專利名稱：一種用高磷錳礦冶煉錳基含釩的MnAlV合金及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用高磷錳礦冶煉錳基含釩的MnAlV合金及其制備方法。該合金可用于低溫用鋼、耐磨鋼、重軌鋼、輸油管、汽車用鋼等鋼液脫氧與合金化。
背景技術(shù)：
在2008年以來全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)疲軟和鐵礦石價(jià)格不斷上漲的背景下，我國鋼鐵行業(yè)面臨著成本上升與需求減緩等多重壓力，為保證我國鋼鐵行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展，國家提出了調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，淘汰落后產(chǎn)能等措施，鋼鐵企業(yè)因此開始注重低碳、低能耗，高附加值生產(chǎn)，同時(shí)我國錳礦品位低，能耗高，在國際市場(chǎng)處處受制于人，急需進(jìn)行產(chǎn)業(yè)革新。近年來我國化工、石油、軌道交通以及汽車制造業(yè)的快速發(fā)展，用于化工機(jī)械，石油管線，軌道鋼、汽車鍛造部件等領(lǐng)域的鋼材需求逐年增加，為我國鋼鐵企業(yè)的發(fā)展提供了新的動(dòng)力。釩可起到細(xì)化晶粒、沉淀強(qiáng)化的作用，能改善合金的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和碳化物形態(tài)，使鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、耐熱性、冷加工性明顯提高。為不斷優(yōu)化釩鋼冶煉工藝，提高釩鋼產(chǎn)能和品質(zhì)，科技工作者發(fā)明了鋁釩中間合金，用于鋼液的脫氧、去夾雜與合金化。但鋁釩中間合金制備過程中出現(xiàn)的鋁元素收得率低，合金在儲(chǔ)存中容易時(shí)效粉化等一系列問題嚴(yán)重制約此類合金的工業(yè)實(shí)用。近年來公開的發(fā)明專利大多只注重于在鋁釩中間合金中添加多種合金化元素，如中國專利CN1^9332A與CN101195887公布的鋁釩中間合金，都添加了除釩以外的其他合金化元素，釩含量高達(dá)40%以上，但這兩個(gè)專利都是以單一鋁作為脫氧元素，這樣就大大降低了合金的脫氧效果，同時(shí)由于釩亦具有很好的脫氧能力，因此脫氧反應(yīng)過程中，當(dāng)鋁含量較低時(shí)，鋼液中未能與鋁結(jié)合反應(yīng)的氧原子會(huì)消耗釩等合金化元素， 必將造成釩等貴金屬的浪費(fèi)，不利于資源的有效利用。中國專利CN1548562A公布了一種稀土鋁錳釩鐵合金及其制備方法，其鋁含量到達(dá)了 50% 60%，同時(shí)加入錳元素和稀土元素，錳與釩共同作用可提高鋼材的強(qiáng)度，耐磨性，降低鋼材低溫臨界溫度，也可提高單一鋁元素的脫氧能力，脫氧后的夾雜容易聚集長大，稀土元素的加入也使得合金化效果更加優(yōu)良；但其主要合金化元素釩含量小于5%，錳含量也低于15%，而錳元素的加入容易導(dǎo)致合金時(shí)效粉化的問題也沒有得到解決；鋁含量高，大量鋁錠的加入時(shí)未考慮鋁錠的恰當(dāng)尺寸以及入爐時(shí)間，將造成鋁熔化時(shí)間過長，鋁熔化后長時(shí)間處于高溫環(huán)境下，造成鋁的嚴(yán)重?zé)龘p，鋁的收得率低。因此，目前急需一種鋁含量高，釩含量高且不易粉化的，具有較強(qiáng)鋼液脫氧能力、 良好合金化效果的錳基含釩的MnAlV合金。

發(fā)明內(nèi)容
基于現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本發(fā)明目的是提供一種用于鋼液脫氧能力強(qiáng)、合金化效果好，釩含量高且不易粉化的一種錳基含釩的MnAlV合金。本發(fā)明的另一目的是提供一種利用高磷錳礦冶煉錳基含釩的MnAlV合金的方法。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，采取以下技術(shù)方案
