專利名稱：一種低h、n、o元素含量的鋁鐵合金及其制備方法
技術領域：
本發明涉及冶金領域，特別涉及一種低H、N、0元素含量的鋁鐵合金及其制備方法。
背景技術：
隨著煉鋼技術的發展和產品質量要求的不斷提高，鋼廠可以把普通鋼的磷、硫含量降至比一般國標0. 04%)還低的0. 001%)水平，隨著磷、硫在鋼中的含量不斷下降， 氫、氮、氧對鋼的危害則愈加顯現出來，因此一些潔凈鋼要求全面降低鋼中的P、S及H、N、0 元素的含量，由于鋼中氫的含量過高易至裂，氮的含量過高易發脆，氧的含量與鋼中夾雜物的含量有緊密關系，因此在分析鋼的缺陷時，限制H、N、0元素的含量已形成業界共識并經過實踐驗證。而鋼中Η、Ν、0元素的含量的主要來源于廢鋼、鐵水、造渣劑等因素外還與鐵合金有著重要關系。目前，大部分鋼種的鋁鐵合金液脫氧采用鋁鐵合金脫氧劑，因此在鋁鐵合金生產過程中若不嚴格控制H、N、0的含量，煉鋼時就會帶入到鋁鐵合金液脫氧過程中，對鋁鐵合金液的冶煉造成不良影響，最終導致鋼材H、N、0含量超標，大大降低鋼材的質量。
發明內容
針對以上問題，本發明提供一種低H、N、0元素含量的鋁鐵合金及其制備方法，對鋁鐵合金的冶煉進行相應的改進，從而可大大降低冶煉后鋼材中H、N、0元素的含量，從而提高了鋼材的質量，為達此目的，本發明提供一種低H、N、0元素含量的鋁鐵合金，包括鋁和鐵，鋁的質量百分比為36-65%，鐵的質量百分比為33-6 ，所述鋁鐵合金中氫的質量百分比彡2PRn，氮的質量百分比彡80PRH，氧的質量百分比為彡20PRii。本專利所述鋁鐵合金具體制備過程步驟如下
1)、選用沒有油污的廢鋼和直接還原鐵按7:3在電爐內熔化成鋁鐵合金液；
2)、向步驟1形成的鋁鐵合金液中加入造渣劑進行精煉除氧，其中渣料加入量為 1. 5-1. SKg/噸鋁鐵合金液，通過計算機將精煉時間控制為20-30min，精煉溫度控制為 1400-1500°C，并將堿度R控制在2. 8-3. 1 ；
3)、向步驟2精煉后的鋁鐵合金液中加入充分預熱的鋁料進行混合；
4)、通過在冶金設備底部吹干燥的氬氣，使鋁鐵合金液內產生大量的氬氣氣泡，從而對合金液進行充分攪拌，以除去合金液內的氫、氮氣體和氧化物夾雜，并通過計算機將吹氬壓力控制為0. 15-0. 2Mpa，流量控制為30-50L/min，吹氬時間控制為10-20min，保溫靜置時間控制為10-20min，并根據鋁鐵合金液產生氣泡翻騰情況對吹氬壓力及流量進行相應的調整；
5)、采用連鑄澆注對鋁鐵合金進行澆注，當鋁鐵合金液在結晶器內采用熔渣表面覆蓋澆注，待鋁鐵合金液注入鑄模后，等待6秒或6秒以上至鋁鐵合金液完全凝固，再待冷卻至 3000C以下再進行相應的精整處理。
作為本發明制備步驟的進一步改進，所述步驟2精煉時間控制為25min，精煉溫度控制為1450°C，所述步驟4吹氬時間控制為lOmin，保溫靜置時間控制為lOmin，此處數值為本專利實施的最佳值，將時間溫度控制在該值可得到H、N、O元素含量最低的鋁鐵合金。本發明通過提供一種低H、N、O元素含量的鋁鐵合金及其制備方法，在現有鋁鐵合金冶金工藝的基礎上增加特定限定條件的工藝來除去鋁鐵合金液中H、N、O元素，并通過對工藝中的相關參數進行精確控制，從而得到該H、N、O元素的含量極低的鋁鐵合金，使得使用該鋁鐵合金的鋼材質量大大提高，且整個工藝簡單易于實施。
具體實施例方式以下結合實施例對發明做詳細的說明
本發明通過提供一種低H、N、O元素含量的鋁鐵合金及其制備方法，對鋁鐵合金的冶煉進行相應的改進，從而可大大提高冶煉后鋼材中H、N、O元素的含量，從而提高了鋼材的質量。作為本發明一種具體實施例，本發明提供一種低H、N、O元素含量的鋁鐵合金的制備過程，具體步驟如下
1)、選用沒有油污的廢鋼和直接還原鐵按7:3在電爐內熔化成鋁鐵合金液；
