CN112080609B - 一种炼钢用复合氮包芯线及其制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种炼钢用复合氮包芯线及其制备和使用方法，所述炼钢用复合氮包芯线包括合金仓、盲板、气体仓和铁皮外壳，最外层为铁皮外壳，铁皮外壳内部沿长度方向间隔设置有合金仓和气体仓，合金仓和气体仓中间由盲板隔开，盲板圆周与铁皮外壳的内壁连接，最外层的铁皮外壳沿圆周方向将合金仓、盲板、气体仓包裹密封；内芯原料随机分布于铁皮外壳、盲板所封闭成的合金仓内，所述气体仓内装有氮气。本发明提供的复合氮包芯线能够能向钢中增氮的同时，可以显著改善微合金化元素在钢液熔池中的均匀分布状态，提高合金元素利用率，在确保钢的良好性能的前提下，减少合金元素用量，降低炼钢成本，并有利于节能减排。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种炼钢用复合氮包芯线及其制备和使用方法。
背景技术
钒和氮的微合金化是生产低合金高强度钢的主要方法，在含钒钢中添加氮元素，可在钢中形成钒的碳化物或氮化物，通过其沉淀析出强化和细化晶粒的双重作用，可大大提高钢材的屈服强度，并使钢材兼具良好的塑性、韧性和焊接性。但是，由于V合金化价格较高，且市场行情波动大，造成钢厂生产成本可控性差，因此很多钢厂都在积极开发在保证钢的良好性能情况下的低成本微合金化方法。中国专利(公开号：CN1818086A，公开日期：2006年08月16日)公开了一种将钒氮合金粉末制成包芯线，此方法虽然可以提高钒氮合金的回收率，但该专利的包芯线中只含有钒氮合金及少量铌钛合金，没有添加富氮合金，因此，使用该专利所提供的包芯线对钢水进行微合金化时，若要增加钢中的氮含量，就必须同时增加钒含量，不能调整钢中V/N比值至最佳比例，钒的利用率仍比较低。中国专利(公开号：CN1405351A，公开时间：2003年03月26日)公开了一种分别加入块状的富氮合金和含钒合金进行钒和氮的微合金化的方法，其目的是靠富氮合金来增加氮含量，降低V/N比值。该专利所述的富氮合金密度较低，甚至低于炉渣的密度，加入钢水中后会漂浮在钢渣上面，造成部分合金烧损，导致合金回收率偏低，且不稳定。因此，亟需一种冶炼效果好、成本低的炼钢产品。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供一种炼钢用复合氮包芯线及其制备和使用方法。
一种炼钢用复合氮包芯线，包括合金仓、盲板、气体仓和铁皮外壳，最外层为铁皮外壳，铁皮外壳内部沿长度方向间隔设置有合金仓和气体仓，合金仓和气体仓中间由盲板隔开，盲板圆周与铁皮外壳的内壁连接，最外层的铁皮外壳沿圆周方向将合金仓、盲板、气体仓包裹密封；内芯原料随机分布于铁皮外壳、盲板所封闭成的合金仓内，所述气体仓内装有氮气。
所述合金仓内设有阻料凸台，阻料凸台的一端连接于铁皮外壳的内壁，阻料凸台的形状为圆台、梯形台、锥台或立方体中的一种，用于防止内芯原料滑脱。
所述合金仓内的内芯原料组分按重量百分比包括：氮气胶囊3～30％，氮化合金为50～90％，固氮剂为1～15％、助溶剂为5～10％，缓释剂为0～10％。
所述氮气胶囊包括橡胶外壳和氮气，氮气密封在橡胶外壳内部。
所述氮化合金按重量百分比包括铝硅锰合金10～30％，铁硅铝合金5～15％，中碳锰铁5～15％，氮化硅铁50～80％，硅钙合金5～15％，铝锰合金0～20％，硅酸锆0～6％，钛锆钼合金0～6％，稀土0～4％；