一種用高磷錳礦冶煉錳基含釩的MnAlV合金，其特征在于，所述合金中各化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為Mn30% 50%，A120% 40%，SilO % 20%，Vl % 10%， P^o. 08%，余量為狗以及其它雜質(zhì)元素。一種用高磷錳礦冶煉錳基含釩的MnAlV合金的方法，其特征在于，該合金熔煉采取“電爐+感應(yīng)爐”雙聯(lián)法冶煉技術(shù)，具體包括如下步驟步驟(一)制備硅錳合金母液將制備硅錳合金母液的各原料放入電爐中，爐渣堿度0. 5 1. 0，冶煉溫度 1550°C 1650°C，冶煉時(shí)間180 240分鐘，制得硅錳合金母液；所述制備硅錳合金母液的各原料的質(zhì)量百分配比為混合錳礦60% -75%，硅石10% 15%，石灰石5% 10%，白云石 5%，焦炭+蘭炭7% 15%。所述混合錳礦為高磷錳礦50% 80%，富錳渣 20% 50% ；步驟(二)感應(yīng)爐脫磷與合金化制備過程A 脫磷將步驟(一)得到的硅錳合金母液除渣后，在感應(yīng)爐中加入脫磷劑中的廢鋁屑，待廢鋁屑完全熔化進(jìn)入合金液后；加入脫磷劑中的其它組分，與合金母液反應(yīng)5 10分鐘；所述碳化鈣、氧化鈣和氟化鈣的用量為各自量的10% 70% ；B 待步驟A完成后進(jìn)行除渣，加入脫磷劑中剩余的氧化鈣、氟化鈣和碳化鈣，充分反應(yīng)5 10分鐘后二次除渣；C 待步驟B完成后，依次加入造渣劑和釩鐵，熔煉溫度為1600°C 1750°C，熔煉時(shí)間為10 20分鐘；D 待步驟C釩鐵完全熔化后，加入純鋁塊；E 待步驟D加入的純鋁塊充分熔煉時(shí)間5 8分鐘后，鎮(zhèn)靜3分鐘，扒渣，澆注到銅模或砂模；步驟(二)的原料中，硅錳合金母液45 % 78 %，純鋁塊20 % 40 %，釩鐵2 % 15% ；脫磷劑為合金母液的3% 10%，所述脫磷劑包括廢鋁屑、碳化鈣、氧化鈣和氟化鈣；造渣劑用量為原料總質(zhì)量的3% 10%，所述造渣劑為氧化鈣、氧化鎂、氧化硅和氟化鈣等中的兩種或多種；步驟(三)冷卻處理將經(jīng)過步驟(二)制備的合金自然空冷到1300°C，噴水霧快速凝固到550°C 600°C左右，然后自然凝固，得到MnAlV合金。所述高磷錳礦化學(xué)成分 ；35%，Si0218% 22%，Ρ/Μη彡0. 007，余量為鐵及其它雜質(zhì)元素；所述富錳渣化學(xué)成分1^35 % 46 %，SiO2 20 % 23 %，F(xiàn)el % 2 %， P0. 014% 0. 020%, SO. 1. 0%，余量為 Cao、MgO、Al2O3 及其他雜質(zhì)元素；所述燃料焦炭+蘭炭中蘭炭占燃料中的30% -50% ；所述脫磷劑包括廢鋁屑，碳化鈣，氧化鈣，氟化鈣，各成分的質(zhì)量百分配比為廢鋁屑5% 12%、碳化鈣50% 60%、氧化鈣20% 25%、氟化鈣5% 25% ；所述造渣劑為氧化鈣、氧化鎂、氧化硅和氟化鈣等中的兩種或多種，各成分的質(zhì)量百分配比為氧化鈣 40% 70%、氧化鎂15% 20%、氧化硅15% 30%、氟化鈣5% 30%。所述脫磷劑中的廢鋁屑需做清潔處理后200°C干燥2小時(shí)；所述脫磷劑、造渣劑中的碳化鈣，氧化鈣，氧化鎂，氟化鈣粒度< 3mm ；所述釩鐵破碎處理至粒度< IOmm ；所述純鋁塊根據(jù)感應(yīng)爐容量切割成所需尺寸，不同坩堝容量所對(duì)應(yīng)的鋁塊尺寸見表1。表1感應(yīng)爐坩堝容量對(duì)應(yīng)的鋁塊參考尺寸/mm
權(quán)利要求
1.一種用高磷錳礦冶煉的錳基含釩MnAlV合金，其特征在于，所述合金中各化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為Mn30% 50%，A120% 40%，Sil0% 20%， 10%， P^o. 08%，余量為狗以及其它雜質(zhì)元素。
