一种复合脱氧剂及其生产方法.pdf

本发明涉及冶金类，具体的讲是涉及一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的复合脱氧剂主要是由铝灰和活性物质构成，其中活性物质所占比例是(6－10)％，铝灰中各组分所占比例是：金属Al占(13－18)％、Al2O3占(65－75)％，二氧化硅SiO2所占比例应小于6％，氧化镁MgO所占比例应小于5％，碳C所占比例应小于1.5％，其优点是，可大幅度降低钢渣中的[FeO]，保证钢水的净化，降低冶炼成本，成本仅为原成本的三分之一。

1、  一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的复合脱氧剂主要是由铝灰和活性物质构成，其中活性物质所占比例是(6-10)％。

2、  根据权利要求1所述的一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的复合脱氧剂的组分中的铝灰中各组分所占比例是：金属Al占(13-18)％、Al₂O₃占(65-75)％，二氧化硅SiO₂所占比例应小于6％，氧化镁MgO所占比例应小于5％，碳C所占比例应小于1.5％。

3、  根据权利要求1所述的一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的复合脱氧剂的组分中的活性物质采用的是氟化物和氯化物的组合物，二者的配比是1∶1。

4、  根据权利要求1或3所述的一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的氟化物和氯化物指的氟化钠和氯化镁。

5、  根据权利要求1所述的一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的复合脱氧剂的生产方法是：将铝灰原料粉碎、球磨处理，再添加活性物质在活化处理器中进行活化处理，最后干燥烘焙至含水率小于1％。

6、  根据权利要求1所述的一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的将铝灰原料粉碎、球磨处理指的是将铝灰原料粉碎、球磨至80-100目的大小。

7、  根据权利要求1或5所述的一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的复合脱氧剂的生产方法中经活化处理后的铝灰原料须添加稀土化合物。

8、  根据权利要求1或5所述的一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的复合脱氧剂的生产方法中经活化处理后的铝灰原料须添加稀土化合物CaF₂。

9、  根据权利要求1或5所述的一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的复合脱氧剂的生产方法中需要进行脱臭处理，即将产品中氨气NH₃去掉。