2)、向步驟1形成的鋁鐵合金液中加入造渣劑進行精煉除氧，其中渣料加入量為 1. SKg/噸鋁鐵合金液，通過計算機將精煉時間控制為20min，精煉溫度控制為1400°C，并將堿度R控制在2. 8，從而可大大去除鋁鐵合金液內氧元素含量，降低雜質含量；
3)、向步驟2精煉后的鋁鐵合金液中加入充分預熱的鋁料進行混合，必需確保鋁料充分預熱，以確保反應足夠充分，而不發生其他化學反應；
4)、通過在冶金設備底部吹干燥的氬氣，使鋁鐵合金液在冶金設備內產生大量氬氣氣泡，并對合金液進行充分攪拌，以除去鋁鐵合金液內的氫、氮等氣體及氧化物夾雜，并通過計算機將吹氬壓力控制為0. 15-0. 2Mpa，流量控制為30_50L/min，吹氬時間控制為lOmin， 保溫靜置時間控制為lOmin，并根據鋁鐵合金液產生氣泡翻騰情況對吹氬壓力及流量進行相應的調整，采用計算機對吹氬壓力、流量、吹氬時間和保溫靜置時間，從而能更為得到最好的吹氬效果；
5)、采用連鑄澆注鋁鐵合金液，在結晶器內合金液表面采用熔渣覆蓋，待合金液注入鑄模后，等待6秒或6秒以上至鋁鐵合金液完全凝固，等待時間需保證在6秒或6秒以上以確保鋁鐵合金液完全凝固，再待冷卻至300°C以下再進行相應的精整處理，冷卻溫度需要確保至300°C以下以使得精整處理的鋼材質量更好。作為本發明另一種具體實施例，本發明提供一種低H、N、O元素含量的鋁鐵合金的制備過程，具體步驟如下
1)、選用沒有油污的廢鋼和直接還原鐵按7:3在電爐內熔化成鋁鐵合金液；
2)、向步驟1形成的鋁鐵合金液中加入造渣劑進行精煉除氧，其中渣料加入量為 1. 5Kg/噸鋁鐵合金液，通過計算機將精煉時間控制為30min，精煉溫度控制為1500°C，并將堿度R控制在3. 1，從而可大大去除鋁鐵合金液內氧元素含量，降低雜質含量；
3)、向步驟2精煉后的鋁鐵合金液中加入充分預熱的鋁料進行混合，必需確保鋁料充分預熱，以確保反應足夠充分，而不發生其他化學反應；4)、通過在冶金設備底部吹干燥的氬氣，使鋁鐵合金液在冶金設備內產生大量氬氣氣泡，從而對合金液進行充分攪拌，以除去鋁鐵合金液內的氫、氮等氣體及氧化物夾雜，并通過計算機將吹氬壓力控制為0. 15-0. 2Mpa,流量控制為30-50L/min，吹氬時間控制為 20min，保溫靜置時間控制為20min，并根據鋁鐵合金液產生氣泡翻騰情況對吹氬壓力及流量進行相應的調整，采用計算機對吹氬壓力、流量、吹氬時間和保溫靜置時間，從而能更為得到最好的吹氬效果；
5)、采用連鑄澆注對鋁鐵合金液進行澆注，當鋁鐵合金液在結晶器內采用熔渣表面覆蓋澆注，待鋁鐵合金液注入鑄模后，等待6秒或6秒以上至鋁鐵合金液完全凝固，等待時間需保證在6秒或6秒以上以確保鋁鐵合金液完全凝固，再待冷卻至300°C以下再進行相應的精整處理，冷卻溫度需要確保至300°C以下以使得精整處理的鋼材質量更好。作為本發明最佳實施例，本發明提供一種低H、N、0元素含量的鋁鐵合金的制備過程，具體步驟如下
1)、選用沒有油污的廢鋼和直接還原鐵按7:3在電爐內熔化成鋁鐵合金液；
2)、向步驟1形成的鋁鐵合金液中加入造渣劑進行精煉除氧，其中渣料加入量為 1. 5Kg/噸鋁鐵合金液，通過計算機將精煉時間控制為25min，精煉溫度控制為1450°C，并將堿度R控制在3. 1，從而可大大去除鋁鐵合金液內氧元素含量，降低雜質含量；
3)、向步驟2精煉后的鋁鐵合金液中加入充分預熱的鋁料進行混合，必需確保鋁料充分預熱，以確保反應足夠充分，而不發生其他化學反應；
4)、通過在冶金設備底部吹干燥的氬氣，使鋁鐵合金液在冶金設備內產生大量氬氣氣泡，從而對合金液進行充分攪拌，以除去鋁鐵合金液內的氫、氮等氣體及氧化物夾雜，并通過計算機將吹氬壓力控制為0. 15-0. 2Mpa，流量控制為30-50L/min，吹氬時間控制為 15min，保溫靜置時間控制為15min，并根據鋁鐵合金液產生氣泡翻騰情況對吹氬壓力及流量進行相應的調整，采用計算機對吹氬壓力、流量、吹氬時間和保溫靜置時間，從而能更為得到最好的吹氬效果；
