專利名稱：一種鎂脫氧劑及其生產方法和使用方法
技術領域：
本發明屬于煉鋼精煉技術領域，尤其涉及一種鎂脫氧劑及其制備方法和在RH處理過程中的添加使用方法。
背景技術：
隨著用戶對鋼材質量要求越來越嚴格，為能適應高強度、高壽命、耐腐蝕、惡劣條件工作的需要，就必須大力提高鋼水的純凈度。鋼中總氧含量越低，非金屬夾雜物數量越少、尺寸越小，分布越均勻，則鋼的純凈度水平就越高，綜合性能就越好，用途就越廣泛，使用壽命就越長。鎂具有較強的脫氧能力，鎂對鋼液具有很好的脫氧效果，其脫氧產物排除速度快，生成的夾雜物的性質和形態得到改善，夾雜物基本呈球形，尺寸細小且均勻分布在鋼中。經鎂處理的鋼其強度、沖擊韌性、耐疲勞、耐磨性和各向異性等力學性質得到明顯改善。但是由于金屬Mg在煉鋼溫度下的蒸汽壓高達2. 038MPa，使得加鎂的安全性和利用效率成·為需要解決的問題。專利《鋁鎂鐵系多元合金煉鋼脫氧劑》(申請號200710158145.4，公開號CN101435008)公開了一種含鎂脫氧劑，其化學成分(重量％ )為鋁30 % 35 %，鎂10% 15%，硅1% 5%，鈣5% 10%，鍶5% 10%，鈰0.1% 2%，余量為 Fe。該脫氧劑具有較強的脫氧能力，而且由于熔點低、比重大、對鋼液有較強的穿透能力，能有效地去除氣體和改變非金屬夾雜物，有助于鋼質量的進一步提高。但是，該脫氧劑加入鋼液后，由于鎂的飽和蒸汽壓高，氣化后的鎂蒸汽只有很少量溶解到鋼液中，因此，導致鎂的收得率不穩定。另外，合金中的鎂含量較低，也較難發揮鎂的強脫氧能力。專利《一種鎂鋁鐵合金及其制備方法》(申請號=200810226501. 6，公開號CN101418365)公開了一種含鎂脫氧劑，其化學成分(重量％ )為鎂3 % 15%，鋁30 % 60%，其余為鐵。該脫氧劑制作過程是，先在感應爐的底部加入總鋁量的25 % 35% ;然后鎂錠全部放入感應爐內；再加入余下的65% 75%鋁塊，最后加入全部的金屬鐵或廢鋼。其特點是，不需要冶煉中間合金、縮短流程，直接生產鎂鋁鐵合金，且不加任何保護渣，是通過合理布料、嚴格控制升溫制度實現合金冶煉，便于生產。此種鐵合金使用時，直接加入鋼液中即可，加入之后，可把原來鏈狀脫氧產物變成粒狀脫氧產物，脫氧的效率更高。但是，該脫氧劑加入到鋼液后同樣存在氣化后的鎂蒸汽只有很少量溶解到鋼液中的缺點，最終導致鎂在鋼中的收得率較低。專利《鋁鎂鐵合金脫氧劑》(申請號CN03133368. O,公開號CN1456689)公開了一種含鎂脫氧劑，其化學成分(重量％ )為鎂5% 20%，A1 :40% 95%，余量為Fe。有益效果是將鋁、鎂、鐵一起制成合金后，可以直接加入到鋼液中，制備成本低又易于生產，同時又具有很強的脫氧能力，既提高了鋼材質量，又提高了經濟效益。但是，該脫氧劑加入到鋼液后同樣存在氣化后的鎂蒸汽只有很少量溶解到鋼液中的缺點，不能有效的將鎂加入到鋼液內部，最終導致鎂在鋼中的收得率較低。如上所述，現有含鎂脫氧劑的制作和使用過程都存在一定的局限性。

發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術存在的不足，提供一種在RH處理過程中，利用真空及高溫條件，反應生成鎂，直接對鋼液進行脫氧的含氧化鎂及還原劑的脫氧劑及其生產方法和使用方法。本發明鎂脫氧劑主要由氧化鎂粉和碳粉所組成，其含量重量百分比為70% 80%的氧化鎂粉，20% 30%的碳粉。本發明還原劑采用碳粉，不采用強還原劑如A1，是為了保證加入真空室的脫氧劑不發生瞬間反應，而導致被還原出的鎂不能進入到鋼液中即蒸發掉。為增強脫氧效果，本發明鎂脫氧劑中還含有一定量的鎳粉，其含量不大于氧化鎂粉和碳粉總重量的20%。