一种复合脱氧剂及其生产方法
技术领域
本发明涉及冶金类，具体的讲是涉及一种复合脱氧剂及其生产方法。
背景技术
根据多年来国内外冶金专家的研究，发现在炼钢温度下，钢中[O]主要以[FeO]的方式存在，要去除钢中的[O]通常是采用常规的单金属脱氧法，即用Al、Si、Mn、C等，炼钢理论指出，钢中的Al₂O₃夹杂通常是Al脱氧的产物，当钢水中加入金属Al后，由于金属Al的的强脱氧能力，使钢中[O](主要是[FeO])与Al结合生成Al₂O₃，这种夹杂物比较弥散，要形成较大的晶核上浮有一定的难度，通常情况下必须加强吹氩搅拌等，并仃留足够的时间，才能使残留在钢中的Al₂O₃逐渐上浮。另一方面，当钢中加入铝时，会在钢液中存在部分残铝，这些残铝在钢水浇注过程中与空气中的氧结合生成Al₂O₃，这就是二次氧化。因为二次氧化的夹杂物晶粒更小、更弥散，又没有足够的上浮时间，所以此阶段形成的Al₂O₃夹杂物将大部分残留于钢中，还是钢中Al₂O₃夹杂物的主要来源。
C、Si是钢水的常用脱氧剂及合金元素，一定的C、Si含量能保证钢的使用性能，是钢中不可缺少的元素。然而在冶炼过程中，由于钢水中的[O]含量比较难控制，使钢水中C、Si有出格的危险。因此，保证钢中的[O]含量在低限以下，使C、Si的取得率稳定，这是工厂要求。
因此虽然采用常规的单金属脱氧法具有脱氧迅速，钢渣表面覆盖好，冶炼使用方便等优点，但却存在的缺点是，在钢中上浮时间长，同时过量的金属在钢水中容易造成二次氧化，而二次氧化夹杂将很难排出，直接影响钢的质量。此外，在使用中易烧损，实用效果受影响，其次价格昂贵，使生产成本居高不下。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种复合脱氧剂及其生产方法，将回收的铝灰，经加工、添加活性元素、副原料，并经活化处理，制成粉剂，在该复合脱氧剂中，既有能强脱氧的Al，也有经过活化的金属氧化物，是一种性能优越的复合脱氧剂。
上述的铝灰是铝厂在金属铝熔炼时，所产生的3-5％的废渣，收集起来的废渣灰，除主要含Al₂O₃外，还含有一部分金属铝及其杂质。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种复合脱氧剂及其生产方法，其特征在于所述的复合脱氧剂主要是由铝灰和活性物质构成，其中活性物质所占比例是(6-10)％。
所述的复合脱氧剂的组分中的铝灰中各组分所占比例是：金属Al占(13-18)％、Al₂O₃占(65-75)％，二氧化硅SiO₂所占比例应小于6％，氧化镁MgO所占比例应小于5％，碳C所占比例应小于1.5％。
所述的复合脱氧剂的组分中的活性物质采用的是氟化物和氯化物的组合物，二者的配比是1∶1，其中的氟化物和氯化物通常采用氟化钠和氯化镁。
所述的复合脱氧剂的生产方法是：将铝灰原料粉碎、球磨处理，再添加活性物质在活化处理器中进行活化处理，最后干燥烘焙至含水率小于1％。
其中将铝灰原料粉碎、球磨处理指的是将铝灰原料粉碎、球磨至80-100目的大小。
本发明的优点是，可大幅度降低钢渣中的[FeO]，保证钢水的净化，降低冶炼成本，成本仅为原成本的三分之一。
附图1为本发明工艺流程示意图；
附图2为本发明实施例设备流程示意图：
以下结合附图通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
本实施例中复合脱氧剂主要由铝灰、活性物质以及副原料构成，其中活性物质所占比例是6％、副原料一般所占比例是3-5％。
上述铝灰中：金属Al占(13-18)％、Al₂O₃占(65-75)％，二氧化硅SiO₂所占比例应小于6％，氧化镁MgO所占比例应小于5％，碳C所占比例应小于1.5％。
上述的活性物质采用的是氟化钠和氯化镁的组合物，二者的配比是1∶1。
上述的副原料采用的稀土化合物，例如氟化钙CaF₂。
如图1-2所示的工艺和设备流程，本实施例的复合脱氧剂的生产方法是：首先将铝灰原料调整至上述比例，再将其粉碎、球磨处理至80-100目，再添加6％的活性物质即氟化钠和氯化镁以1∶1配比地组合物在活化处理器中进行活化处理，经活化处理后按3.5％的比例添加副原料CaF₂，然后经过干燥烘焙及脱臭(NH₃)的工艺使AD粉中去除氨味，干燥后的水份小于1％，产品即为合格。
添加活性物质即氟化钠和氯化镁以1∶1配比的组合物进行活化处理的作用是激活铝灰中的主要成份Al₂O₃，使其：(1)降低熔点从原2030℃熔点下降至1020℃左右，易于熔化，有利于与钢水起反应；(2)成份中Al₂O₃、MgO、SiO₂经活化处理后，改变成多元预熔造渣剂，可以使钢中的CaO生成铝酸钙，吸附钢液中[O]及杂质，浮聚上升，起到脱氧、脱硫、净化纲水的作用。这比用单纯Al脱氧有其更优越的性能。
添加副原料CaF₂的作用是本实施例产品与钢水中脱硫剂反应中，可降低反应物的流动性及熔点，易于造渣、吸附、上升作用。
本实施例产品经检测，其物理性质为：
堆比重：0.9g/cm³
   熔点：1020℃
本实施例产品的反应机理是：
产品中含有13-18％的金属Al，Al能与钢中[O]和渣中[O]反应生成Al₂O₃，在炼钢温度下化合，标准生成自由能如下：