所述铝硅锰合金中各元素按重量百分比包括：Si含量55-75％，Al的含量10-25％，Mn的含量15-25％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述铁硅铝合金中各元素按重量百分比包括：Si含量25-40％，Al的含量15-25％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述中碳锰铁中各元素按重量百分比包括：Mn含量75-82％，C含量≤2％，其余为少量Si和不可避免的其他杂质元素；
所述氮化硅铁中各元素按重量百分比包括：N含量27-30％，Si含量45-50％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述硅钙合金中各元素按重量百分比包括：Ca含量≥28％，Si含量为55-65％，其余为不可避免的其他杂质元素；
所述铝锰合金中各元素按重量百分比包括：Al含量85-95％，锰的含量1-5％，其余为少量Mg、C和不可避免的其他杂质元素；
所述硅酸锆中各元素按重量百分比包括：ZrO2含量67％；SiO2含量33％；
所述钛锆钼合金中各元素按重量百分比包括：Mo含量85-95％，Ti含量1-5％，Zr含量1-3％，其余为少量不可避免的其他杂质元素。
所述固氮剂包括沸石、镁粉、麦饭石、膨润土、海泡石中任意一种经粉碎、筛分、制成的100～500目的粉状物。
所述助溶剂包括冰晶石、NaCl中任意一种。
所述缓释剂包括铁粉、硅铁粉混合物中任意一种。
上述的一种炼钢用复合氮包芯线的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备氮气胶囊
将置于内腔为U型的圆筒腔模具内的底端封闭的胶管加热，使其软化，然后从胶管顶端开口处向其内部充入氮气，按长度L将胶管开口压扁封口并切断，制成氮气胶囊，其中L≤D/3，D为包芯线直径；
步骤二：制备内芯材料
①称取内芯原料
按按重量百分比称取内芯原料氮气胶囊、氮化合金、固氮剂、助溶剂和缓释剂；
②机械混匀
将称量后的氮气胶囊、氮化合金、固氮剂、助溶剂、缓释剂放入搅拌机中，搅拌混合均匀；
步骤三：安置盲板，制备气体仓
在氮气气氛下，将平铺的铁皮外壳的两侧宽边卷起，使其两侧上翘，然后将盲板垂直于铁皮外壳长度方向焊接于铁皮外壳内侧，这样构成将环境氮气封闭起来的氮气气体仓，氮气气体仓按空一个再间隔一个的方式进行密封，每两个氮气气体仓中间间隔一个空仓，空仓作为合金仓用于同时装合金内芯使用；
步骤四：设置阻料凸台
将制备好的阻料凸台按间隔A焊接于合金仓位置的铁皮外壳内壁上，其中A<D/5，D为包芯线直径；每个合金仓中的阻料凸台的数量大于等于三；
步骤五：制备包芯线
用上述安置好盲板的铁皮外壳将所述步骤二中搅拌均匀的内芯材料经包芯线机组的下料口布料器均匀布置在由两块盲板及铁皮外壳组成的合金仓内，然后经包芯线机组包覆成一种炼钢用复合氮包芯线。
上述的一种炼钢用复合氮包芯线的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：破渣
将覆盖于钢包表面位于喂线位置周围的熔渣破开，便于包芯线喂线过程稳定穿过熔渣进入钢水中；
步骤二：喂线
将所述复复合氮包芯线用包芯线机以一定速度喂入钢水中，使其达到钢水熔池池面1.5m以下深度；
步骤三：内芯原料分散
进入熔池的气体仓和合金仓内的氮气胶囊中的氮气受热后体积膨胀，气体仓内的氮气破仓、氮气胶囊内的氮气破丸而出，产生推动力，气体仓将合金仓推送到距离喂线位置更远处，氮气胶囊则将合金仓内的内芯原料推送到其周围，扩大内芯原料在熔池内的分布范围；