脫氧劑中加入鎳粉，是為了保證脫氧劑加入到鋼液中在其周圍出現富鎳鋼液，提高鎂的溶解度，還可以提高脫氧劑比重，使其易于進入鋼液。在RH真空室內的高溫及真空條件下，碳可以將氧化鎂還原為鎂，通過增加RH內鋼液循環流量，脫氧劑顆 粒由下降管上方的漩渦被卷入鋼液，并隨鋼液進入鋼包中。這樣，可顯著提高鎂的收得率。本發明所述的氧化鎂粉、碳粉和鎳粉的粒度為120 400目，以利于氧化鎂粉、碳粉和鎳粉均勻分散，粒度過小，則會增加加工成本。本發明所述氧化鎂粉、碳粉和鎳粉的純度應大于98%。這有利于反應進行和降低雜質污染鋼液。本發明鎂脫氧劑的生產方法包括以下步驟(I)按所述重量百分比稱取滿足粒度和純度要求的氧化鎂粉、碳粉和鎳粉；(2)將原料粉末與粘結劑在混料機中混合2 4小時，以保證充分混勻，又避免人力、物力消耗；(3)用對輥壓力機壓制成塊，壓塊粒徑為10 30mm ； (4)將壓制好的塊進行破碎，篩選出粒徑為3 5mm的顆粒作為成品脫氧劑，粒徑太小容易被吸入RH排氣系統，太大不易被卷入到鋼液內部；(5)將篩選出的成品脫氧劑烘干、包裝待用，烘干溫度在130 160°C之間，烘干時間為2 4小時，使有機成分快速揮發，同時排出微量水分。本發明鎂脫氧劑生產方法所使用的粘結劑為羧甲基纖維素，加入量為物料總量的
1% 4%。本發明鎂脫氧劑的使用方法包括以下步驟(I)將脫氧劑加入到RH料倉；(2) RH處理過程中，分2 5批次，通過合金溜槽將脫氧劑加入真空室，以保證脫氧劑均勻被卷入鋼中，分批加脫氧劑時，待前一批料反應結束后，再加入后一批料，脫氧劑的加入量為每噸鋼2 5kg，在加第一批料的同時，將提升氬氣的流量控制在130 150NM3/h，以保證脫氧劑均勻地由下降管進入鋼包；(3)加入脫氧劑后，循環時間控制在6 8min，以保證脫氧劑與鋼液充分反應。本發明的基本思想在于采用能耗低、鎂收得率高、易于加工、污染小的制作方法，生產一種復合脫氧劑。在大氣壓條件下，氧化鎂和碳反應進行所需溫度在1800°C以上，而在真空條件下，在1200°C以上，氧化鎂和碳就可以進行反應，生成金屬鎂和一氧化碳。可見氧化鎂在真空中還原具有很大的優越性。本發明也正是利用這一特點，開發了一種脫氧劑及其加入方法，從而保證將鎂加入到鋼液中。本發明脫氧劑制造成本低、工藝簡單、不污染環境，采用本發明技術可有效利用鎂對鋼液進行深脫氧，且使用安全，在對鋼液進行深脫氧的同時，還可改善夾雜物的性質和形態。
具體實施例方式下面通過實施例對本發明作進一步的說明。實施例I :(I)按以下的重量百分比稱量出以下原料氧化鎂粉70%，碳粉30%，鎳粉含量為氧化鎂粉和碳粉總重量的10%，所述氧化鎂粉、碳粉和鎳粉的粒度為120目；(2)將原料粉末與粘結劑在混料機中進行機械混合，混合時間為2. 5小時，粘結劑為羧甲基纖維素，加入量占物料總量的2% ；(3)采用對棍壓力機壓制成塊,對棍壓力機的壓力600Kg/cm2,塊體粒徑為IOmm ； (4)對壓制好的壓塊進行破碎，篩選出粒徑為3-5_顆粒作為成品脫氧劑；(5)對篩選出的產品烘干、包裝后待用。烘干溫度為150°C，烘干時間為2小時。實施例2 (I)按以下的重量百分比稱量出以下原料氧化鎂粉80%，碳粉20%，鎳粉含量為氧化鎂粉和碳粉總重量的15%，所述氧化鎂粉、碳粉和鎳粉的粒度200目；(2)將原料粉末與粘結劑在混料機中進行機械混合，混合時間為3小時，粘結劑為羧甲基纖維素，加入量占總物料總量的3% ；(3)采用對棍壓力機壓制成塊,對棍壓力機的壓力600Kg/cm2,塊體粒徑為20mm ；(4)對壓制好的壓塊進行破碎，篩選出粒徑為3-5_顆粒作為成品脫氧劑；(5)對篩選出的產品烘干、包裝后待用，烘干溫度為135°C，烘干時間為2. 5小時。實施例3 (I)按以下的重量百分比稱量出以下原料氧化鎂粉70%，碳粉30%，所述氧化鎂粉和碳粉的粒度270目；(2)將原料粉末與粘結劑在混料機中進行機械混合，混合時間為3. 