专利名称：钙基三元合金的制作方法
本产品属碱土金属合金，作钢铁连铸时的燃烧发热材料用，还可作复合脱氧剂，用于炉外精炼。
在现有的连铸生产中，广为采用一种不用加热的冷中间包。为提高开浇成功率，保证钢水不致于在开始流经浇口时冷凝而堵塞浇口，在开浇前，将Si-Ca合金粉洒在中间包的塞棒根部周围附近，开浇时钢水将Si-Ca粉引燃，提高浇口的温度，使开始容易冷凝的钢水保持较好的流动性。其不足之处在于(1)Si-Ca粉完全是分散粉末状，泼洒分散，燃烧不集中，燃烧过程中烟尘大；(2)每次用量大，成本高；(3)发热量低，引燃后持续时间短(3～5秒钟)。
后来用Mg-Al环或Mg-Al合金.其主要缺点是(1)燃烧时光辐射太强，对眼睛刺激太大；(2)熔点燃点低；(3)需要人工套环，操作条件恶劣。针对前二项的缺点，我们搞了Ca-Al环，已申请专利，并授权；(申请号93110941.8，发明名称为钙-铝引流环生产工艺)。但是第三项缺点仍末克服，且(1)Ca-Al环系压制而成，未合金化，存在单质Ca与单质Al，Al粉易于集中，而在炼钢时，不希望水口处出现这种成“团”的单质Al，从对水口结瘤分析来看，Ca/Al比的改变，对水口结瘤影响很大；(2)熔点、燃点低。
据此我们又试验了与本产品成份相近的Ca-Al合金块，其缺点在于(1)比重小，与钢水无“亲和力”，收得率低；(2)反应激烈；(3)熔点、燃点低。
本产品的首要目的是提供一种发热剂，而不需要工人冒着高温去套环，该发热剂既具备上述各发热剂的优点，又尽可能克服他们的缺点。
本产品的第二个目的在于提供一种不含Si(有的钢种对Si要求严格)、其它不利杂质也极少的合金。
本产品的第三个目的在于发热剂密度尽可能大时，与钢水有“亲和力”，容易在钢水中“燃烧”，收得率高，燃烧集中，持续时间长，燃点适合钢铁连铸要求。
用于连铸发热剂的成份为，Ca50～70％，Al25～40％，Fe5～12％，杂质含量不大于1％。
本产品以金属钙为基，钙是炼钢中使用广泛的洁净剂，脱氧脱硫效果都很好，配以燃烧时发热量很大的铝，为燃烧时提供了有效的发热值。铝还是一种有效的脱氧剂，其脱氧能力比Si、Mn大得多，一般用于终脱氧。所以用在炼钢中间包的水口处是适宜的。加入铁的目的是(1)提高合金密度，提高合金与钢水之间的“亲和力”，使之尽可能在钢水内部“燃烧”；(2)提高熔点燃点，让铁在合金中起“滞燃剂”的作用，避免钢水末到，已全部“烧光”；(3)调节和抑制反应的激烈程度。因钙铝合金在钢水中反应太剧烈，加铁是用来抑制其剧烈程度，使之平稳一些；(4)加铁不引入与炼钢无关的杂质，同时，铁在水口处生成FeO·Al2O3放出热量，FeO的生成对降低渣的粘度、促进渣与钢水的分离、提高钢的质量有促进作用。
用作复合脱氧剂的成份为Ca10～80％，Al10～80％，Fe5～50％。
该产品呈Φ2～20mm不规则形状。每包0.5Kg，内用牛皮纸袋、外用聚乙烯袋包装。每10Kg和每100Kg再衬一聚乙烯袋包装，充氩，密封包装于200升的铁皮包装桶内。小袋子内层用牛皮纸袋为的是滞燃，且不带进氢元素而影响钢水质量。多层密封是避免吸氧，因为该产品吸氧能力特别强。
该产品的破碎不能用铁器，而只能用非铁工具。
该产品破碎后可作包芯线，用作炉外精炼的复合脱氧剂。
连铸时每次用2包该产品，用于水口处代替原来的Si-Ca粉。并与相近组分的Ca-Al合金做了对照试验。该产品用量少、发热量大、持续时间长(1分钟以上)，能“提高”钢液温度20℃左右。且不含Si，而使钢材符合出口标准。投入简便，无强光辐射。
对于Ca含量的选定，取决于Ca/Al比，在水口处，Ca/Al比不同，将形成不同形式的CaO·Al2O3产物。由水口结瘤处的分析可知，结瘤的主要成份是CaO·6Al2O3，此成分的熔点在1700℃以上。当Ca/Al比小于0.09时极易结瘤，加大Ca/Al比，钢液的流动性将得以改善。由钢渣相图可知，形成12CaO·7Al2O3时，其熔点很低，流动性很好。有结瘤时，也可以通过加Ca而使结瘤转化。选定Ca为60％考虑了钢水用铝线脱氧的残铝量和钙本身的损失，钙铝组分在相图中的位置等因素。
Al含量选定在30～36％，是因为Al小于24％时，燃烧持续时间过短，Al太高，将使Ca/Al比例在水口处失调，水口处不希望Al太高。
Fe含量选定在5％～9％，主要是考虑既要用Fe来提高发热剂的密度，但又不能使发热剂的发热量受到太大的损失。但是作为复合脱氧剂的铁含量要大大提高，以起保护Ca的作用，提高Ca的收得率，同时使反应平稳。
当选用Ca30％，Al40％，Fe30％构成合金作复合脱氧剂时，用于炉外精炼，可代替铝线脱氧，且能防止铝在钢水中的副作用。
权利要求
1.一种钙基三元合金，其特征在于该三元合金由钙、铝、铁组成；可在钢铁连铸中作发热剂使用，也可在炉外精炼时作复合脱氧剂使用。
2.根据权利要求1所述的钙基三元合金，其特征在于，所述的钙、铝、铁在钢铁连铸中作发热剂时的重量比含量为Ca50～70％，Al25～40％，Fe5～12％。
3.根据权利要求1所述的钙基三元合金，其特征在于，所述的钙、铝、铁在炉外精炼时，作复合脱氧剂的重量比含量为Ca10～80％，Al10～80％，Fe5～50％。
4.根据权利要求1或2或3所述的钙基三元合金，其特征在于所述的合金产品具有不规则的块状、粉状，也可做成包芯线状。
全文摘要
本发明是一种用于钢铁连铸时作发热剂的材料,它由钙、铝、铁用典型的直接熔合法生产,呈一种三元钙基合金。该连铸发热剂主要成分(重量)为Ca:50～70%;Al:25～40%;Fe:5～12%;杂质含量很低。在钢铁连铸中,将其投入中间包水口处,能迅速加热钢水,增加钢水流动性,保证钢铁连铸正常进行,提高连铸开浇成功率,使用简便,效果显著。将该合金的钙、铝、铁的含量改变时,可作复合脱氧剂,用于炉外精炼。
文档编号B22D11/10GK1172861SQ9611111
公开日1998年2月11日 申请日期1996年8月3日 优先权日1996年8月3日
发明者张自明, 李建强, 陈碧莲, 钱友志, 邹宏, 蔺宝云, 曹增志, 叶贵勤, 韦纪明 申请人:国营建中化工总公司