专利名称：钙铝脱氧剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种用于炼钢工艺中钢水脱氧使用的复合脱氧剂，主要涉及钙铝脱氧剂及其制备方法。
背景技术：
在炼钢工业中，降低钢中的氧含量并控制其氧化物夹杂的种类和形态是提高其质量的重要一环，在钢中氧的控制涉及从钢水冶炼到浇注的各工序，只有最优化的炼钢-精炼-连铸三位一体工艺流程才能满足低氧钢的生产要求。而其中的首要任务是改善脱氧，改变氧化物相的化学成分，使生成的氧化物的熔点等于或低于钢的固相温度且易于排除，其次是防止钢水二次氧化。
现有技术经历了Al-Fe脱氧、Al-Si-Mn脱氧、Al-Si-Ba脱氧、Al和Ca及CaC2、CaSi脱氧等几个阶段，但在低硅低碳钢种的生产冶炼中，按照现行的脱氧工艺，都存在浇注性能差，容易产生铸坯皮下气孔，没有很好的解决脱氧和浇注之间存在的问题。在现行工艺下，使用钢芯铝、铝锰铁脱氧时候，其生成物中Al2O3基夹杂含量过多，沾附在水口内壁上，引起水口堵塞，同时，一旦水口内沾附物被钢水冲掉，大量钢水随之涌出，引起结晶器液面起伏，使铸坯面产生缺陷。
发明内容
本发明的目的在于克服上述技术缺陷，提供一种钙铝脱氧剂及其制备方法。本发明具有强脱氧脱硫性能，并能在钢水中改善脱氧产物形态，生成多元渣系，促进脱氧产物上浮，易于排出，洁净钢液，同时明显减少浇注水口结瘤程度，改善钢的性能，提高钢的塑性。
本发明是通过下述技术方案实现的钙铝脱氧剂，其特征在于所述原料为石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体和含量为90％以上的金属铝，其重量份配比为20-50∶15-35；将CaO块体和金属铝冶炼后得到包含CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3成分在内的CaO基溶体后经冷却得到成品，其成品中化学成分含量为Ca5-35％，Al 5-50％，余量为Fe、α-CaSiO3、CaSiO3-2M，其成品与水的密度为3-4∶1。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量配比为5-15∶10-40。
将CaO块体和金属铝冶炼将CaO块体和金属铝放在中频感应炉中冶炼，中频感应炉包括炉壳，炉壳内设有盛装反应物的容器，所述炉壳和容器的上端均为敞口，所述炉壳与容器之间的炉壳内壁上设有导电感应圈，导电感应圈通过绝缘条与炉壳内壁壁固定连接。
所述容器为石墨坩锅或合金坩埚。
所述导电感应圈沿容器外壁由上至下呈螺旋状分布。
所述炉壳上部对称没有一对安装倒料轴的倒料轴孔，倒料轴通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
钙铝脱氧剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下①将石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体，余量为杂质；
②将上述①步骤中所得CaO块体粉碎至10-30mm的颗粒状；③将上述②步骤中所得CaO颗粒与含量为90％以上的金属铝放入中频感应炉，加入助溶剂，在常温、常压下对中频感应炉通电加热；④将中频感应炉通电升温至1000-1500℃，保温2-3小时，生成的基溶液体的成分为Ca、CaO、Al、CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3；⑤将上述④步骤所得的基溶液体在常温、常压下自然冷却至常温，凝固成块，得到成品。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量配比为5-15∶10-40。
所述中频感应炉为包括炉壳，炉壳内设有盛装反应物的容器，所述炉壳和容器的上端均为敞口，所述炉壳与容器之间的炉壳内壁上设有导电感应圈，导电感应圈通过绝缘条与炉壳内壁固定连接。
所述炉壳上部对称设有一对安装倒料轴的倒料轴孔，倒料轴通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
所述的α-CaSiO3是假硅灰石；所述的CaSiO3-2M是硅灰石。
图中标记
图1为本发明中中频感应炉的剖视结构示意图。
图中标记1为炉壳，2为容器，3为导电感应圈，4为绝缘条，5为倒料轴。
本发明的优点在于1、由于采用CaO为主体，使钙元素在炼钢温度下不会象金属钙或钙合金那样容易蒸发而降低利用率(金属钙的沸点为1484℃)，同时更容易加入钢水。
2、通过改变脱氧产物的组成夹杂物，从而改变钢水流动性，净化钢水，钙铝合金脱氧时能形成液态球形12CaO·7Al2O3·CaO·Al2O3·3CaO·Al2O3多元渣系产物，在炼钢条件下呈液态，脱氧产物上浮，易于排出，防止水口结瘤。
3、CaO在炼钢温度下不会分解，夹杂物中CaO含量可控，不影响钢的化学成分，不像喷CaSi那样需要增氮增硅。
4、充分利用发挥了钙、铝元素的强脱氧能力，脱氧程度可控，钢水浇注性能提高，大大降低气孔废品，并能提高中包连浇炉数，降低质量事故损失及中包耐材损失。
具体实施例方式
实施例1钙铝脱氧剂，所述原料为石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体和含量为90％以上的金属铝，其重量份配比为20∶15；将CaO块体和金属铝在中频感应炉中冶炼，得到包含CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3成分在内的CaO基溶体后经冷却得到成品，其成品中化学成分含量为Ca5％，Al 5％，余量为Fe、α-CaSiO3、CaSiO3-2M其成品与水的密度为3∶1。原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为5∶15。中频感应炉包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述容器2为石墨坩锅，也可以是合金坩埚。所述导电感应圈3沿容器2外壁由上至下呈螺旋状分布。所述炉壳1上部对称没有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