步骤四：内芯原料在钢液中反应
破碎的气体仓和氮气胶囊中的氮气以及被推送到熔池各处的包芯线的内芯原料与钢液发生反应，实现对钢液增氮及成分微合金化。
本发明的有益效果是：本发明提供的复合氮包芯线能够能向钢中增氮的同时，可以显著改善微合金化元素在钢液熔池中的均匀分布状态，提高合金元素利用率，在确保钢的良好性能的前提下，减少合金元素用量，降低炼钢成本，并有利于节能减排。
附图说明
图1为实施例提供的一种炼钢用复合氮包芯线的示意图；
图2为阻料凸台在包芯线内部的位置示意图；
图3为实施例提供的一种炼钢用复合氮包芯线中的氮气胶囊示意图；
其中，
1合金仓，2盲板，3气体仓，4氮气胶囊，41橡胶外壳，42氮气，5氮化合金，6铁皮外壳，7固氮剂，8助溶剂，9缓释剂，10阻料凸台。
具体实施方式
为了更好的解释本发明，以便于理解，下面结合附图，通过具体实施方式，对本发明的技术方案和效果作详细描述。
实施例1
如图1所示，一种炼钢用复合氮包芯线，包括合金仓1、盲板2、气体仓3和铁皮外壳6，最外层为铁皮外壳6，铁皮外壳6内部沿长度方向间隔设置有合金仓1和气体仓3，合金仓1和气体仓3中间由盲板2隔开，盲板2圆周与铁皮外壳6的内壁连接，最外层的铁皮外壳6沿圆周方向将合金仓1、盲板2、气体仓3包裹密封；内芯原料随机分布于铁皮外壳6、盲板2所封闭成的合金仓1内，所述气体仓3内装有氮气。
如图2所示，所述合金仓1内设有阻料凸台10，阻料凸台10的一端连接于铁皮外壳6的内壁，阻料凸台10的形状为圆台、梯形台、锥台或立方体中的一种，用于防止内芯原料滑脱。
本实施例中，所述合金仓1内的内芯原料组分按重量百分比包括：氮气胶囊4为3％，氮化合金5为90％，固氮剂7为2％、助溶剂8为5％，缓释剂9为0％。
如图3所示，所述氮气胶囊4包括橡胶外壳41和氮气42，氮气42密封在橡胶外壳41内部。
所述氮化合金5按重量百分比包括铝硅锰合金10％，铁硅铝合金5％，中碳锰铁5％，氮化硅铁75％，硅钙合金5％，铝锰合金0％，硅酸锆0％，钛锆钼合金0％，稀土0％。
所述铝硅锰合金中各元素按重量百分比包括：Si含量60％，Al的含量10％，Mn的含量25％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述铁硅铝合金中各元素按重量百分比包括：Si含量40％，Al的含量15％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述中碳锰铁中各元素按重量百分比包括：Mn含量75％，C含量为2％，其余为少量Si和不可避免的其他杂质元素；
所述氮化硅铁中各元素按重量百分比包括：N含量30％，Si含量45％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述硅钙合金中各元素按重量百分比包括：Ca含量为28％，Si含量为65％，其余为不可避免的其他杂质元素；
所述铝锰合金中各元素按重量百分比包括：Al含量95％，锰的含量1％，其余为少量Mg、C和不可避免的其他杂质元素；
所述硅酸锆中各元素按重量百分比包括：ZrO2含量67％；SiO2含量33％；
所述钛锆钼合金中各元素按重量百分比包括：Mo含量95％，Ti含量1％，Zr含量1％，其余为少量不可避免的其他杂质元素。
所述固氮剂7包括沸石、镁粉、麦饭石、膨润土、海泡石中任意一种经粉碎、筛分、制成的100～500目的粉状物。本实施例中采用沸石。
所述助溶剂8包括冰晶石、NaCl中任意一种。本实施例中采用冰晶石。
