硅铝铁

脱氧剂

硅铝铁合金是用于炼钢生产中的一种脱氧剂，改善夹杂物形态减少钢液中气体元素含量，是提高钢质量、降低成本、节约用铝的有效新技术。对硅铝铁合金生产，按原料处理方式分，有矿石还原剂经配料直接入炉和先经造团处理然后入炉两种。

基本介绍

作为炼钢用脱氧剂和合金元素，铝的作用是非常大的。多少年来，炼钢多采用铝饼或铝锭直接加入炼钢炉内或钢包钢水的方法。用的是一次纯铝，不仅成本高，且铝被空气和渣中氧氧化达70-90%，造成铝烧损过大和钢液中残铝量的较大的波动。围绕提高铝的收得率和准确的残铝控制做了大量工作。喂线法作为这方面的典型代表，已广泛地应用在炼钢后步工序的钢水残铝量微调及补充脱氧上，其基本原理是控制了铝加入钢水的深度，避免了铝与空气及渣中不稳定组元的接触。采用铝铁及其它含铝合金进、行脱氧也被证明是一种非常有效的方法，不仅耗铝量大大降低，可以更准确地控制铝加入量，非金属夹杂物含量也有所降低，硅铝铁作为近两年来新的复合脱氧剂，在保证与纯铝脱氧同样的钢的终氧含量水平及机械性能的前提下，不仅取得了明显的节铝效果（比采用纯铝时节铝40-50%），而且改善了部分钢水的浇注性能，水口结瘤等现象大大减轻。为尽快使这一技术得到应用，冶金部1989年正式行文，提出“1990年开始在全国重点企业和地方企业中，全部推广应用硅铝铁作脱氧剂”，取代原来所用一次铝，并同时颁布了暂行供货标准，迈出了使用硅铝铁进行钢水脱氧和合金化的可喜的一步。

资源状况

自然界中含Al2O3及SiO2并且可供冶炼用的原料相当广泛，除铝矾土、硅石外，含硅铝的多种原料如高岭土、硅残石、蓝晶石、煤歼石、粉煤灰等均可用作硅铝合金生产，有些含铁高而未加利用的铝土矿更是合用。当然冶炼高含铝量的合金要求高含铝量的矿石。我国的铝矾土储量虽然比较丰富，但主要用于生产电解铝。从战略发展的角度出发，采用其它原料甚而工业废料生产硅铝铁合金符合我国国情，因而须对这种原料生产低牌号硅铝铁给予充分重视。

冶炼难点

冶炼这种合金的主要工艺难点是炉底上涨。主要原因是炉内形成碳化物后，电阻率下降，引起电极上抬，从而使炉底温度不足，形成假炉底。另外，由于该合金和冶炼过程形成的熔渣比重差别较小，易造成冶炼过程渣铁不能充分分离，铁合金中硅铝含量越高，这种情形越明显。

实践表明，当采用铝矾土配料进行高含铝量的合金冶炼时，炉料烧结困难，易造成塌料使冶炼难以正常进行，这与冶炼硅铁时硅石易烧结的特点相反。

冶炼设备

对硅铝铁合金生产，按原料处理方式分，有矿石还原剂经配料直接入炉和先经造团处理然后入炉两种。

我国大多数铁合金厂，没有造团处理设备.由于进行硅铝铁合金生产的电炉，多是原来根据硅铁生产需要设计的，因而电压档次相对偏高，在改产硅铝铁合金时，由于铝矾土电阻率小，在原有的操作电压水平上，电极不易下插，炯烧不好，导致炉况不易控制。另外，我国改产硅铝铁的矿热炉一般容量都比较小，在生产高铝含量合金时，由于渣铁不易分离，需在炉外进行处理，小容量矿热炉出铁量少，使这一工序的有效实施难以进行。

从资源合理利用及我国的生产设备及工艺状况出发，应生产低铝含量的合金，而作为使用厂家，则一般要录合金铝含量尽可能高些，这构成了一对矛盾。

优点

利用硅铝铁合金进行脱氧经实际应用，证明效果良好。和采用铝脱氧相比，不仅铝的收得率高，残铝量易于控制，夹杂物形态也有所改善。

采用硅铝合金后，元素收得率高，主要是因为合金比重增大，铝比重2.7g/cm3，硅铝铁（FeAl30Si20）比重3.5-4.2g/cm3 ，炼钢终渣比重一般为2.8-3.2g/cm3，因而合金加入后会沉入渣面以下，有效地控制了铝与空气及熔渣中的氧反应。

脱氧效果好，一般认为是生成了复杂的脱氧产物，氧化物活度降低，有利于脱氧反应进行。另外，易生成低熔点相，使夹杂物易聚合，促进上浮去除。分别采和铝和硅铝铁（FeAl30Si20）脱氧时，钢中全铝含量，前者比后者高，而后者的酸溶铝却比前者要高，这说明采用硅铁时，铝氧化物夹杂大大减少。

热力学

单元素脱氧

各元素单独脱氧时，通过元素含量和氧含量的平衡关系可以看出铝比硅的脱氧能力要强得多，至少相差一个数量级。

硅铝复合脱氧

在较低的铝含量下，硅可以明显改善铝的脱氧能力，当铝含量增加到一定值时，这种作用消失，这时氧含量受铝含量控制，硅失去脱氧能力。使用成分60%Si和40%Al的硅铝合金、其脱氧产物成分取决于合金加入量。当其加入量为0.3%时，析出硅酸铝；0.6%时，析出多铝红柱石；0.9%时，析出产物90%为α-刚玉。显然Al/Si= 40/60这一比值中，铝含量较多，硅铝合金加入量的增多，意味着过量铝的增多，因而不利于复合脱氧的发展。

脱氧动力学

脱氧产物的去除速度符合斯托克斯定律，即产物尺寸越大，越有利于上浮去除。只有钢液中有SiO2存在的前提下，加铝时生成的Al2O3，才能与之结合生成低熔点产物，促进其上浮去除。这说明，保证有硅脱氧反应的发生，对改善脱氧的动力学条件是很重要的。

总结

1.从设备及资源条件看，生产较低铝含量的硅铝铁合金符合我国的国情。

2.提高硅铝铁中硅铝比有利于脱氧。鉴于这两点，必须开发高硅低铝的硅铝铁产品。

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