一种钝化金属镁粒及其钝化方法

摘要

本发明公开了一种钝化金属镁粒及其钝化方法，该金属镁粒的重量百分比成分为：92%≤Mg≤99%，S≤0.002%，Cu≤0.01%，P≤0.001%，0.1%≤H

说明书

技术领域

本发明涉及一种钝化技术，具体的说是一种钝化金属镁粒及其钝化方法。

背景技术

用金属镁脱硫剂进行铁水脱硫处理有许多优点，目前国内一些厂家如宝钢、本钢、武钢等钢铁企业也开始采用该工艺。金属镁的活性很高，因此必须进行钝化处理后才能安全地运输、储存、使用；金属镁表面的钝化有许多方法,如可采用有机膜保护法、电镀法、铬酸盐钝化膜法，但这一般适用于镁锭的表面处理，而不适用于作为脱硫剂使用的镁粒的表面钝化处理。目前，镁粒的表面处理有两种方法：一是化学反应法，镁粒表面的镁与钝化剂反应生成一较致密的反应产物薄膜层；二是采用表面覆盖法，即在镁粒表面覆盖另一物质，该物质不与金属镁反应。采用方法一处理的镁粒钝化层均匀，但阻燃时间短，燃点低；采用方法二处理，金属镁不会损失，但当镁粒表面覆盖不均匀，导致钝化不均匀，钝化效果差等引起一系列问题，目前金属镁的钝化指标尚未有统一的国家标准。

如已公开的发明专利，申请号为：200610013324.4的“一种金属镁粒的钝化处理技术”，该发明专利采用物理方法钝化金属镁粒，但在钝化金属镁粒的过程中，其涂覆的均匀性很难控制，很容易产生安全事故，处理过程涂覆的均匀性不可靠。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺点，提供一种钝化金属镁粒及其钝化方法，目的是增加钝化后金属镁粒的阻燃时间，提高燃点，增加其稳定性，避免了金属镁粒涂层不均匀等引发一系列的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是通过以下方法来实现的：

一种钝化金属镁粒，该钝化金属镁粒由位于最里层的金属镁粒、裹在金属镁粒外表面钝化剂，以及裹在钝化剂外表面的涂层组成；

金属镁粒的重量百分比成分为：92%≤Mg≤99%，S≤0.002%，Cu≤0.01%，P≤0.001%，0.1%≤H₂O≤1.2%，以上各成分之和为100%；

钝化剂由二水合酒石酸钠、氟化钠、磷酸和铬酸钾组成，且二水合酒石酸钠、氟化钠、磷酸和铬酸钾的重量比为4-6:2-5:1-3:1-4；

涂层由石墨粉、氧化镁、复合稀土和有机硅化合物组成，石墨粉、氧化镁、复合稀土和有机硅化合物重量比为1-4:4-6:2-4:2-3；机硅化合物由硅油和硅树脂组成，硅油和硅树脂的重量比为1:2；复合稀土按重量百分比包含以下成分：La：25-35%， Y：12-15%，Sc：8-12%，Gd：8-20%，Sm：5-7%，Pr：13-20%，以上各稀土成分之和为100%。

金属镁粒的钝化方法，该方法按以下步骤进行：

㈠配制金属镁粒钝化剂，将金属镁粒放入钝化剂中，钝化时间为：25-35min，钝化温度为：85-95℃，将钝化完的金属镁粒进行干燥，干燥时间为：145-160℃，干燥时间为：20-40min，然后自然冷却至室温；

㈡将冷却至室温的金属镁粒表面涂覆一层涂层，涂层厚度为：0.05-0.1mm；

具体处理方法：先将有机硅化合物涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为： 25-30min，干燥温度为：130-155℃，自然冷却至室温；再将氧化镁涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：25-30min，干燥温度为：130-160℃，自然冷却至室温；再将复合稀土涂覆在金属镁粒表面，干燥时间为：25-30min，干燥温度为：130-155℃，自然冷却至室温；最后将石墨粉涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：25-30min，干燥温度为：135-150℃，自然冷却至室温；

㈢将冷却至室温的金属镁粒筛分，制成成品。

本发明，使其钝化层包裹均匀、密实，活性镁含量、阻燃时间和产品粒度控制精确，一般的机械磨搓、挤压很难使之脱落，确保运输、贮存和使用安全，且抗水化性能优越，不易吸潮，保存期长，适合各种气候条件厂家使用。良好的流动性，使其在脱硫喷粉操作时，下料顺畅，无堵塞、喷溅现象，脱硫效果好、单耗低，适用于铁水预处理复合喷吹和单喷镁粉工艺。