5小時，粘結劑為羧甲基纖維素，加入量占總物料總量的3. 5% ；(3)采用對輥壓力機壓制成塊，對輥壓力機的壓力750Kg/cm2，塊體粒徑為30mm ；(4)對壓制好的壓塊進行破碎，篩選出粒徑為3-5_顆粒作為成品脫氧劑；(5)對篩選出的產品烘干、包裝后待用。烘干溫度為145°C，烘干時間為3小時。實施例4 (I)按以下的重量百分比稱量出以下原料氧化鎂粉80%，碳粉20%，所述氧化鎂粉和碳粉的粒度325目；(2)將原料粉末與粘結劑在混料機中進行機械混合，混合時間為3. 7小時，粘結劑為羧甲基纖維素，加入量占總物料總量的3. 9% ；(3)采用對輥壓力機壓制成塊，對輥壓力機的壓力730Kg/cm2，塊體粒徑為25mm ；(4)對壓制好的壓塊進行破碎，篩選出粒徑為3-5_顆粒作為成品脫氧劑；(5)對篩選出的產品烘干、包裝后待用，烘干溫度為140°C，烘干時間為4小時。在RH處理過程中將上述實施例的脫氧劑加入到鋼中，RH操作工藝及使用結果見下表
權利要求
1.一種鎂脫氧劑，其特征在于主要由氧化鎂粉和碳粉所組成，其含量重量百分比為70 % 80 %的氧化鎂粉，20 % 30 %的碳粉。
2.根據權利要求I所述的鎂脫氧劑，其特征在于所述氧化鎂粉和碳粉的粒度為120 400目；所述氧化鎂粉和碳粉的純度大于98%。
3.根據權利要求I或2所述的鎂脫氧劑，其特征在于還含有鎳粉，其含量小于氧化鎂粉和碳粉總重量的20%。
4.根據權利要求3所述的鎂脫氧劑，其特征在于所述鎳粉的粒度為120 400目；所述鎳粉的純度大于98%。
5.一種權利要求1、2、3或4所述鎂脫氧劑的生產方法，其特征在于包括以下步驟(I)按配比稱取滿足粒度和純度要求的氧化鎂粉、碳粉和鎳粉；(2)將原料粉末與粘結劑在混料機中混合2 4小時；(3)用對輥壓力機壓制成塊，再將壓制好的塊進行破碎，篩選出粒徑為3 5_的顆粒進行烘干后包裝待用。
6.根據權利要求5所述鎂脫氧劑的生產方法，其特征在于所述的粘結劑為羧甲基纖維素，其加入量為總物料總量的I % 4%。
7.根據權利要求5或6所述鎂脫氧劑的生產方法，其特征在于所述烘干的溫度為130 160°C，烘干時間為2 4小時。
8.—種權利要求1、2、3或4所述鎂脫氧劑的使用方法，其特征在于包括以下步驟(I)將脫氧劑加入到RH料倉；(2) RH處理過程中，分2 5批次，通過合金溜槽將脫氧劑加入真空室，脫氧劑的加入量為每噸鋼2 5kg，在加第一批料的同時，將提升氬氣的流量控制在130 150NM3/h ； (3)加入脫氧劑后，循環時間控制在6 8min。
全文摘要
本發明提供一種鎂脫氧劑及其生產方法和使用方法，該鎂脫氧劑主要由70％～80％的氧化鎂粉和20％～30％的碳粉所組成。其生產方法包括(1)按配比稱取氧化鎂粉、碳粉和鎳粉；(2)將原料粉末與粘結劑在混料機中混合2～4小時；(3)壓制成塊后再進行破碎，篩選出粒徑3～5mm的顆粒進行烘干后包裝待用。其使用方法包括(1)將脫氧劑加入到RH料倉；(2)分2～5批次加入真空室，加入量為每噸鋼2～5kg，并將提升氬氣的流量控制在130～150NM3/h；(3)加入脫氧劑后，循環時間控制在6～8min。本發明鎂脫氧劑制造成本低、工藝簡單、無污染，采用本發明可有效對鋼液進行深脫氧，且使用安全，鎂收得率高，同時還可改善夾雜物的性質和形態。
文檔編號C21C7/06GK102952922SQ201110242068
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月19日 優先權日2011年8月19日
發明者尚德禮, 呂春風, 康磊, 廖相巍, 林洋, 常桂華 申請人:鞍鋼股份有限公司