专利名称：镍镁脱氧压块及其制备方法
技术领域：
本发明涉及钢铁冶炼技术领域，涉及一种炼钢脱氧剂，具体是一种镍镁脱氧压块及其制备方法。
背景技术：
随着用户对钢材质量要求越来越严格，为能适应高强度、高寿命、耐腐蚀、恶劣条件工作的需要，就必须大力提高钢水的纯净度。钢中总氧含量越低，非金属夹杂物数量越少、尺寸越小，分布越均勻，则钢的纯净度水平就越高，综合性能就越好，用途就越广泛，使用寿命就越长。镁具有较强的脱氧能力，镁对钢液脱氧具有很好的脱氧效果，其脱氧产物排除速度快，生成的夹杂物的性质和形态得到改善，夹杂物基本呈球形，尺寸细小且均勻分布在钢中。经镁处理的钢其强度、冲击韧性、耐疲劳、耐磨性和各向异性等力学性质得到明显改善。但是由于金属Mg在炼钢温度下的蒸汽压高达2. 038MPa，使得加镁的安全性和利用效率成为需要解决的问题。专利《铝镁铁系多元合金炼钢脱氧剂》(申请号200710158145. 4，公开号 CN101435008)公开了一种含镁脱氧剂，其化学成分(重量％)为铝30 35%，镁10 15%，硅1 5%，钙5 10%，锶5 10%，铈0. 1 2%，余量为Fe。发明的脱氧剂具有较强的脱氧能力，而且由于熔点低、比重大、对钢液有较强的穿透能力，有效地去除气体和改变非金属夹杂物，有助于钢质量的进一步提高。但是，该脱氧剂加入钢液后，由于镁的饱和蒸汽压高，气化后的镁蒸汽只有很少量溶解到钢液中，因此，该脱氧剂仍不能有效提高镁在钢液中的溶解度，最终导致镁的收得率不稳定。另外，合金中的镁含量较低，也较难发挥镁的强脱氧能力。专利《一种镁铝铁合金及其制备方法》(申请号2008102^501. 6，公开号 CN101418365)公开了一种含镁脱氧剂，其化学成分(重量％)为镁3 % 15 %，铝 30% 60%，其余为铁。该发明的脱氧剂制作过程是，先在感应炉的底部加入总铝量的 25% 35% ；然后镁锭全部放入感应炉内；再加入余下的65% 75%铝块，最后加入全部的金属铁或废钢。其特点是，不需要冶炼中间合金、缩短流程，直接生产镁铝铁合金，且不加任何保护渣，是通过合理布料、严格控制升温制度实现合金冶炼，便于生产。此种铁合金使用时，直接加入钢液中即可，加入之后，可把原来链状脱氧产物变成粒状脱氧产物，脱硫脱氧的效率更高。但是，该脱氧剂加入到钢液后同样存在气化后的镁蒸汽只有很少量溶解到钢液中缺点，因此，该脱氧剂仍不能有效提高镁在钢液中的溶解度，最终导致镁在钢中的收得率不稳定。同时也存在合金中镁含量低的缺点。专利《一种镍镁合金及其冶炼方法》(申请号200610(^拟48· 4，公开号CN 101096731A)公开了一种含镁脱氧剂，其化学成分(重量％ )为镁8 49 %，Ni :49 91%, Fe 0 ~ 18%，杂质元素 Al，C, Si 和 Mn 的含量均 1. 0%。(Al% +C% +Si% +Mn% ) < 2. 5%。镁合金的冶炼方法，依次包括以下步骤备料、装料、送电、熔化、摇炉、合金化及浇注工序。该发明可以适用于冶炼镁含量在8-49wt%范围的镍镁合金。该发明的脱氧剂
3显著提高了合金中的镁含量，并且，在脱氧剂加入到钢液后，由于合金中含有镍，因此，在合金周围会出现富镍的钢液，镁在富镍的钢液中具有较高的溶解度，可有效提高镁的收得率。 但是对于镍镁合金，由于镍的熔点达1452°C，镁的熔点只有650°C，且金属镁还具有蒸汽压高，不导磁(不感应)等特点，实际生产难度很大，冶炼时容易引发火灾、烟雾甚至爆炸，镁收得率极低，以及合金成分不稳定等缺点。另外该发明的合金镁含量也只达到了 49%，也不能充分发挥镁的脱氧能力。如上所述，传统含镁脱氧剂的制作和使用过程还存在一定局限性。
发明内容
