一种细化钢中氧化铝夹杂物的中间体及制备和使用方法技术

本发明专利技术公开一种细化钢中氧化铝夹杂物的中间体及制备和使用方法，中间体中(质量百分比)30％～50％的三氧化二铁粉，10％～20％的铝粉，其余为铁粉，其粉料粒度为120目～400目。将其混合均匀粉末中加入的粘结剂，比例为粉末质量的2％～4％；成型压力为40MPa～60MPa，成型然后体进行脱脂处理，烘干1.5～4小时，烘烤温度120℃～600℃；中间体在钢液加铝脱氧前的2～5min加入钢液，加入量为钢液质量的0.1％～0.5％；浇铸钢液使之凝固，凝固组织中的氧化铝夹杂物平均粒径为1.5μm以下。本发明专利技术工艺简单、成本低；保证了氧化铝颗粒在钢中的稳定收得率，改善了钢的力学性能和表面质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁冶金
，特别涉及一种细化钢中氧化铝夹杂物的中间体及使用方法。
技术介绍
随着现代工程技术的发展，对钢材的质量要求逐渐严格，而且多样化，因而强烈希望开发出具有更优良特性的钢。钢中粗大的夹杂物，尤其是高熔点且硬度较高的氧化铝类夹杂物是影响钢材性能的主要因素之一，随着冶金技术的发展，钢的洁净度不断得到提高， 钢中夹杂物的尺寸逐渐呈现超细化的趋势。众所周知，目前炼钢时为了降低钢中的氧含量，几乎都采用铝终脱氧，由于钢液中没有大量弥散分布的超细形核质点，钢中氧和铝反应后生成的氧化铝只能以少量形核质点析出，此种情况夹杂物易于长大，因此钢中存在粗大氧化铝类(Al2O3)夹杂物。该类夹杂物是帘线钢等线材的断线的主要原因，在轴承钢等棒钢中成为转动疲劳特性恶化的主要原因，也是薄钢板制罐时产生裂纹的主要原因。因此，为了减轻氧化铝夹杂物对钢材的不利影响，要求氧化铝类夹杂物足够细小，从而使之无害化，目前，熔炼铝脱氧钢过程中，避免钢中产生粗大氧化铝夹杂主要采用两种方法。一种方法是在炼钢的脱氧过程中，采用Al、Ca、Mg和REM(稀土金属)进行复合脱氧，脱氧后形成的氧化铝系复合夹杂物不易团聚长大，最终得到无粗大氧化铝夹杂的钢。如 《无聚集的铝镇静钢的制造方法》(申请号97190250.X，公开号CN1185813A)。该专利技术中， 作为脱氧剂向钢水中添加Ca、Mg和REM中选择的2种以上元素和Al的合金，通过生成Al2O3 含量为30% 50% (质量％)的复合夹杂物，防止夹杂物团聚，得到无氧化铝聚集的铝镇静钢。又如《氧化铝团簇少的钢材》(申请号03820000. 7，公开号CN1678761A)。该专利技术中，采用Al脱氧后，添加Ce、La、ft·和Nd的1种或者2种或其以上的稀土类元素(REM)，通过生成REM氧化物含量为0. 5 15质量％的复合夹杂物，避免粗大氧化铝夹杂物的生成。 上述方法中，脱氧过程控制较为复杂，需要精确控制复合夹杂物中的REM氧化物或Al2O3的含量，否则实施效果较差，另一方面由于钢中氧化物的生成与钢中的自由氧含量密切相关， 因此控制夹杂物组分含量的同时需要精确控制钢中自由氧含量，但在工业生产中，精确控制钢中自由氧含量的相当困难的。另一种方法是通过将纳米Al2O3颗粒与辅助原料混合进行预分散，然后压制成合适大小的颗粒，然后将其加入到钢液中，Al2O3纳米粉的平均粒径为80 lOOnm。见《高温纯铁熔体中外加氧化铝纳米粉的研究》(钢铁研究学报，2007年第四卷第6期)。加入到钢中Al2O3纳米增加了钢中的外来固体核心，初生的夹杂物与固体核心复合，使夹杂物尺寸变小，在熔体中弥散分布。但是由于纳米颗粒具有比表面积大、活性高、易团聚、体积密度小等特点，因此该方法在预分散过程中很难避免纳米Al2O3团聚的发生。此外由于1823K时 Al2O3与钢液的接触角高达141°，显然纳米Al2O3很难进入到钢液中，因此，此种方法的纳米 Al2O3的收得率较低。故未见工业应用报道。如上所述，将钢中氧化铝夹杂物细化的方法应用于钢铁工艺中，还有许多未解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种细化铝终脱氧低碳钢中氧化铝夹杂物的中间体及使用方法，通过将氧化还原反应生成的超细氧化铝粒子瞬间加入到钢液中，增加了钢液中的外来固体核心，初生的氧化铝夹杂物与加入的氧化铝核心复合，避免氧化铝夹杂物过度长大，使氧化铝夹杂物尺寸变小，在熔体中弥散分布，从而提高钢材的使用性能。