另外，本发明通过加入合适含量的稀土，在钝化金属镁粒使用后，使脱硫后的铁水制成金属坯材后，可明显改善金属坯材的晶型结构，使之坚韧，冷加工性能改善，并可以最大限度地获得稀土元素收得率，并使其在钢中均匀分布，明显提高连铸坯质量，增加其强度，耐磨性，抗腐蚀性，获得了意想不到的技术效果。

本发明的进一步限定技术方案是：

前述的钝化金属镁粒，金属镁粒的重量百分比成分为：Mg：98.7%，S：0.002%，Cu：0.01%，P：0.001%，H₂O：1.2%；二水合酒石酸钠、氟化钠、磷酸和铬酸钾的重量比为5:2:2:1；石墨粉、氧化镁、复合稀土和有机硅化合物重量比为4:2:3:2；复合稀土中，按重量百分比包含以下成分：La：35%，Y：15%，Sc：12%，Gd：11%，Sm：7%，Pr：20%。

前述的钝化金属镁粒，金属镁粒的重量百分比成分为：Mg：98.8%，S:0%，Cu:0%，P:0%，H₂O：1.2%；二水合酒石酸钠、氟化钠、磷酸和铬酸钾的重量比为4:2:1:3；石墨粉、氧化镁、复合稀土和有机硅化合物重量比为2:5:2:3；复合稀土中，按重量百分比包含以下成分：La：35%，Y：15%，Sc：10%，Gd：18%，Sm：7%，Pr：15%。

前述的钝化金属镁粒，金属镁粒的重量百分比成分为：Mg：98.9%，S：0%，Cu：0.01%，P：0%， H₂O：1%；二水合酒石酸钠、氟化钠、磷酸和铬酸钾的重量比为6:2:1:1；石墨粉、氧化镁、复合稀土和有机硅化合物重量比为3:4:3:3；复合稀土中，按重量百分比包含以下成分：La：30%，Y：15%，Sc：10%，Gd：20%，Sm：6%，Pr：19%。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明，先通过化学方法钝化金属镁粒，使金属镁粒的表面形成均匀致密的氧化物，避免了采用物理方法包覆金属镁粒的不均匀性，而引发的一系列安全问题，在通过物理的方法使金属镁粒表面再包覆一层涂层，确保其在运输过程和使用过程的安全性，增加了金属镁粒的阻燃时间，提高了燃点，而且增加了金属镁粒的疏水性。

本发明，使其钝化层包裹均匀、密实，活性镁含量、阻燃时间和产品粒度控制精确，一般的机械磨搓、挤压很难使之脱落，确保运输、贮存和使用安全，且抗水化性能优越，不易吸潮，保存期长，适合各种气候条件厂家使用。良好的流动性，使其在脱硫喷粉操作时，下料顺畅，无堵塞、喷溅现象，脱硫效果好、单耗低，适用于铁水预处理复合喷吹和单喷镁粉工艺。

本发明，在金属镁粒表面的涂层中加入了石墨粉，使钝化后的金属镁粒化学性稳定，不受强酸碱影响，有害杂质少，铁硫含量低，具有耐高温、润滑及可塑性，是钝化后金属镁粒的使用可靠性更强，运用范围更广。

另外，本发明通过加入合适含量的稀土，在钝化金属镁粒使用后，使脱硫后的铁水制成金属坯材后，可明显改善金属坯材的晶型结构，使之坚韧，冷加工性能改善，并可以最大限度地获得稀土元素收得率，并使其在钢中均匀分布，明显提高连铸坯质量，增加其强度，耐磨性，抗腐蚀性，获得了意想不到的技术效果。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供的钝化金属镁粒及其钝化方法，该金属镁粒的重量百分比成分为：Mg：98.7%，S：0.002%，Cu：0.01%，P：0.001%，H₂O：1.2%；复合稀土中，按重量百分比包含以下成分：La：35%，Y：15%，Sc：12%，Gd：11%，Sm：7%，Pr：20%。

该金属镁粒的钝化方法按以下步骤进行：

㈠配制金属镁粒钝化剂，钝化剂为二水合酒石酸钠、氟化钠、磷酸、铬酸钾，且钝化剂按重量比分别为：5:2:2:1；将金属镁粒放入钝化剂中，钝化时间为：22min，钝化温度为：85℃，将钝化完的金属镁粒进行干燥，干燥时间为：145℃，干燥时间为：20min，然后自然冷却至室温；