所述缓释剂9包括铁粉、硅铁粉混合物中任意一种。本实施例中采用铁粉。
上述一种炼钢用复合氮包芯线的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：制备氮气胶囊4
将置于内腔为U型的圆筒腔模具内的底端封闭的胶管加热，使其软化，然后从胶管顶端开口处向其内部充入氮气，按长度L将胶管开口压扁封口并切断，制成氮气胶囊4，其中L≤D/3，D为包芯线直径；
步骤二：制备内芯材料
①称取内芯原料
按按重量百分比称取内芯原料氮气胶囊4、氮化合金5、固氮剂7、助溶剂8和缓释剂9；
②机械混匀
将称量后的氮气胶囊4、氮化合金5、固氮剂7、助溶剂8、缓释剂9放入搅拌机中，搅拌混合均匀；
步骤三：安置盲板2，制备气体仓3
在氮气气氛下，将平铺的铁皮外壳6的两侧宽边卷起，使其两侧上翘，然后将盲板2垂直于铁皮外壳6长度方向焊接于铁皮外壳6内侧，这样构成将环境氮气封闭起来的氮气气体仓3，氮气气体仓3按空一个再间隔一个的方式进行密封，每两个氮气气体仓3中间间隔一个空仓，空仓作为合金仓1用于同时装合金内芯使用；
步骤四：设置阻料凸台10
将制备好的阻料凸台10按间隔A焊接于合金仓1位置的铁皮外壳6内壁上，其中A<D/5，D为包芯线直径；本实施例中每个合金仓1中的阻料凸台10的数量为七个；
步骤五：制备包芯线
用上述安置好盲板2的铁皮外壳6将所述步骤二中搅拌均匀的内芯材料经包芯线机组的下料口布料器均匀布置在由两块盲板2及铁皮外壳6组成的合金仓1内，然后经包芯线机组包覆成一种炼钢用复合氮包芯线。
上述一种炼钢用复合氮包芯线的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：破渣
将覆盖于钢包表面位于喂线位置周围的熔渣破开，便于包芯线喂线过程稳定穿过熔渣进入钢水中；
步骤二：喂线
将所述复复合氮包芯线用包芯线机以一定速度喂入钢水中，使其达到钢水熔池池面1.5m以下深度；
步骤三：内芯原料分散
进入熔池的气体仓3和合金仓1内的氮气胶囊4中的氮气42受热后体积膨胀，气体仓3内的氮气破仓、氮气胶囊4内的氮气42破丸而出，产生推动力，气体仓3将合金仓1推送到距离喂线位置更远处，氮气胶囊4则将合金仓1内的内芯原料推送到其周围，扩大内芯原料在熔池内的分布范围；
步骤四：内芯原料在钢液中反应
破碎的气体仓3和氮气胶囊4中的氮气42以及被推送到熔池各处的包芯线的内芯原料与钢液发生反应，实现对钢液增氮及成分微合金化。
实施例2
如图1所示，一种炼钢用复合氮包芯线，包括合金仓1、盲板2、气体仓3和铁皮外壳6，最外层为铁皮外壳6，铁皮外壳6内部沿长度方向间隔设置有合金仓1和气体仓3，合金仓1和气体仓3中间由盲板2隔开，盲板2圆周与铁皮外壳6的内壁连接，最外层的铁皮外壳6沿圆周方向将合金仓1、盲板2、气体仓3包裹密封；内芯原料随机分布于铁皮外壳6、盲板2所封闭成的合金仓1内，所述气体仓3内装有氮气。
如图2所示，所述合金仓1内设有阻料凸台10，阻料凸台10的一端连接于铁皮外壳6的内壁，阻料凸台10的形状为圆台、梯形台、锥台或立方体中的一种，用于防止内芯原料滑脱。
本实施例中，所述合金仓1内的内芯原料组分按重量百分比包括：氮气胶囊4为29％，氮化合金5为50％，固氮剂7为1％、助溶剂8为10％，缓释剂9为10％。
如图3所示，所述氮气胶囊4包括橡胶外壳41和氮气42，氮气42密封在橡胶外壳41内部。
所述氮化合金5按重量百分比包括铝硅锰合金15％，铁硅铝合金8％，中碳锰铁8％，氮化硅铁50％，硅钙合金8％，铝锰合金5％，硅酸锆2％，钛锆钼合金2％，稀土2％。