2.一種用高磷錳礦冶煉權(quán)利要求1所述的錳基含釩MnAlV合金的方法，其特征在于，所述合金熔煉采取“電爐+感應(yīng)爐”雙聯(lián)法冶煉技術(shù)，具體包括如下步驟步驟(一)制備硅錳合金母液；將制備硅錳合金母液的各原料放入電爐中，爐渣堿度0. 5 1. 0，冶煉溫度1550°C 1650°C，冶煉時(shí)間180 240分鐘，制得硅錳合金母液；所述制備硅錳合金母液的各原料的質(zhì)量百分配比為混合錳礦6 0 % - 7 5 %，硅石 10% 15%，石灰石5% 10%，白云石 5%，焦炭+蘭炭7% 15% ；所述混合錳礦為高磷錳礦50% 80%，富錳渣20% 50% ；步驟(二)感應(yīng)爐脫磷與合金化；制備過程:A 脫磷將步驟(一)得到的硅錳合金母液除渣后，在感應(yīng)爐中加入脫磷劑中的廢鋁屑，待廢鋁屑完全熔化進(jìn)入合金液后，加入脫磷劑中的氧化鈣、氟化鈣和碳化鈣，與合金母液反應(yīng)5 10分鐘；所述氧化鈣、氟化鈣和碳化鈣的用量為各自量的10% 70% ；B 待步驟A完成后進(jìn)行除渣，加入脫磷劑中剩余的氧化鈣、氟化鈣和碳化鈣，充分反應(yīng) 5-10分鐘后二次除渣；C 待步驟B完成后，依次加入造渣劑和釩鐵，熔煉溫度為1600°C 1750°C，熔煉時(shí)間為 10 20分鐘；D 待步驟C釩鐵完全熔化后，加入純鋁塊；E 待步驟D加入的純鋁塊充分熔煉時(shí)間5 8分鐘后，鎮(zhèn)靜3分鐘，扒渣，澆注到銅?；蛏澳?；步驟(二)的原料中，硅錳合金母液45 % 78 %，純鋁塊20 % 40 %，釩鐵2 % 15% ；脫磷劑為合金母液的3% 10%，所述脫磷劑包括廢鋁屑、氧化鈣、氟化鈣和碳化鈣；造渣劑用量為原料總質(zhì)量的3% 10%，所述造渣劑為氧化鈣、氧化鎂、氧化硅和氟化鈣等中的兩種或多種；步驟(三)冷卻處理將經(jīng)過步驟(二)制備的合金自然空冷到1300°C，噴水霧快速凝固到550°C 600°C， 然后自然凝固，得到MnAlV合金。
3.如權(quán)利要求2所述的冶煉錳基含釩MnAlV合金的方法，其特征在于，所述錳礦為高磷錳礦，其化學(xué)成分為Tfc16 % ；35 %，Si0218 % 22 %，Ρ/Μη彡0. 007，余量為鐵及其它雜質(zhì)元素；所述富錳渣化學(xué)成分 46%， 23%，F(xiàn)el% 2%，P0. 014% 0. 020%, SO. 1.0%，余量為Cao、Mg0、A1203及其他雜質(zhì)元素。
4.如權(quán)利要求2所述的冶煉錳基含釩MnAlV合金的方法，其特征在于，所述脫磷劑中各成分的質(zhì)量配比為廢鋁屑5 % 12 %、碳化鈣50 % 60 %、氧化鈣20 % 25 %、氟化鈣 5% 25%;所述造渣劑中各成分的質(zhì)量配比為氧化鈣40% 70%、氧化鎂15% 20%、氧化硅15% 30%、氟化鈣5% 30%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用高磷錳礦冶煉錳基含釩的MnAlV合金及其方法。所述MnAlV合金中各化學(xué)成分的質(zhì)量百分含量為Mn30％～50％，Al20％～40％，Si10％～20％，V1％～10％，P≤0.08％，余量為Fe以及其它雜質(zhì)元素。所述合金冶煉所需的主要原料包括高磷錳礦、富錳渣、焦炭、蘭炭、硅石、釩鐵、純鋁，以及相應(yīng)的脫磷劑和造渣劑；冶煉的過程為先根據(jù)設(shè)計(jì)的合金成分要求，按單位重量的合金所需原料稱取各種原料量；再按照硅錳合金母液熔煉、脫磷與合金化、澆鑄冷卻的工藝順序進(jìn)行合金熔煉。本發(fā)明方法冶煉的合金鋁含量高、釩含量高，磷含量低；可在各種氣候條件下存儲(chǔ)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不粉化；能改善合金的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和碳化物形態(tài)，提高鋼材的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、耐熱性、冷加工性的性能。
文檔編號(hào)C22C30/00GK102230115SQ20111016785
公開日2011年11月2日 申請(qǐng)日期2011年6月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月21日
發(fā)明者朱子宗, 沈勇玲, 謝澤偉 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)