[发明专利]用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金及其制备方法

说明书

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。

(2)加入氧化剂。进行脱碳、脱硅。

(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。