复合脱氧铁合金粉化研究进展

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1、复合脱氧铁合金粉化研究进展V-»•.亠.1刖R20世纪80年代以來，炼钢用的复合脱氧铁合金牛•产得到迅速发展。在我国，除一些有特殊冶炼要求的钢种外，采川铝等单一金属材料脱氧合金化的炼钢厂已为数很少。由于复合脱氧反应导致脱氧常数降低，加强了铁合金的脱氧能力。复合脱氧过程易形成比单质氧化物熔点低的液态脱氧产物，在钢液小易于聚合和排除，使钢的纯净度提高。此外，某些脱氧合金元素(Ca、陥等)对残存在钢中的夹杂物起到“改性”的作用，切显地捉高钢水的连铸工艺质量和钢材的冷、热加工性能。因此，我国钢材质屋的提高带动了复合脱氧铁合金盂求的增加。近年来，SiAIFc、M

2、nAIFc和SiCaBaFc、SiAIBaFe等三组元、四组元复合脱氧合金在各钢厂得到广泛应用，但随Z带来了复合脱氧铁合金产品粉化的严重问题。据金业反映，忖前冇相当数虽的复合脱氧铁介金产品存在自然粉化的质虽问题。尤其在高温潮湿的季节，有的产品甚至在几天内就完全粉化，严重影响其使用效果。某些铁合金粉化过程还伴随冇毒和易爆气体的溢出，不仅给储存和运输造成安全隐患，同时，由此造成的空气污染对工人的身体健康十分有害，甚至发生过伤亡事例。因此，研究解决复合脱氧铁合金产品的口然粉化问题无论对铁合金生产厂家述是对使用厂家都具冇重要意义。2复合脱氧铁合金粉化机理研究2

3、.1硅铁粉化机理研究现状铁合金粉化的概念是伴随着高硅硅铁合金的发展而产牛的。早在20世纪50、60年代工业硅铁牛产屮，铁合金粉化的问题就引起冶金界的重视翻。人们根据合金的结构及组织在固态下可以发生多种形态转变的试验结杲获知，在Si-Fer.元合金体系屮，当硅含量在53.6%左右，1220°C会形成名为列比特的高温变体FeSi23,在介金继续冷却过程中，发生分解或包晶反应引起的体积膨胀应力是造成硅铁合金内部产生裂纹而破碎的主要原因。因此，在硅铁生产屮应尽最避免列比特FeSi23的形成。这也是目前工业硅铁生产和供应市场上，只冇含硅45%左右。(FeSi45

4、)或含硅75%左右(SiFe75)的产品，而无硅含量在50%-60%的工业硅铁产品的缘由。随着研究的深入以及现代实验技术的发展，铁合金粉化领域乂形成了-•些新观点。文献认为,相变和热膨胀系数是导致室温g相高内应力的根本所在，g相的农观低韧性可能是硅铁粉化倾向的主要原因。Q.C.Hom等人研究指出，山快速凝固而产生的粒化硅铁中，E相呈蜂窝状凝固，杂质元素在组织小精细而广泛地分布，促使磷化物夹杂非常细小，不会对材料脆性有较大影响。文献例指岀，合金中杂质的鼓岀现较大地降低了E和变化率，冷却速度也显著影响相变的进程，硅铁合金中Ca3P2>Mg3P2和A1P是P

5、H3气体放出的根源。Q.C.Hom等人认为,硅铁中活性磷化物与微裂纹共存，相互促进合金的粉化，而且认为，硅铁中Mg含量大于2%时，能够抑制活性P的生成，降低PH3气体的放出,并且Al>Ca对PH3气体的放出量起作用,但必须是同时存在。Magnusson.Th等人认为，硅铁冷却过程中相变伴随的体积膨胀导致了硅铁粉化，Al、Ca.P偏高的硅铁具有更大的粉化倾向。总Z,硅铁合金粉化是铁合金粉化研究的一条主线，相对复合脱氧铁合金粉化而言，其研究成果较多研究结呆较好地指导了硅铁合金的牛产。对于硅铁粉化的机理解释集中在：铁合金冷却过程屮的固态相变引起粉化；杂质元素

6、富集或者成分偏析并与空气水分反应引起偏析。从工艺角度看，对合金粉化有影响的人类主要因素分别为合金成分、凝固工艺和仓储环境。2.2复合脱氧铁合金粉化研究现状复合脱氧合金就是用2种以上的脱氧元素按比例制成的合金(如硅猛、硅钙、硅猛铝合金等)。目前，广泛使用的复合脱氧铁合金中，容易发生粉化的复合脱氧铁合金一般有三类，即SiAlFe.MnAlFe和SiBa系铁合金。与上述硅铁比较，由于复合脱氧铁合金主成分元素的增多，导致在不同的铁合金生产工艺下，杂质元素与主成分元素交互作用，可得到各类不同组织结构的铁合金产品。所以，相対硅铁合金而言，复合脱氧铁合金粉化机理及防

7、止粉化工艺有其特殊性。2.2.1硅铝铁合金粉化研究现状硅铝铁介金是炼钢过程中应用比较广泛并容易发生粉化的一种复合强脱氧。对于硅铝铁合金的成分和工艺设计，必须符合以下4个原则：(1)不粉化；(2)有适当比重，容易与钢水良好熔合；(3)较强的脱氧能力;（4）脱氧产物有适当的成分。LI本某项专利曾报道，为满足以上4个要求，通过各类试验，按照常规的生产丁•艺，得到了一种非粉化性硅铝铁合金主成分的范围，如图1所示。硅铝铁合金各元素含量如在图1屮所示的4点组成四边形的范围内，即可满足合格产品的婆求。这4点分别是A点（AI62%、S订8%、Fe20%）,B点（Al铁

8、合金,不粉化的SiAlFo中含P量应小于0.03%,而C元素含量在低于0.7%的范围内与铁合金