本发明的目的是针对传统含镁脱氧剂的制作和使用过程存在局限性的问题，提出了一种镍镁脱氧压块及其制备方法，具有简化生产工艺，保证脱氧效果，提高使用安全性能，同时具备改善夹杂物的性质等优点。本发明的基本思想在于采用能耗低、镁收得率高、易于加工、污染小的制作方法， 生产一种含镁高的高效复合脱氧压块。该脱氧压块中的镍可有效提高镁在钢液中的溶解度，同时为避免高镁含量脱氧剂加入钢液时发生喷爆的危险，对其进行钝化处理可有效避免喷爆发生。本发明的化学成分为(重量百分比)10% 60%的镁粉，30% 80%的镍粉，其余为铁粉。本发明的制作工艺为(1)按以下的重量百分比称取原料镁粉10% 60%，镍粉30% 80%，其余为铁粉。(2)对镁粉进行钝化处理。(3)将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合。(4)采用对辊压力机压制成产品。(5)对压制好的产品烘干、包装、待用。本发明镁粉、镍粉和铁粉的粒度120 400目镁粉进行钝化处理工艺为选用浓度为5 8g/L的NH4F水溶液作为钝化液，将镁粉加入钝化液中，钝化温度为70 75°C，钝化处理时间为30 35min。经钝化处理后在物料颗粒表面形成厚度为1. 0 2. 0 μ m的钝化薄膜。本发明所用的粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占总物料总量的1 4%，混合时间为2 4小时。本发明的辊压力机的压力彡500Kg/cm2，产品粒径为5_30mm烘干温度在130°C 160°C，去除水分。本发明的工艺方法中步骤⑴所述镁粉、镍粉和铁粉的粒度大于120目，是为了有利于镁粉、镍粉和铁粉均勻分散。粒度小于400目，则是为了降低加工成本；脱氧压块中镁粉重量百分比为10% 60%，大于10%是为了保证脱氧剂中有足够的镁含量，易于脱氧。 而小于60%则是避免镁含量太高而引起脱氧剂加入钢液中发生喷爆现象。脱氧压块中镍粉重量百分比为30% 80%，是为了保证脱氧压块加入到钢液中在压块周围出现富镍钢液，提高镁的溶解度。脱氧压块中配加适量铁粉则是为了适当减弱镁与钢液剧烈反应；步骤
4(2)对镁粉进行钝化处理，是为抑制镁粉表面氧化以及在应用过程中的剧烈反应，其钝化处理方法是选用浓度为5 8g/L的NH4F水溶液作为钝化液，将镁粉加入钝化液中，钝化温度为70 75°C，钝化处理时间为30 35min。经钝化处理后在物料颗粒表面形成厚度为 1.0 2.0口111的钝化薄膜。步骤(3)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。粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占总物料总量的1 4%。步骤(4) 中，对辊压力机的压力彡500Kg/cm2，产品粒径为5-30mm。步骤(5)中，烘干温度在130 160°C之间，使有机成分快速挥发，同时排出微量水分，包装待用。本发明采用镁粉、镍粉和铁粉压块的形式，使镁的收得率达到100%，通常采用冶炼方法生产含镁脱氧合金的镁的收得率小于60 %，简化了生产其合金工艺，采用镁粉钝化处理及配加适量铁粉，脱氧剂加入到钢液后能有效避免因镁含量高而导致的喷爆现象，由于镍的添加可提高镁在钢中的溶解度，在对钢液进行深脱氧的同时，可改善夹杂物的性质和形态，可广泛应用于炼钢、铸造生产。
具体实施例方式下面介绍几个本发明的具体实施例实施例1 (1)按以下的重量百分比称量出以下原料镁粉60%，镍粉20%，其余为铁粉，所述镁粉、镍粉和铁粉的粒度均为120目。(2)对镁粉进行钝化处理。选用浓度为5g/L的NH4F水溶液作为钝化液，将镁粉加入钝化液中，钝化温度为71°C，钝化处理时间为30min。经钝化处理后在物料颗粒表面形成厚度为1. 0 2. 0 μ m的钝化薄膜。(3)将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合。混合时间为2. 5小时，粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占总物料总量的2%。(4)采用对辊压力机压制成产品。对辊压力机的压力600Kg/cm2，产品粒径为10mm。(5)对压制好的产品烘干、包装、待用。烘干温度在150°C。通过化学分析，所得脱氧压块成分为(重量百分比％ ) =Mg 58. 5%,Ni :19%,Fe 19%，其余为杂质。实施例2:(1)按以下的重量百分比称量出以下原料镁粉55%，镍粉25%，其余为铁粉，所述镁粉、镍粉和铁粉的粒度均为200目。(2)对镁粉进行钝化处理。选用浓度为6g/L的NH4F水溶液作为钝化液，将镁粉加入钝化液中，钝化温度为73°C，钝化处理时间为32min。