所述铝硅锰合金中各元素按重量百分比包括：Si含量55％，Al的含量25％，Mn的含量15％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述铁硅铝合金中各元素按重量百分比包括：Si含量35％，Al的含量20％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述中碳锰铁中各元素按重量百分比包括：Mn含量82％，C含量为0.6％，其余为少量Si和不可避免的其他杂质元素；
所述氮化硅铁中各元素按重量百分比包括：N含量27％，Si含量50％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述硅钙合金中各元素按重量百分比包括：Ca含量为40％，Si含量为55％，其余为不可避免的其他杂质元素；
所述铝锰合金中各元素按重量百分比包括：Al含量85％，锰的含量5％，其余为少量Mg、C和不可避免的其他杂质元素；
所述硅酸锆中各元素按重量百分比包括：ZrO2含量67％；SiO2含量33％；
所述钛锆钼合金中各元素按重量百分比包括：Mo含量85％，Ti含量5％，Zr含量3％，其余为少量不可避免的其他杂质元素。
所述固氮剂7包括沸石、镁粉、麦饭石、膨润土、海泡石中任意一种经粉碎、筛分、制成的100～500目的粉状物。本实施例中采用麦饭石。
所述助溶剂8包括冰晶石、NaCl中任意一种。本实施例中采用NaCl。
所述缓释剂9包括铁粉、硅铁粉混合物中任意一种。本实施例中采用硅铁粉混合物。
本实施例提供的炼钢用复合氮包芯线的制备方法及使用方法同实施例1相同。
实施例3
如图1所示，一种炼钢用复合氮包芯线，包括合金仓1、盲板2、气体仓3和铁皮外壳6，最外层为铁皮外壳6，铁皮外壳6内部沿长度方向间隔设置有合金仓1和气体仓3，合金仓1和气体仓3中间由盲板2隔开，盲板2圆周与铁皮外壳6的内壁连接，最外层的铁皮外壳6沿圆周方向将合金仓1、盲板2、气体仓3包裹密封；内芯原料随机分布于铁皮外壳6、盲板2所封闭成的合金仓1内，所述气体仓3内装有氮气。
如图2所示，所述合金仓1内设有阻料凸台10，阻料凸台10的一端连接于铁皮外壳6的内壁，阻料凸台10的形状为圆台、梯形台、锥台或立方体中的一种，用于防止内芯原料滑脱。
本实施例中，所述合金仓1内的内芯原料组分按重量百分比包括：氮气胶囊4为30％，氮化合金5为39％，固氮剂7为15％、助溶剂8为8％，缓释剂9为8％。
如图3所示，所述氮气胶囊4包括橡胶外壳41和氮气42，氮气42密封在橡胶外壳41内部。
所述氮化合金5按重量百分比包括铝硅锰合金10％，铁硅铝合金15％，中碳锰铁6％，氮化硅铁50％，硅钙合金15％，铝锰合金1％，硅酸锆1％，钛锆钼合金1％，稀土1％。
所述铝硅锰合金中各元素按重量百分比包括：Si含量70％，Al的含量10％，Mn的含量15％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述铁硅铝合金中各元素按重量百分比包括：Si含量25％，Al的含量25％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述中碳锰铁中各元素按重量百分比包括：Mn含量80％，C含量为1.8％，其余为少量Si和不可避免的其他杂质元素；
所述氮化硅铁中各元素按重量百分比包括：N含量28％，Si含量48％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述硅钙合金中各元素按重量百分比包括：Ca含量为35％，Si含量为60％，其余为不可避免的其他杂质元素；