钙铝脱氧剂的制备方法，具体制备步骤如下①将石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体，余量为杂质；②将上述①步骤中所得CaO块体粉碎至10mm的颗粒状；③将上述②步骤中所得CaO颗粒与含量为90％以上的金属铝放入中频感应炉，加入助溶剂，在常温、常压下对中频感应炉通电加热；④将中频感应炉通电升温至1000℃，保温2小时，生成的基溶液体的成分为Ca、CaO、Al、CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3；⑤将上述④步骤所得的基溶液体在常温、常压下自然冷却至常温，凝固成块，得到成品。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为5∶15。所述中频感应炉为包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述炉壳1上部对称设有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。所述的α-CaSiO3是假硅灰石；所述的CaSiO3-2M是硅灰石。
实施例2钙铝脱氧剂，所述原料为石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体和含量为90％以上的金属铝，其重量份配比为50∶35；将CaO块体和金属铝在中频感应炉中冶炼，得到包含CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3成分在内的CaO基溶体后经冷却得到成品，其成品中化学成分含量为Ca35％，A50％，余量为Fe、α-CaSiO3、CaSiO3-2M，其成品与水的密度为4∶1。原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为10∶30。中频感应炉包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条与炉壳1内壁固定连接。所述容器2为石墨坩锅，也可以是合金坩埚。所述导电感应圈3沿容器2外壁由上至下呈螺旋状分布。所述炉壳1上部对称没有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
钙铝脱氧剂的制备方法，具体制备步骤如下①将石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体，余量为杂质；②将上述①步骤中所得CaO块体粉碎至30mm的颗粒状；③将上述②步骤中所得CaO颗粒与含量为90％以上的金属铝放入中频感应炉，加入助溶剂，在常温、常压下对中频感应炉通电加热；④将中频感应炉通电升温至1500℃，保温3小时，生成的基溶液体的成分为Ca、CaO、Al、CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3；⑤将上述④步骤所得的基溶液体在常温、常压下自然冷却至常温，凝固成块，得到成品。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为10∶30。
所述中频感应炉为包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述炉壳1上部对称设有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。所述的α-CaSiO3是假硅灰石；所述的CaSiO3-2M是硅灰石。
实施例3钙铝脱氧剂，所述原料为石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体和含量为90％以上的金属铝，其重量份配比为25∶25；将CaO块体和金属铝在中频感应炉中冶炼，得到包含CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3成分在内的CaO基溶体后经冷却得到成品，其成品中化学成分含量为Ca20％，A40％，余量为Fe、α-CaSiO3、CaSiO3-2M，其成品与水的密度为3∶1。原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量配比为8∶20。中频感应炉包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述容器2为石墨坩锅，也可以是合金坩埚。所述导电感应圈3沿容器2外壁由上至下呈螺旋状分布。所述炉壳1上部对称没有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
钙铝脱氧剂的制备方法，具体制备步骤如下①将石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体，余量为杂质；②将上述①步骤中所得CaO块体粉碎至20mm的颗粒状；③将上述②步骤中所得CaO颗粒与含量为90％以上的金属铝放入中频感应炉，加入助溶剂，在常温、常压下对中频感应炉通电加热；④将中频感应炉通电升温至1250℃，保温2.5小时，生成的基溶液体的成分为Ca、CaO、Al、CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3；⑤将上述④步骤所得的基溶液体在常温、常压下自然冷却至常温，凝固成块，得到成品。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为8∶20。所述中频感应炉为包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述炉壳1上部对称设有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。所述的α-CaSiO3是假硅灰石；所述的CaSiO3-2M是硅灰石。
