CN102206731A

CN102206731A - 用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线及方法

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Publication number: CN102206731A
Application number: CN2011101210446A
Authority: CN
Inventors: 刘明; 吴仕富; 杨杰; 张国才; 邓通武; 柏万春; 罗开金; 刘昌恒
Original assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Research Institute Co Ltd; Pangang Group Panzhihua Iron and Steel Research Institute Co Ltd; Pangang Group Co Ltd
Priority date: 2011-05-11
Filing date: 2011-05-11
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2031-05-11
Also published as: CN102206731B

Abstract

本发明公开了一种用于实现钢液钒、氮合金化的包芯线及方法，可提高钒回收率，防止卡线和断线的发生，便于包芯线的喂入。该包芯线包括芯层和外皮，芯层含有氮化钒合金和金属铝。该方法主要是在包芯线的芯层内添加金属铝，然后将包芯线喂入钢液。通过在芯层内加入金属铝，可降低钢液中的自由氧含量，减少了钒与氧结合的可能性，从而使更多的钒参与合金化，进而提高了钒的回收率。另外，金属铝的加入还可改善钢渣流动性，钢渣的流动性较好可便于将包芯线喂入钢液内，减少包芯线在钢渣层的损耗，这也有利于提高钒回收率和氮回收率，还可防止包芯线在喂入钢液过程中的卡线和断线。

Description

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线及方法

技术领域

本发明涉及一种用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线以及用于实现钢液钒、氮合金化的方法。

背景技术

氮化钒合金是一种新型合金添加剂，可以替代钒铁用于微合金化钢的生产。氮化钒合金添加于钢中能提高钢的强度、韧性、延展性及抗热疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的可焊性。在达到相同强度下，添加氮化钒节约钒加入量30～40％，进而降低了成本。氮化钒合金可用于结构钢，工具钢，管道钢，钢筋及铸铁中。氮化钒合金应用于高强度低合金钢中可同时进行有效的钒、氮微合金化，促进钢中碳、钒、氮化合物的析出，更有效的发挥沉降强化和细化晶粒作用。

由于直接将氮化钒合金以块状形态加入钢液中的回收率较低，因此现有技术中主要是通过向钢液中喂入包芯线的方法实现钢液钒、氮合金化。该方法是把块状或球状氮化钒合金用物理方法破碎，再用铁皮或钢皮包制成包芯线，氮化钒合金形成包芯线的芯层，铁皮或钢皮形成包芯线的外皮；然后将上述包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液中，使钢液钒、氮合金化。该种方法钒、氮合金元素回收率较高，钒回收率在88～95％，氮回收率在70～90％。但该种方法存在以下不足：钒回收率仍然较低，钒回收率和氮回收率的波动幅度较大，影响产品质量的稳定性；钢渣的流动性较差时，包芯线在喂入钢液过程中，受到钢渣的阻力作用较大，经常发生断线或卡线。

另外，中国专利200610020447.0公开了一种用于实现钢液钒、氮合金化的包芯线，该包芯线包括钢制外皮和由氮化钒合金制成的芯层。该包芯线在实际使用时，也会出现上述问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种可提高钒回收率的用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金，所述芯层还含有金属铝。

进一步的是：所述芯层的氮化钒合金和金属铝都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

进一步的是：所述芯层还含有铁合金添加物，所述氮化钒合金，金属铝和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：50％～90％，金属铝：10％～40％，铁合金添加物：0～40％，其中，所述铁合金添加物为以下合金中的至少一种：钛铁合金，铌铁合金，钒铁合金。

进一步的是：所述芯层的铁合金添加物为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

本发明还提供了一种用于实现钢液钒、氮合金化的方法，该方法可提高钒的回收率。

该方法包括以下步骤：

A、制造包芯线，包括制造包芯线的芯层以及将芯层通过外皮包裹形成包芯线，其中，所述包芯线的芯层含有氮化钒合金以及金属铝；

B、将步骤A制成的包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液。

进一步的是：所述步骤A中的芯层的氮化钒合金和金属铝都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

进一步的是：所述步骤A中的芯层还含有铁合金添加物，所述氮化钒合金，金属铝和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：50％～90％，金属铝：10％～40％，铁合金添加物：0～40％，其中，所述铁合金添加物为以下合金中的至少一种：钛铁合金，铌铁合金，钒铁合金。