所述铝锰合金中各元素按重量百分比包括：Al含量90％，锰的含量4％，其余为少量Mg、C和不可避免的其他杂质元素；
所述硅酸锆中各元素按重量百分比包括：ZrO2含量67％；SiO2含量33％；
所述钛锆钼合金中各元素按重量百分比包括：Mo含量90％，Ti含量2％，Zr含量2％，其余为少量不可避免的其他杂质元素。
所述固氮剂7包括沸石、镁粉、麦饭石、膨润土、海泡石中任意一种经粉碎、筛分、制成的100～500目的粉状物。本实施例中采用海泡石。
所述助溶剂8包括冰晶石、NaCl中任意一种。本实施例中采用NaCl。
所述缓释剂9包括铁粉、硅铁粉混合物中任意一种。本实施例中采用硅铁粉混合物。
本实施例提供的炼钢用复合氮包芯线的制备方法及使用方法同实施例1相同。
实施例4
如图1所示，一种炼钢用复合氮包芯线，包括合金仓1、盲板2、气体仓3和铁皮外壳6，最外层为铁皮外壳6，铁皮外壳6内部沿长度方向间隔设置有合金仓1和气体仓3，合金仓1和气体仓3中间由盲板2隔开，盲板2圆周与铁皮外壳6的内壁连接，最外层的铁皮外壳6沿圆周方向将合金仓1、盲板2、气体仓3包裹密封；内芯原料随机分布于铁皮外壳6、盲板2所封闭成的合金仓1内，所述气体仓3内装有氮气。
如图2所示，所述合金仓1内设有阻料凸台10，阻料凸台10的一端连接于铁皮外壳6的内壁，阻料凸台10的形状为圆台、梯形台、锥台或立方体中的一种，用于防止内芯原料滑脱。
本实施例中，所述合金仓1内的内芯原料组分按重量百分比包括：氮气胶囊4为30％，氮化合金5为39％，固氮剂7为15％、助溶剂8为8％，缓释剂9为8％。
如图3所示，所述氮气胶囊4包括橡胶外壳41和氮气42，氮气42密封在橡胶外壳41内部。
所述氮化合金5按重量百分比包括铝硅锰合金11％，铁硅铝合金6％，中碳锰铁15％，氮化硅铁50％，硅钙合金6％，铝锰合金0％，硅酸锆6％，钛锆钼合金6％，稀土0％。
所述铝硅锰合金中各元素按重量百分比包括：Si含量70％，Al的含量10％，Mn的含量15％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述铁硅铝合金中各元素按重量百分比包括：Si含量25％，Al的含量25％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述中碳锰铁中各元素按重量百分比包括：Mn含量80％，C含量为1.8％，其余为少量Si和不可避免的其他杂质元素；
所述氮化硅铁中各元素按重量百分比包括：N含量28％，Si含量48％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述硅钙合金中各元素按重量百分比包括：Ca含量为35％，Si含量为60％，其余为不可避免的其他杂质元素；
所述铝锰合金中各元素按重量百分比包括：Al含量90％，锰的含量4％，其余为少量Mg、C和不可避免的其他杂质元素；
所述硅酸锆中各元素按重量百分比包括：ZrO2含量67％；SiO2含量33％；
所述钛锆钼合金中各元素按重量百分比包括：Mo含量90％，Ti含量2％，Zr含量2％，其余为少量不可避免的其他杂质元素。
所述固氮剂7包括沸石、镁粉、麦饭石、膨润土、海泡石中任意一种经粉碎、筛分、制成的100～500目的粉状物。本实施例中采用海泡石。
所述助溶剂8包括冰晶石、NaCl中任意一种。本实施例中采用NaCl。
所述缓释剂9包括铁粉、硅铁粉混合物中任意一种。本实施例中采用硅铁粉混合物。