实施例4钙铝脱氧剂，所述原料为石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体和含量为90％以上的金属铝，其重量份配比为45∶30；将CaO块体和金属铝在中频感应炉中冶炼，得到包含CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3成分在内的CaO基溶体后经冷却得到成品，其成品中化学成分含量为Ca33％，A49％，余量为Fe、α-CaSiO3、CaSiO3-2M，其成品与水的密度为4∶1。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为6∶18。中频感应炉包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述容器2为石墨坩锅，也可以是合金坩埚。所述导电感应圈3沿容器2外壁由上至下呈螺旋状分布。所述炉壳1上部对称没有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
钙铝脱氧剂的制备方法，具体制备步骤如下①将石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体，余量为杂质；②将上述①步骤中所得CaO块体粉碎至26mm的颗粒状；③将上述②步骤中所得CaO颗粒与含量为90％以上的金属铝放入中频感应炉，加入助溶剂，在常温、常压下对中频感应炉通电加热；④将中频感应炉通电升温至1400℃，保温3小时，生成的基溶液体的成分为Ca、CaO、Al、CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3；⑤将上述④步骤所得的基溶液体在常温、常压下自然冷却至常温，凝固成块，得到成品。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量配比为6∶18。所述中频感应炉为包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述炉壳1上部对称设有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。所述的α-CaSiO3是假硅灰石；所述的CaSiO3-2M是硅灰石。
实施例5钙铝脱氧剂，其特征在于所述原料为石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体和含量为90％以上的金属铝，其重量份配比为50∶15；将CaO块体和金属铝在中频感应炉中冶炼，得到包含CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3成分在内的CaO基溶体后经冷却得到成品，其成品中化学成分含量为Ca5％，A50％，余量为Fe、α-CaSiO3、CaSiO3-2M，其成品与水的密度为4∶1。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为10∶10。中频感应炉包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述容器2为石墨坩锅，也可以采用合金坩埚。所述导电感应圈3沿容器2外壁由上至下呈螺旋状分布。所述炉壳1上部对称没有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
钙铝脱氧剂的制备方法，具体制备步骤如下①将石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体，余量为杂质；②将上述①步骤中所得CaO块体粉碎至30mm的颗粒状；③将上述②步骤中所得CaO颗粒与含量为90％以上的金属铝放入中频感应炉，加入助溶剂，在常温、常压下对中频感应炉通电加热；④将中频感应炉通电升温至1100℃，保温3小时，生成的基溶液体的成分为Ca、CaO、Al、CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3；⑤将上述④步骤所得的基溶液体在常温、常压下自然冷却至常温，凝固成块，得到成品。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为5∶30。
所述中频感应炉为包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述炉壳1上部对称设有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。所述的α-CaSiO3是假硅灰石；所述的CaSiO3-2M是硅灰石。
实施例6钙铝脱氧剂，所述原料为石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体和含量为90％以上的金属铝，其重量配比为43％∶26％；将CaO块体和金属铝在中频感应炉中冶炼，得到包含CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3成分在内的CaO基溶体后经冷却得到成品，其成品中化学成分含量为Ca15％，A27％，余量为Fe、α-CaSiO3、CaSiO3-2M，其成品与水的密度为3∶1。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配份为6∶14。中频感应炉包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器3，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与炉壳1内壁固定连接。所述容器2为石墨坩锅，也可以是合金坩埚。所述导电感应圈3沿容器2外壁由上至下呈螺旋状分布。所述炉壳1上部对称没有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
