[发明专利]一种铝镁钙合金及其在控制不锈钢夹杂物中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金，特别是涉及铝镁钙合金及其在控制不锈钢夹杂物中的应用。

背景技术

430不锈钢是铁素体不锈钢的基本钢种，具有优良的深冲性能，有很强的耐腐蚀性和耐氧化性，产品外观光亮度好。其主要用途包括家电部件表面、餐具、建筑内装饰用、洗涤槽、洗衣机内桶等。

在430不锈钢的炼钢过程中，一般采用硅脱氧工艺，也有采取硅和少量铝脱氧的工艺。430不锈钢铸坯中的夹杂物以钙铝硅酸盐复合夹杂物为主，还有少量的锰铝硅酸盐复合夹杂物。其中包括SiO₂、Al₂O₃、CaO、MnO、MgO、Cr₂O₃、TiO₂等。采用Si、Al脱氧的430不锈钢，钢中大部分为SiO₂夹杂、粗大的以及簇状Al₂O₃夹杂等，尺寸在5-10μm左右，极少部分夹杂物尺寸甚至超过30μm。

炼钢温度下，镁(Mg)、钙(Ca)不仅与氧、硫具有极好的亲和力，而且还具有极强的对夹杂物形态、组成、尺寸的控制能力。对于铝脱氧钢，镁处理在进一步降低钢中溶解氧以及硫含量的同时，可以将钢中的Al₂O₃夹杂变为高熔点的MgO·Al₂O₃，由于其在钢水中以固态存在，没有聚合长大的过程，因此，其氧化物夹杂的尺寸非常细小，弥散分布于钢水中。钢中存在的MgO·Al₂O₃夹杂尺寸可以控制在5μm以内，对钢的力学性能影响不大。而钙也可以达到降低钢中溶解氧以及硫含量、使钢中夹杂物变性成为复合夹杂物的目的，同样对不锈钢中夹杂物的控制和钢性能改善有利。

通过铝镁钙合金对430不锈钢进行脱氧和夹杂物变性处理，使得钢中夹杂物达到无害化的目的，是提高不锈钢质量、改善不锈钢的耐点腐蚀性能和机械性能等的有效途径。

发明内容

本发明针对430不锈钢脱氧工艺，开发了一种铝镁钙合金，对430不锈钢进行脱氧、脱硫和夹杂物变性处理，降低不锈钢中自由氧、硫含量，使得不锈钢中夹杂物尺寸明显降低，达到夹杂物无害化的目的，能有效提高不锈钢质量、改善不锈钢的性能。

在不锈钢的冶炼过程中，主要采用Si作为脱氧剂对钢水进行脱氧处理，有些不锈钢也采用Al作为脱氧剂，其主要反应为：

[Si]+2[O]＝(SiO₂)                     (1)

2[Al]+3[O]＝(Al₂O₃)                   (2)

6[Al]+2[Si]+13[O]＝(3Al₂O₃·2SiO₂)    (3)

由于不锈钢冶炼过程中耐火材料以及辅助材料含有部分MgO，MgO被脱氧剂Al还原生成溶解于钢液中的[Mg]，也会发生如下反应：

[Mg]+[O]＝(MgO)                                   (4)

[Mg]+2[Al]+4[O]＝(MgO·Al₂O₃)                     (5)

2[Mg]+[Si]+4[O]＝(2MgO·SiO₂)                     (6)

2[Mg]+4[Al]+5[Si]+18[O]＝(2MgO·2Al₂O₃·5SiO₂)    (7)

钢水脱氧后形成SiO₂、Al₂O₃、MgO、MgO·Al₂O₃、2MgO·SiO₂、3Al₂O₃·2SiO₂等产物，是钢中夹杂物的主要来源。其形貌、尺寸、组成等对钢的质量和性能会产生影响。特别是尺寸较大的夹杂物对钢质量的影响更为显著。