进一步的是：所述步骤B中，一边将包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液，一边对钢包进行摇晃。

进一步的是：所述步骤B中，一边将包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液，一边对包芯线与钢液接触区域喷吹惰性气体。

本发明的有益效果是：在包芯线喂入钢液过程中，由于铝和氧的亲和力远高于钒和氧的亲和力，所以铝首先和钢液中的自由氧结合，从而使钢液的自由氧含量大幅降低，这就相应减少了钒与氧结合的可能性，从而使更多的钒参与合金化，进而提高了钒的回收率，且钒的回收率的波动幅度较小。另外，由于铝被氧化是一个放热过程，有助于提高钢液表面的钢渣的流动性，进而可便于将包芯线快速喂入钢液内，减少包芯线在钢渣层的损失，这也可相应提高钒和氮的回收率，还可防止在喂线过程中出现包芯线的卡线和断线。钒回收率可提高至96％至98％。

附图说明

图1为包芯线的示意图。

图中标记为：1-外皮，2-芯层。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进一步说明。

如图1所示，本发明的用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层2，所述芯层2含有氮化钒合金，所述芯层2还含有金属铝。在包芯线喂入钢液过程中，由于铝和氧的亲和力远高于钒和氧的亲和力，所以铝首先和钢液中的自由氧结合，从而使钢液的自由氧含量大幅降低，这就相应减少了钒与氧结合的可能性，从而使更多的钒参与合金化，进而提高了钒的回收率。另外，由于铝被氧化是一个放热过程，有助于提高钢液表面的钢渣的流动性，进而可便于将包芯线快速喂入钢液内，减少包芯线在钢渣层的损失，这也可相应提高钒和氮的回收率，还可防止在喂线过程中出现包芯线的卡线和断线。

为了便于氮化钒合金快速熔入钢液内，也为了便于金属铝快速与氧反应，所述芯层的氮化钒合金和金属铝都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

为了在提高钒回收率的同时，还便于将其它合金元素加入钢液，上述包芯线的芯层2中还含有铁合金添加物，所述氮化钒合金，金属铝和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：50％～90％，金属铝：10％～40％，铁合金添加物：0～40％，其中，所述铁合金添加物为以下合金中的至少一种：钛铁合金，铌铁合金，钒铁合金。上述铁合金添加物的重量百分比为：0～40％，也就是说，铁合金添加物的含量可为零。包芯线采用上述配比方式，一方面可通过金属铝的加入，提高钒的回收率，另一方面可保证氮化钒合金的喂入效率较高，如果金属铝含量过高，则氮化钒合金的含量相应较低，会使氮化钒合金的喂入效率较低，因此氮化钒合金与金属铝的含量应控制在一个合理的配比范围内。此外，当包芯线中不含有铁合金添加物时，也就是只含有氮化钒合金与金属铝，则氮化钒合金与金属铝按重量百分比可以为：氮化钒合金：60％～90％，金属铝：10％～40％。

为了便于将上述铁合金添加物熔入钢液内，也便于包芯线的芯层2的制作，所述芯层2的铁合金添加物为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

本发明的用于实现钢液钒、氮合金化的方法包括以下步骤：

A、制造包芯线，包括制造包芯线的芯层2以及将芯层2通过外皮1包裹形成包芯线，其中，所述包芯线的芯层2含有氮化钒合金以及金属铝；

B、将步骤A制成的包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液。

采用上述方法，通过铝与氧的反应，可提高钒的回收率，另外，在将包芯线喂入钢液中时，如果钢液表层的钢渣流动性较好，则包芯线可顺利喂入钢液内；如果钢液表层的钢渣较厚，流动性较差，包芯线也可顺利喂入钢液内，这是由于包芯线的芯层内含有的金属铝可增加钢渣的流动性，相应降低了包芯线喂入时遇到的阻力。而且，在包芯线持续喂入钢液的过程中，包芯线的芯层内的金属铝可持续熔入钢渣内与氧反应，保证整个喂入过程中，钢渣的流动性都较好，进而可有效提高钒的回收率。另外，包芯线加工过程中，氮化钒合金可以与金属铝均匀混合形成芯层，然后通过钢皮或铁皮包裹芯层形成包芯线；还可以为：金属铝作为外层，氮化钒合金作为内层，采用金属铝包裹氮化钒合金的形式制成芯层，然后在金属铝层外包裹由钢皮或铁皮制成的外皮，形成包芯线。