本专利技术的基本思想在于细化在炼钢过程中形成的粗大氧化铝夹杂物，并尽可能使细化的夹杂物均勻的分散在钢中，以避免夹杂物对钢材质量带来不利影响。钢中粒子越小弥散程度越高，其对钢组织的细化作用就越强；否则，钢中粒子越大、弥散程度越差，就变成了有害的夹杂物。本专利技术中间体中包含质量百分比为30 % 50 %的三氧化二铁粉，10 % 20 %的铝粉，其余为铁粉，所有的粉料粒度介于120目 400目之间。本专利技术的主要技术方案是1)中间体的制备(1)按以下的质量百分比加入以下原料三氧化二铁粉30% 50%，铝粉10% 20%，其余为铁粉。(2)将原料粉末在混料机中进行机械混合。(3)混合均勻的粉末中加入粘结剂，粘结剂的比例为粉末质量的2% 4%。(4)将粘结料放入模具内压制成型，压制压力为40Mpa 60Mpa。(5)对中间体进行脱脂处理以除去粘结剂介质。(6)中间体毛坯烘干，中间体毛坯干燥1. 5 4小时，烘烤温度120°C 600°C，待用。脱脂处理萃取介质为二氯甲烷和CCl4中的一种，萃取时间1 2小时；2)中间体的加入方法，其添加工艺方法包括以下步骤(1)在钢液加铝脱氧前的2 5min，将成型后中间体加入钢液，搅拌，以使中间体反应物与钢液混合均勻，中间体加入量为钢液质量的0. 0. 5% ；(2)浇铸钢液使之凝固，凝固组织中的氧化铝夹杂物平均粒径为1. 5μπι以下。上述中间体的制备工艺中，步骤(1)所述三氧化二铁粉、铝粉和铁粉的粒度大于 120目，是为了一方面可提高粉体之间的接触面积，使粉体在短时间内反应完全，另一方面可保证反应后生成超细氧化铝。粒度小于400目，则是为了降低加工成本；中间体中三氧化二铁粉和铝粉质量百分比为分别为30% 50%和10% 20%，是为了保证三氧化二铁粉和铝粉可充分反应，中间体加入钢液后保证钢液成分不因加中间体而改变。中间体中配加的铁粉在中间体反应后即为熔融铁液，可作为超细氧化铝的载体，氧化铝会随着熔融铁液进入到钢液中；步骤O)中的混合时间为2小时以上，保证充分混勻，混合时间不超过4小时，避免人力及物力消耗；步骤(3)中所述粘结剂的成分为石蜡或者硬脂酸锌(与石蜡一样，指明一种具体物质)中的至少一种，可保证中间体易于加工成型，成型后粘结剂易于去除；步骤(4)中的压制可以采用普通型压制，压制压力为40Mpa 60Mpa，压力大于40Mpa是为了保证中间体有足够的强度，压力小于60Mpa是为了防止压力过大而导致压块脱模困难和脱模后压块破裂。压块尺寸介于5 40mm之间；步骤(5)中脱脂处理的萃取介质为二氯甲烷和CCl4中的一种，萃取时间1 2小时；步骤(6)中间体毛坯干燥1. 5 4小时，烘烤温度高于120°C，但低于600°C，防止中间体在烘烤过程中反应。本专利技术的中间体可广泛应用于电炉和转炉炼钢生产过程，由于中间体中已含有超细三氧化二铁粉和铝粉，因此，当中间体与钢液接触瞬间，由于钢液温度较高(1540°C以上)，中间体中的铝可直接与三氧化二铁反应，生成超细氧化铝。由于该反应为放热反应，因而反应后可自发进行，反应产物为包含超细氧化铝的熔融态铁液，所以氧化铝会很容易随着熔融态铁液进入到钢液中，从而提高钢液中超细氧化铝的含量。该中间体可在钢液加铝脱氧前加入。中间体加入的工艺过程中，步骤(1)中间体以块状或者粒状添加，添加过程可以手工加入，加入量比较多时，可以采用机械加入法，机械加入方法可采用溜槽加入；中间体加入时机在钢液加铝脱氧前2 5min加入，是为了既保证加入的氧化铝颗粒在钢液中均勻分布，又为了保证所加入的氧化铝颗粒不过分长大，增强细化氧化铝夹杂物的效果；中间体加入量为钢液质量的0. 1 % 0.5%，若加入量低于钢液质量的0.本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种细化钢中氧化铝夹杂物的中间体，其特征在于，所述中间体中的成分，质量百分比为３０％～５０％的三氧化二铁粉，１０％～２０％的铝粉，其余为铁粉，所有的粉料粒度介于１２０目～４００目之间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尚德礼，李德刚，廖相巍，吕春风，于广文，康磊，
申请(专利权)人：鞍钢股份有限公司，
类型：发明
国别省市：21