㈡将冷却至室温的金属镁粒表面涂覆一层涂层，涂层厚度为：0.05mm，涂层由：石墨粉、氧化镁、有机硅化合物组成；石墨粉、氧化镁、复合稀土和有机硅化合物重量比为：4:2:3:2；机硅化合物由硅油和硅树脂组成，硅油和硅树脂的重量比为：1:2；

具体处理方法：先将有机硅化合物涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：30min，干燥温度为：155℃，自然冷却至室温；再将氧化镁涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：30min，干燥温度为：160℃，自然冷却至室温；再将稀土涂覆在金属镁粒表面，干燥时间为：30min，干燥温度为：155℃，自然冷却至室温；最后将石墨粉涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：30min，干燥温度为：150℃，自然冷却至室温；

㈢将冷却至室温的金属镁粒筛分，制成成品。

实施例2

本实施例提供的钝化金属镁粒及其钝化方法，金属镁粒的重量百分比成分为： Mg：98.8%，S:0%，Cu:0%，P:0%，H₂O：1.2%；复合稀土中，按重量百分比包含以下成分：La：35%，Y：15%，Sc：10%，Gd：18%，Sm：7%，Pr：15%。

该金属镁粒的钝化方法按以下步骤进行：

㈠配制金属镁粒钝化剂，钝化剂为二水合酒石酸钠、氟化钠、磷酸、铬酸钾，且钝化剂按重量比分别为：4:2:1:3；将金属镁粒放入钝化剂中，钝化时间为：35min，钝化温度为：95℃，将钝化完的金属镁粒进行干燥，干燥时间为：160℃，干燥时间为：40min，然后自然冷却至室温；

㈡将冷却至室温的金属镁粒表面涂覆一层涂层，涂层厚度为：0.1mm，涂层由：石墨粉、氧化镁、有机硅化合物组成；石墨粉、氧化镁、复合稀土和有机硅化合物重量比为：2:5:2:3；机硅化合物由硅油和硅树脂组成，硅油和硅树脂的重量比为：1:2；

具体处理方法：先将有机硅化合物涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：25min，干燥温度为：130℃，自然冷却至室温；再将氧化镁涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：25min，干燥温度为：130℃，自然冷却至室温；再将复合稀土涂覆在金属镁粒表面，干燥时间为：25min，干燥温度为：130℃，自然冷却至室温；最后将石墨粉涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：25min，干燥温度为：135℃，自然冷却至室温；

㈢将冷却至室温的金属镁粒筛分，制成成品。

实施例3

本实施例提供的钝化金属镁粒及其钝化方法，金属镁粒的重量百分比成分为： Mg：98.9%，S：0%，Cu：0.01%，P：0%，H₂O：1%；复合稀土中，按重量百分比包含以下成分：La：30%，Y：15%，Sc：10%，Gd：20%，Sm：6%，Pr：19%。

该金属镁粒的钝化方法按以下步骤进行：

㈠配制金属镁粒钝化剂，钝化剂为二水合酒石酸钠、氟化钠、磷酸、铬酸钾，将金属镁粒放入钝化剂中，钝化时间为：30min，钝化温度为：90℃，将钝化完的金属镁粒进行干燥，干燥时间为：150℃，干燥时间为：32min，然后自然冷却至室温；

㈡将冷却至室温的金属镁粒表面涂覆一层涂层，涂层厚度为：0.08mm，涂层由：石墨粉、氧化镁、有机硅化合物组成；机硅化合物由硅油和硅树脂组成，硅油和硅树脂的重量比为：1:2；

具体处理方法：先将有机硅化合物涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：28min，干燥温度为：140℃，自然冷却至室温；再将氧化镁涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：26min，干燥温度为：145℃，自然冷却至室温；再将复合稀土涂覆在金属镁粒表面，干燥时间为：28min，干燥温度为：140℃，自然冷却至室温；最后将石墨粉涂覆在金属镁粒表面，然后干燥，干燥时间为：28min，干燥温度为：142℃，自然冷却至室温；

㈢将冷却至室温的金属镁粒筛分，制成成品。

这样，使金属镁粒钝化层包裹均匀、密实，活性镁含量、阻燃时间和产品粒度控制精确，一般的机械磨搓、挤压很难使之脱落，运输、贮存和使用安全，且抗水化性能优越，不易吸潮，保存期长，适合各种气候条件厂家使用。良好的流动性，使其在脱硫喷粉操作时，下料顺畅，无堵塞、喷溅现象，脱硫效果好、单耗低，适用于铁水预处理复合喷吹和单喷镁粉工艺。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。