经钝化处理后在物料颗粒表面形成厚度为1. 0 2. 0 μ m的钝化薄膜。(3)将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合。混合时间为3小时，粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占总物料总重量的3%。(4)采用对辊压力机压制成产品。对辊压力机的压力650Kg/cm2，产品粒径为20mm。(5)对压制好的产品烘干、包装、待用。烘干温度在135°C。通过化学分析，所得脱氧压块成分为(重量百分比％) =Mg 53. 2%, Ni :23.8%,
5Fe :18. 5%，其余为杂质。实施例3 (1)按以下的重量百分比称量出以下原料镁粉52%，镍粉33%，其余为铁粉，所述镁粉、镍粉和铁粉的粒度均为270目。(2)对镁粉进行钝化处理。选用浓度为8g/L的NH4F水溶液作为钝化液，将镁粉加入钝化液中，钝化温度为75°C，钝化处理时间为35min。经钝化处理后在物料颗粒表面形成厚度为1. 0 2. 0 μ m的钝化薄膜。(3)将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合。混合时间为3. 5小时，粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占总物料总量的3. 5%。(4)采用对辊压力机压制成产品。对辊压力机的压力750Kg/cm2，产品粒径为30mm。(5)对压制好的产品烘干、包装、待用。烘干温度在145°C。通过化学分析，所得脱氧压块成分为(重量百分比)Mg:50%，Ni :32%，Fe 14%，其余为杂质。
权利要求
1.一种镍镁脱氧压块，其特征在于化学成分，重量百分比为10% 60%的镁粉， 30% 80%的镍粉，其余为铁粉。
2.根据权利要求1所述的一种镍镁脱氧压块，其特征在于化学成分，重量百分比为 50 % 60 %的镁粉，30 % 45 %的镍粉，其余为铁粉。
3.—种权利要求1或2所述的镍镁脱氧压块的制备方法，其特征在于(1)按以下的重量百分比称取原料镁粉10% 60%，镍粉30% 80%，其余为铁粉；(2)对镁粉进行钝化处理；(3)将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合；(4)采用对辊压力机压制成产品；(5)对压制好的产品烘干、包装、待用。
4.根据权利要求3所述的镍镁脱氧压块的制备方法，其特征在于，所述的镁粉、镍粉和铁粉的粒度120 400目。
5.根据权利要求3所述的镍镁脱氧压块的制备方法，其特征在于，所述的镁粉进行钝化处理，选用浓度为5 8g/L的NH4F水溶液作为钝化液，将镁粉加入钝化液中，钝化温度为 70 75°C，钝化处理时间为30 35min，经钝化处理后在物料颗粒表面形成厚度为1. 0 2. Oym的钝化薄膜。
6.根据权利要求3所述的镍镁脱氧压块的制备方法，其特征在于，所述的粘结剂为羧甲基纤维素，加入量占总物料总量重量百分比的 4%，混合时间为2 4小时。
7.根据权利要求3所述的镍镁脱氧压块的制备方法，其特征在于，所述的辊压力机的压力彡500Kg/cm2，产品粒径为5-30mm，烘干温度为130°C 160°C，去除水分。
全文摘要
本发明公开一种镍镁脱氧压块及其制备方法，化学成分为(重量百分比)10％～60％的镁粉，30％～80％的镍粉，其余为铁粉。本发明的制备方法为对镁粉进行钝化处理，将原料粉末与粘结剂在混料机中进行机械混合，采用对辊压力机压制成产品。对压制好的产品烘干、包装、待用。本发明采用镁粉、镍粉和铁粉压块的形式，镁的收得率达到100％，简化生产其合金工艺，采用镁粉钝化处理及配加适量铁粉，脱氧剂加入到钢液后能有效避免因镁含量高而导致的喷爆现象，由于镍的添加可提高镁在钢中的溶解度，在对钢液进行深脱氧的同时，可改善夹杂物的性质和形态，可广泛应用于炼钢、铸造生产。
文档编号C21C7/06GK102399940SQ20101027644
公开日2012年4月4日 申请日期2010年9月7日 优先权日2010年9月7日
发明者尚德礼, 康磊, 廖相巍, 李德刚, 邓伟 申请人:鞍钢股份有限公司