連鑄要求。
用于連鑄發(fā)熱劑的成份為，Ca50～70％，Al25～40％，F(xiàn)e5～12％，雜質(zhì)含量不大于1％。
本產(chǎn)品以金屬鈣為基，鈣是煉鋼中使用廣泛的潔凈劑，脫氧脫硫效果都很好，配以燃燒時發(fā)熱量很大的鋁，為燃燒時提供了有效的發(fā)熱值。鋁還是一種有效的脫氧劑，其脫氧能力比Si、Mn大得多，一般用于終脫氧。所以用在煉鋼中間包的水口處是適宜的。加入鐵的目的是(1)提高合金密度，提高合金與鋼水之間的“親和力”，使之盡可能在鋼水內(nèi)部“燃燒”；(2)提高熔點燃點，讓鐵在合金中起“滯燃劑”的作用，避免鋼水末到，已全部“燒光”；(3)調(diào)節(jié)和抑制反應的激烈程度。因鈣鋁合金在鋼水中反應太劇烈，加鐵是用來抑制其劇烈程度，使之平穩(wěn)一些；(4)加鐵不引入與煉鋼無關的雜質(zhì)，同時，鐵在水口處生成FeO·Al2O3放出熱量，F(xiàn)eO的生成對降低渣的粘度、促進渣與鋼水的分離、提高鋼的質(zhì)量有促進作用。
用作復合脫氧劑的成份為Ca10～80％，Al10～80％，F(xiàn)e5～50％。
該產(chǎn)品呈Φ2～20mm不規(guī)則形狀。每包0.5Kg，內(nèi)用牛皮紙袋、外用聚乙烯袋包裝。每10Kg和每100Kg再襯一聚乙烯袋包裝，充氬，密封包裝于200升的鐵皮包裝桶內(nèi)。小袋子內(nèi)層用牛皮紙袋為的是滯燃，且不帶進氫元素而影響鋼水質(zhì)量。多層密封是避免吸氧，因為該產(chǎn)品吸氧能力特別強。
該產(chǎn)品的破碎不能用鐵器，而只能用非鐵工具。
該產(chǎn)品破碎后可作包芯線，用作爐外精煉的復合脫氧劑。
連鑄時每次用2包該產(chǎn)品，用于水口處代替原來的Si-Ca粉。并與相近組分的Ca-Al合金做了對照試驗。該產(chǎn)品用量少、發(fā)熱量大、持續(xù)時間長(1分鐘以上)，能“提高”鋼液溫度20℃左右。且不含Si，而使鋼材符合出口標準。投入簡便，無強光輻射。
對于Ca含量的選定，取決于Ca/Al比，在水口處，Ca/Al比不同，將形成不同形式的CaO·Al2O3產(chǎn)物。由水口結(jié)瘤處的分析可知，結(jié)瘤的主要成份是CaO·6Al2O3，此成分的熔點在1700℃以上。當Ca/Al比小于0.09時極易結(jié)瘤，加大Ca/Al比，鋼液的流動性將得以改善。由鋼渣相圖可知，形成12CaO·7Al2O3時，其熔點很低，流動性很好。有結(jié)瘤時，也可以通過加Ca而使結(jié)瘤轉(zhuǎn)化。選定Ca為60％考慮了鋼水用鋁線脫氧的殘鋁量和鈣本身的損失，鈣鋁組分在相圖中的位置等因素。
Al含量選定在30～36％，是因為Al小于24％時，燃燒持續(xù)時間過短，Al太高，將使Ca/Al比例在水口處失調(diào)，水口處不希望Al太高。
Fe含量選定在5％～9％，主要是考慮既要用Fe來提高發(fā)熱劑的密度，但又不能使發(fā)熱劑的發(fā)熱量受到太大的損失。但是作為復合脫氧劑的鐵含量要大大提高，以起保護Ca的作用，提高Ca的收得率，同時使反應平穩(wěn)。
當選用Ca30％，Al40％，F(xiàn)e30％構(gòu)成合金作復合脫氧劑時，用于爐外精煉，可代替鋁線脫氧，且能防止鋁在鋼水中的副作用。
權利要求
1.一種鈣基三元合金，其特征在于該三元合金由鈣、鋁、鐵組成；可在鋼鐵連鑄中作發(fā)熱劑使用，也可在爐外精煉時作復合脫氧劑使用。
2.根據(jù)權利要求1所述的鈣基三元合金，其特征在于，所述的鈣、鋁、鐵在鋼鐵連鑄中作發(fā)熱劑時的重量比含量為Ca50～70％，Al25～40％，F(xiàn)e5～12％。
3.根據(jù)權利要求1所述的鈣基三元合金，其特征在于，所述的鈣、鋁、鐵在爐外精煉時，作復合脫氧劑的重量比含量為Ca10～80％，Al10～80％，F(xiàn)e5～50％。
4.根據(jù)權利要求1或2或3所述的鈣基三元合金，其特征在于所述的合金產(chǎn)品具有不規(guī)則的塊狀、粉狀，也可做成包芯線狀。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于鋼鐵連鑄時作發(fā)熱劑的材料,它由鈣、鋁、鐵用典型的直接熔合法生產(chǎn),呈一種三元鈣基合金。該連鑄發(fā)熱劑主要成分(重量)為Ca:50～70%;Al:25～40%;Fe:5～12%;雜質(zhì)含量很低。在鋼鐵連鑄中,將其投入中間包水口處,能迅速加熱鋼水,增加鋼水流動性,保證鋼鐵連鑄正常進行,提高連鑄開澆成功率,使用簡便,效果顯著。將該合金的鈣、鋁、鐵的含量改變時,可作復合脫氧劑,用于爐外精煉。
文檔編號B22D11/10GK1172861SQ9611111
公開日1998年2月11日 申請日期1996年8月3日 優(yōu)先權日1996年8月3日
發(fā)明者張自明, 李建強, 陳碧蓮, 錢友志, 鄒宏, 藺寶云, 曹增志, 葉貴勤, 韋紀明 申請人:國營建中化工總公司