5)、采用連鑄澆注對鋁鐵合金液進行澆注，當鋁鐵合金液在結晶器內采用熔渣表面覆蓋澆注，待鋁鐵合金液注入鑄模后，等待6秒或6秒以上至鋁鐵合金液完全凝固，等待時間需保證在6秒或6秒以上以確保鋁鐵合金液完全凝固，再待冷卻至300°C以下再進行相應的精整處理，冷卻溫度需要確保至300°C以下以使得精整處理的鋼材質量更好。根據上述步驟可知本發明是在現有鋁鐵合金冶金工藝的基礎上增加特定限定條件的工藝來除去鋁鐵合金液中H、N、0元素，并通過對工藝中的相關參數進行精確控制，從而得到H、N、0元素的含量極低的鋁鐵合金，使得該鋼材的力學性能大大提高，且整個工藝簡單易于實施，具有極高的市場前景。根據上述步驟可得到本專利所述低H、N、0元素含量的鋁鐵合金，該合金中氫的重量百分比彡2PRii，氮的重量百分比彡80PRii，氧的重量百分比為彡20PPm,由于其H、N、0元素含量極低，因此檢查厚度小于40-100mm的低Η、Ν、0元素含量的鋁鐵合金鍛件具有如下性能指標
權利要求
1.一種低Η、Ν、0元素含量的鋁鐵合金，包括鋁和鐵，鋁的重量百分比為36-65%，鐵的重量百分比為33-62%，其特征在于所述鋁鐵合金中氫的重量百分比彡2PRii，氮的重量百分比彡80PRH，氧的重量百分比為彡20PRii。
2.制備如權利要求1所述的低Η、Ν、0元素含量的鋁鐵合金的方法，具體制備過程步驟如下，其特征在于1)、選用沒有油污的廢鋼和直接還原鐵按7:3在電爐內熔化成鋁鐵合金液；2)、向步驟1形成的鋁鐵合金液中加入造渣劑進行精煉除氧，其中渣料加入量為 1. 5-1. SKg/噸鋁鐵合金液，通過計算機將精煉時間控制為20-30min，精煉溫度控制為 1400-1500°C，并將堿度R控制在2. 8-3. 1 ；3)、向步驟2精煉后的鋁鐵合金液中加入充分預熱的鋁料進行混合；4)、通過在冶金設備底部吹干燥的氬氣，使鋁鐵合金液內產生大量的氬氣氣泡，從而對合金液進行充分攪拌，以除去合金液內的氫、氮氣體和氧化物夾雜，并通過計算機將吹氬壓力控制為0. 15-0. 2Mpa，流量控制為30-50L/min，吹氬時間控制為10-20min，保溫靜置時間控制為10-20min，并根據鋁鐵合金液產生氣泡翻騰情況對吹氬壓力及流量進行相應的調整；5)、采用連鑄澆注對鋁鐵合金進行澆注，當鋁鐵合金液在結晶器內采用熔渣表面覆蓋澆注，待鋁鐵合金液注入鑄模后，等待6秒或6秒以上至鋁鐵合金液完全凝固，再待冷卻至 3000C以下再進行相應的精整處理。
3.根據權利要求2所述的一種低Η、Ν、0元素含量的鋁鐵合金的制備方法，其特征在于 所述步驟2精煉時間控制為25min。
4.根據權利要求2所述的一種低Η、Ν、0元素含量的鋁鐵合金的制備方法，其特征在于 所述步驟2精煉溫度控制為1450°C。
5.根據權利要求2所述的一種低H、N、0元素含量的鋁鐵合金的制備方法，其特征在于所述步驟4吹氬時間控制為lOmin。
6.根據權利要求2所述的一種低Η、Ν、0元素含量的鋁鐵合金的制備方法，其特征在于 所述步驟4保溫靜置時間控制為lOmin。
全文摘要
一種低H、N、O元素含量的鋁鐵合金，包括鋁和鐵，鋁的重量百分比為36-65%，鐵的重量百分比為33-62%，所述鋁鐵合金中氫的重量百分比≤2PPm，氮的重量百分比≤80PPm，氧的重量百分比為≤20PPm。本發明通過提供一種低H、N、O元素含量的鋁鐵合金及其制備方法，在現有鋁鐵合金冶金工藝的基礎上增加特定限定條件的工藝來除去鋁鐵合金液中H、N、O元素，并通過對工藝中的相關參數進行精確控制，從而得到該H、N、O元素的含量極低的鋁鐵合金，使得該鋼材的力學性能大大提高，且整個工藝簡單易于實施，因此具有極高的市場前景。
文檔編號C22C1/06GK102352454SQ201110304739
公開日2012年2月15日 申請日期2011年10月10日 優先權日2011年8月31日
發明者林一飛, 梅平, 梅澤鋒 申請人:江蘇江南鐵合金有限公司