钙铝脱氧剂的制备方法，具体制备步骤如下①将石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体，余量为杂质；②将上述①步骤中所得CaO块体粉碎至16mm的颗粒状；③将上述②步骤中所得CaO颗粒与含量为99％以上的金属铝放入中频感应炉，加入助溶剂，在常温、常压下对中频感应炉通电加热；④将中频感应炉通电升温至1300℃，保温2小时，生成的基溶液体的成分为Ca、CaO、Al、CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3；⑤将上述④步骤所得的基溶液体在常温、常压下自然冷却至常温，凝固成块，得到成品。
原料还包括助熔剂，所述助熔剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为9∶19。
所述中频感应炉为包括炉壳1，炉壳1内设有盛装反应物的容器2，所述炉壳1和容器2的上端均为敞口，所述炉壳1与容器2之间的炉壳1内壁上设有导电感应圈3，导电感应圈3通过绝缘条4与容器2外壁固定连接。所述炉壳1上部对称设有一对安装倒料轴5的倒料轴孔，倒料轴5通过螺钉与倒料轴孔固定连接。所述的α-CaSiO3是假硅灰石；所述的CaSiO3-2M是硅灰石。
本发明不限于上述实施方式。
权利要求
1.钙铝脱氧剂，其特征在于所述原料为由石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体和含量为90％以上的金属铝，其重量份配比为20-50％∶15-35％；将CaO块体和金属铝冶炼后得到包含CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3成分在内的CaO基溶体后经冷却得到成品，其成品中的化学成分含量为Ca5-35％，Al5-50％，余量为Fe、α-CaSiO3、CaSiO3-2M，其成品与水的密度为3-4∶1。
2.根据权利要求1所述的钙铝脱氧剂，其特征在于原料还包括助溶剂，所述助溶剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为5-10％∶10-30％。
3.根据权利要求1所述的钙铝氧化剂，其特征在于所述将CaO块体和金属铝冶炼是指将CaO块体和金属铝在中频感应炉中进行冶炼，所述中频感应炉包括炉壳(1)，炉壳(1)内设有盛装反应物的容器(2)，所述炉壳(1)和容器(2)的上端均为敞口，所述炉壳(1)与容器(2)之间的炉壳(1)内壁上设有导电感应圈(3)，导电感应圈(3)通过绝缘条(4)与容器(2)外壁固定连接。
4.根据权利要求1或3所述的钙铝氧化剂，其特征在于所述容器(2)为石墨或合金坩锅；所述导电感应圈(3)沿容器(2)外壁由上至下呈螺旋状分布。
5.根据权利要求4所述的钙铝氧化剂，其特征在于所述炉壳(1)上部对称设有一对安装倒料轴(5)的倒料轴孔，倒料轴(5)通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
6.钙铝脱氧剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤如下①将石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体，余量为杂质；②将上述①步骤中所得CaO块体粉碎至10-30mm的颗粒状；③将上述②步骤中所得CaO颗粒与含量为90％以上的金属铝放入中频感应炉，加入助溶剂，在常温、常压下对中频感应炉通电加热；④将中频感应炉通电升温至1000-1500℃，保温2-3小时，生成的基溶液体的成分为Ca、CaO、Al、CaO-CaAl、CaO-CaAl2、CaO-CaAl3；⑤将上述④步骤所得的基溶液体在常温、常压下自然冷却至常温，凝固成块，得到成品。
7.根据权利要求6所述的钙铝氧化剂，其特征在于原料还包括助溶剂，所述助溶剂为氟化钙和石英石，添加的重量份配比为5-10％∶10-30％。
8.根据权利要求7所述的钙铝氧化剂，其特征在于所述中频感应炉包括炉壳(1)，炉壳(1)内设有盛装反应物的容器(2)，所述炉壳(1)和容器(2)的上端均为敞口，所述炉壳(1)与容器(2)之间的炉壳(1)内壁上设有导电感应圈(3)，导电感应圈(3)通过绝缘条(4)与容器(2)外壁固定连接。
9.根据权利要求6或8所述的钙铝氧化剂，其特征在于所述容器(2)为坩锅；所述导电感应圈(3)沿容器(2)外壁由上至下呈螺旋状分布。
10.根据权利要求9所述的钙铝氧化剂，其特征在于所述炉壳(1)上部对称设有一对安装倒料轴(5)的倒料轴孔，倒料轴(5)通过螺钉与倒料轴孔固定连接。
全文摘要
本发明公开了一种钙铝脱氧剂及其制备方法。原料为由石灰石矿石烧制成含量为80％以上的CaO块体和含量为90％以上的金属铝，其重量份配比为20－50∶15－35；将CaO块体和金属铝在中频感应炉中冶炼，得到CaO基溶体后经冷却得到成品，其成品的化学成分含量为Ca5－35％，Al5－50％，其成品与水的密度为3－4∶1。本发明具有强脱氧脱硫性能，能在钢水中改善脱氧产物形态，生成多元渣系，易于排出，洁净钢液，同时减少浇注水口结瘤程度，改善钢的性能，提高钢的塑性。
文档编号C22C1/02GK1928126SQ20061002196
公开日2007年3月14日 申请日期2006年9月28日 优先权日2006年9月28日
发明者张炼 申请人:张炼