ΔF°＝401500+76.917(CaL/MoL)
根据元素脱氧特性，元素的脱氧能力为Al＞Si＞Mn，为此，Al的脱氧能力最强。
在炼钢过程中，由于采用高碱性操作，渣中的(CaO)显著降低SiO₂、TiO₂、Al₂O₃的活度，从而提高了[Ti]、[Al]、[Si]的脱氧能力。采用本实施例产品有利于发挥碱性炉渣的作用，提高其脱氧能力。
当本实施例产品加入钢水后，其中的Al与钢中[O]反应，可以脱除钢中的[O]，而经过活化的Al₂O₃、SiO₂、MgO在本实施例产品中活性物质的作用下，迅速与钢中[FeO]结合，形成大型混合氧化物。
活化
它们与钢中氧化物夹杂之界面张力较小，熔点低，极易互相吸附汇聚，迅速上浮，从而减少钢中[FeO]，降低了钢中的[O]。
另一方面，渣中[FeO]含量是衡量钢中[O]的一个重要指标(渣钢平衡理论)，为保证渣中[FeO]的降低，通常需调配还原渣，这种渣既保证降低渣中[FeO]含量，还须共有良好的活性，可以有效地捕捉钢中金属氧化夹杂物，达到净化钢水的目的。由于AD粉具有较强脱氧能力，而且活性较高，可有效地去除渣中[FeO]，渣与渣堆结构合理、活跃、有较强的夹杂物捕捉能力，是一种良好的调渣剂。
从CaO-SiO₂-Al₂O₃三元相图得知，当SiO2含量较低时，极容易形成铝酸钙[MCaO·nAl2]。铝酸钙熔点远比硅酸钙低而[S]在铝酸钙中的扩散速度是普通渣系的2-4倍，可极大地去除钢中[S]含量。提高了钢渣的脱硫能力。
另外，CaO-SiO₂-Al₂O₃-MgO渣系具有活跃、稳定、隔气能力大、还原能力强、温度控制容易、硫粉小泡沫状等特征，对钢包表面有良好的覆盖作用，是一种良好的覆盖渣。
本实施例产品解决了现有技术中Al₂O₃及钢中的夹杂问题，以及钢中的C、Si问题：
本实施例产品中Al₂O₃加入钢水中后，不会形成夹杂物。首先，此Al₂O₃是一个比较稳定的化合物，在炼钢温度下不会分解，不可能在冶炼过程中分解后又重新化合，形不成现有技术中Al脱氧后弥散的Al₂O₃；第二，固态的Al₂O₃进入钢水后，由于其粒度比较大，在熔化过程中不断上浮，不会存留在钢中；第三，粒度较大的Al₂O₃在钢中能与其它金属氧化物[CaO，SiO₂]结合，形成体积更大、熔点更低的三元、四元、多元氧化物，上浮更容易，这就是电渣冶炼时，采用钢水通过渣液(渣中的Al₂O₃超过30％)后，而钢水中的非金属夹杂物反而降低的原理。
本产品中的Al是一种固溶Al，而非单金属Al，其中又含有大量经过活化处理的Al₂O₃；在脱氧时脱氧产物很容易排除，而其本身还有携带其它脱氧产物(如SiO₂、MnO)共同上浮能力，所以不会增加钢中的夹杂物。
关于钢中的C、Si问题：
本实施例产品的使用，使我们较好地解决了这个问题，通过在钢水中加入本产品，钢水中的[O]将降至低限，AD中几乎不含C、Si，而C、Si取得率相对稳定，使在冶炼过程中可以更多地使用低价的高碳合金。在冶炼低碳钢时，本实施例产品的应用更体现出其优越性。
本实施例产品是一个简单的多元预熔渣，具有预熔渣的共同优点，但必须根据钢种的需要，再加入其它渣料方能取得良好的效果。