上述方法中，为了便于氮化钒合金快速熔入钢液内，也为了便于金属铝快速与氧反应，所述步骤A中的芯层2的氮化钒合金和金属铝都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

上述方法中，为了在提高钒回收率的同时，还便于将其它合金元素加入钢液，所述步骤A中的芯层2还含有铁合金添加物，所述氮化钒合金，金属铝和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：50％～90％，金属铝：10％～40％，铁合金添加物：0～40％，其中，所述铁合金添加物为以下合金中的至少一种：钛铁合金，铌铁合金，钒铁合金。在上述基础上，为了便于将上述铁合金添加物熔入钢液内，也便于包芯线的芯层的制作，所述芯层的铁合金添加物为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。此外，上述氮化钒合金、铁合金添加物、金属铝可均匀混合制成包芯线的芯层，然后通过钢皮或铁皮包裹芯层，形成包芯线；也可为氮化钒合金与铁合金添加物均匀混合制成芯层的内层，金属铝作为芯层的外层，然后在金属铝层外包裹由钢皮或铁皮制成的外皮，形成包芯线。

为了在上述基础上进一步的提高钢渣的流动性，有利于包芯线快速喂入钢液内，所述步骤B中，一边将包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液，一边对钢包进行摇晃。如果包芯线的芯层中不含有金属铝，单纯摇晃钢包，虽然也可提高钢渣的流动性，但效果不明显；通过金属铝以及对钢包的摇晃，则钢渣的流动性得到十分明显的改善，便于喂入包芯线，有利于防止包芯线发生卡线和断线，也可提高钒和氮的回收率。

另外，为了进一步便于将包芯线喂入钢液内，所述步骤B中，一边将包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液，一边对包芯线与钢液接触区域喷吹惰性气体。通过向包芯线与钢液接触区域喷吹惰性气体，一方面可提高该区域内的钢渣的流动性，另一方面可防止该区域以外的钢渣朝该区域流动汇集，尤其是在对钢包摇晃过程中，其它区域的钢渣有可能朝包芯线附近流动，通过向包芯线附近喷吹惰性气体，可有效保证包芯线的快速喂入，并可防止包芯线发生卡线或断线，也可提高钒和氮的回收率。

实施例一：

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层由氮化钒合金和金属铝组成，上述氮化钒合金与金属铝的重量配比为：氮化钒合金：90％，金属铝：10％，氮化钒合金与金属铝都为粉料，粒径为2mm以下，芯层外部包裹有冷轧带钢制成的外皮，整个包芯线的外径为12mm，钒回收率为96％。

实施例二：

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层由氮化钒合金和金属铝组成，上述氮化钒合金与金属铝的重量配比为：氮化钒合金：65％，金属铝：35％，氮化钒合金与金属铝都为粉料，粒径为3mm以下，芯层外部包裹有冷轧带钢制成的外皮，整个包芯线的外径为12mm，钒回收率为97.8％。

实施例三：

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、金属铝和钒铁合金，上述氮化钒合金与金属铝和钒铁合金的重量配比为：氮化钒合金：80％，金属铝：10％，钒铁合金：10％。氮化钒合金、金属铝和钒铁合金都为粉料，粒径为3mm以下，芯层外部包裹有冷轧带钢制成的外皮，整个包芯线的外径为13mm，钒回收率为96.5％。

实施例四：

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、金属铝和钛铁合金，上述氮化钒合金与金属铝和钛铁合金的重量配比为：氮化钒合金：80％，金属铝：10％，钛铁合金：10％。氮化钒合金、金属铝和钛铁合金都为粉料，粒径为3mm以下，芯层外部包裹有冷轧带钢制成的外皮，整个包芯线的外径为13mm，钒回收率为96.5％。

实施例五：

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、金属铝和铌铁合金，上述氮化钒合金与金属铝和铌铁合金的重量配比为：氮化钒合金：80％，金属铝：10％，铌铁合金：10％。氮化钒合金、金属铝和铌铁合金都为粉料，粒径为3mm以下，芯层外部包裹有冷轧带钢制成的外皮，整个包芯线的外径为13mm，钒回收率为96.5％。

