[发明专利]用矿石原料制备硅钙钡铝合金的方法

说明书

本发明公开了用矿石原料制备硅钙钡铝合金的方法，涉及多元合金制备技术领域，包括：S1：将硅石、石灰、钡矿、铝矾土、兰炭、萤石、辉锑矿、辉铋矿和铅锌渣清洗干净，粉碎；S2：按比例取粉碎后的硅石、石灰、钡矿、铝矾土、兰炭、辉锑矿、辉铋矿混合，分多次将混合料加入预热的矿热炉内熔炼，隔25～40min加料一次；S3：在熔炼的合金出炉前20～30min向炉内加入萤石；当炉温高于1780℃时，加铅锌渣降低炉温，正常循环冶炼2.5～4h后即得硅钙钡铝合金。本发明制得的硅钙钡铝合金具有优异的力学性能，硬度高，耐磨性好；脱氧能力和脱硫能力良好，可作为脱氧剂和脱硫剂，用于炼钢工艺，有效改善钢的质量。

技术领域

本发明属于多元合金制备技术领域，具体涉及用矿石原料制备硅钙钡铝合金的方法。

背景技术

随着冶金技术的不断进步以及市场对钢铁产品质量要求的日益提高，一些特殊钢种对钢中非金属夹杂物的数量和形态要求非常严格。实验表明，当钢中氧的质量分数由30×10^-6降低到10×10^-6以下时，其接触疲劳寿命可提高近30倍，极大改善了钢材的使用性能。因此，如何降低钢中氧的含量，提高钢的纯净度，就显得尤为重要。

目前工业生产中使用的脱氧方法主要有沉淀脱氧、扩散脱氧和真空脱氧三种，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Al₂O₃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。鉴于铝脱氧存在的不足，一些冶金研究工作者尝试使用合金脱氧剂代替Al作为炼钢终脱氧剂对钢液进行脱氧，例如用AlMg合金、SiBaAl合金和SiAlBaFe合金，基本上能满足炼钢脱氧的要求，使钢的质量得到改善，尤其对连铸钢可防止或避免连铸时水口结瘤。合金脱氧虽然能提高脱氧剂的利用率，但脱氧成本高，且不易对脱氧产物起到变性的作用。因此，采用廉价的原料代替传统工艺材料是发展方向。

发明内容

本发明的目的在于提供用矿石原料制备硅钙钡铝合金的方法，该硅钙钡铝合金具有优异的力学性能，且硬度高，耐磨性好；同时具有优异的脱氧能力和良好的脱硫能力，可作为脱氧剂和脱硫剂，用于炼钢工艺，有效改善钢的质量。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种硅钙钡铝合金，其合金元素含量包括：Si 45～56％，Ca 14～20％，Ba 12～19％，Al 2～8％， Sb 1～3％，Bi 0.2～0.8％，S≤0.03％，P≤0.03％，C≤0.03％，Fe余量；

或，其合金元素含量包括：Si 45～56％，Ca 14～20％，Ba 12～19％，Al 2～8％，Sb 1～3％， S≤0.03％，P≤0.03％，C≤0.03％，Fe余量；

或，其合金元素含量包括：Si 45～56％，Ca 14～20％，Ba 12～19％，Al 2～8％，Bi 0.2～0.8％， S≤0.03％，P≤0.03％，C≤0.03％，Fe余量。本发明制得的硅钙钡铝复合合金，Sb和/或Bi的存在，其显微组织呈现明显的晶粒结构，合金的组织明显得到了细化，有效改善合金的力学性能，其抗拉强度提高15％以上，屈服强度提高18％以上。本发明制得的硅钙钡铝复合合金作为脱氧剂或脱硫剂，其组分中Sb和/或Bi的加入，使得其脱氧能力得到明显提高，脱氧率超过90％；且具有良好的脱硫能力，改善夹杂物形态和分布，减少钢产品中夹杂物数量，进而提升钢的质量。采用本发明的多元复合合金脱氧剂，可减少脱氧剂消耗量，降低钢水脱氧成本，推广应用具有良好的经济和社会效益。