实施例六：

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、金属铝、铌铁合金和钛铁合金，上述氮化钒合金、金属铝、铌铁合金和钛铁合金的重量配比为：氮化钒合金：70％，金属铝：15％，铌铁合金：5％，钛铁合金：10％。氮化钒合金、金属铝、铌铁合金和钛铁合金都为粉料，粒径为3mm以下，芯层外部包裹有冷轧带钢制成的外皮，整个包芯线的外径为13mm，钒回收率为96.9％。

实施例七：

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、金属铝、铌铁合金和钒铁合金，上述氮化钒合金、金属铝、铌铁合金和钒铁合金的重量配比为：氮化钒合金：60％，金属铝：30％，铌铁合金：5％，钒铁合金：5％。氮化钒合金、金属铝、铌铁合金和钒铁合金都为粉料，粒径为3mm以下，芯层外部包裹有冷轧带钢制成的外皮，整个包芯线的外径为13mm，钒回收率为97.5％。

实施例八：

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、金属铝、钛铁合金和钒铁合金，上述氮化钒合金、金属铝、钛铁合金和钒铁合金的重量配比为：氮化钒合金：65％，金属铝：10％，钛铁合金：5％，钒铁合金：20％。氮化钒合金、金属铝、钛铁合金和钒铁合金都为粉料，粒径为3mm以下，芯层外部包裹有冷轧带钢制成的外皮，整个包芯线的外径为13mm，钒回收率为96.7％。

实施例九：

用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、金属铝、铌铁合金、钛铁合金和钒铁合金，上述氮化钒合金、金属铝、铌铁合金、钛铁合金和钒铁合金的重量配比为：氮化钒合金：55％，金属铝：15％，铌铁合金：5％，钛铁合金：5％，钒铁合金：20％。氮化钒合金、金属铝、铌铁合金、钛铁合金和钒铁合金都为粉料，粒径为3mm以下，芯层外部包裹有冷轧带钢制成的外皮，整个包芯线的外径为13mm，钒回收率为97.2％。

Claims

1.用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，包括芯层(2)，所述芯层(2)含有氮化钒合金，其特征是：所述芯层(2)还含有金属铝。

2.如权利要求1所述的用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，其特征是：所述芯层(2)的氮化钒合金和金属铝都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

3.如权利要求1或2所述的用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，其特征是：所述芯层(2)还含有铁合金添加物，所述氮化钒合金，金属铝和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：50％～90％，金属铝：10％～40％，铁合金添加物：0～40％，其中，所述铁合金添加物为以下合金中的至少一种：钛铁合金，铌铁合金，钒铁合金。

4.如权利要求3所述的用于实现钢液钒、氮合金化的钒氮合金包芯线，其特征是：所述芯层(2)的铁合金添加物为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

5.用于实现钢液钒、氮合金化的方法，其特征是包括以下步骤：

A、制造包芯线，包括制造包芯线的芯层(2)以及将芯层(2)通过外皮(1)包裹形成包芯线，其中，所述包芯线的芯层(2)含有氮化钒合金以及金属铝；

B、将步骤A制成的包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液。

6.如权利要求5所述的用于实现钢液钒、氮合金化的方法，其特征是：所述步骤A中的芯层(2)的氮化钒合金和金属铝都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

7.如权利要求5所述的用于实现钢液钒、氮合金化的方法，其特征是：所述步骤A中的芯层(2)还含有铁合金添加物，所述氮化钒合金，金属铝和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：50％～90％，金属铝：10％～40％，铁合金添加物：0～40％，其中，所述铁合金添加物为以下合金中的至少一种：钛铁合金，铌铁合金，钒铁合金。

8.如权利要求5所述的用于实现钢液钒、氮合金化的方法，其特征是：所述芯层(2)的铁合金添加物为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。

9.如权利要求5所述的用于实现钢液钒、氮合金化的方法，其特征是：所述步骤B中，一边将包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液，一边对钢包进行摇晃。

10.如权利要求5至9中任意一项所述的用于实现钢液钒、氮合金化的方法，其特征是：所述步骤B中，一边将包芯线通过喂线装置喂入钢包内的钢液，一边对包芯线与钢液接触区域喷吹惰性气体。