本实施例提供的炼钢用复合氮包芯线的制备方法及使用方法同实施例1相同。
实施例5
如图1所示，一种炼钢用复合氮包芯线，包括合金仓1、盲板2、气体仓3和铁皮外壳6，最外层为铁皮外壳6，铁皮外壳6内部沿长度方向间隔设置有合金仓1和气体仓3，合金仓1和气体仓3中间由盲板2隔开，盲板2圆周与铁皮外壳6的内壁连接，最外层的铁皮外壳6沿圆周方向将合金仓1、盲板2、气体仓3包裹密封；内芯原料随机分布于铁皮外壳6、盲板2所封闭成的合金仓1内，所述气体仓3内装有氮气。
如图2所示，所述合金仓1内设有阻料凸台10，阻料凸台10的一端连接于铁皮外壳6的内壁，阻料凸台10的形状为圆台、梯形台、锥台或立方体中的一种，用于防止内芯原料滑脱。
本实施例中，所述合金仓1内的内芯原料组分按重量百分比包括：氮气胶囊4为30％，氮化合金5为39％，固氮剂7为15％、助溶剂8为8％，缓释剂9为8％。
如图3所示，所述氮气胶囊4包括橡胶外壳41和氮气42，氮气42密封在橡胶外壳41内部。
所述氮化合金5按重量百分比包括铝硅锰合金30％，铁硅铝合金5％，中碳锰铁5％，氮化硅铁50％，硅钙合金5％，铝锰合金1％，硅酸锆0％，钛锆钼合金0％，稀土4％。
所述铝硅锰合金中各元素按重量百分比包括：Si含量70％，Al的含量10％，Mn的含量15％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述铁硅铝合金中各元素按重量百分比包括：Si含量25％，Al的含量25％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述中碳锰铁中各元素按重量百分比包括：Mn含量80％，C含量为1.8％，其余为少量Si和不可避免的其他杂质元素；
所述氮化硅铁中各元素按重量百分比包括：N含量28％，Si含量48％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述硅钙合金中各元素按重量百分比包括：Ca含量为35％，Si含量为60％，其余为不可避免的其他杂质元素；
所述铝锰合金中各元素按重量百分比包括：Al含量90％，锰的含量4％，其余为少量Mg、C和不可避免的其他杂质元素；
所述硅酸锆中各元素按重量百分比包括：ZrO2含量67％；SiO2含量33％；
所述钛锆钼合金中各元素按重量百分比包括：Mo含量90％，Ti含量2％，Zr含量2％，其余为少量不可避免的其他杂质元素。
所述固氮剂7包括沸石、镁粉、麦饭石、膨润土、海泡石中任意一种经粉碎、筛分、制成的100～500目的粉状物。本实施例中采用海泡石。
所述助溶剂8包括冰晶石、NaCl中任意一种。本实施例中采用NaCl。
所述缓释剂9包括铁粉、硅铁粉混合物中任意一种。本实施例中采用硅铁粉混合物。
本实施例提供的炼钢用复合氮包芯线的制备方法及使用方法同实施例1相同。
实施例6
如图1所示，一种炼钢用复合氮包芯线，包括合金仓1、盲板2、气体仓3和铁皮外壳6，最外层为铁皮外壳6，铁皮外壳6内部沿长度方向间隔设置有合金仓1和气体仓3，合金仓1和气体仓3中间由盲板2隔开，盲板2圆周与铁皮外壳6的内壁连接，最外层的铁皮外壳6沿圆周方向将合金仓1、盲板2、气体仓3包裹密封；内芯原料随机分布于铁皮外壳6、盲板2所封闭成的合金仓1内，所述气体仓3内装有氮气。
如图2所示，所述合金仓1内设有阻料凸台10，阻料凸台10的一端连接于铁皮外壳6的内壁，阻料凸台10的形状为圆台、梯形台、锥台或立方体中的一种，用于防止内芯原料滑脱。
本实施例中，所述合金仓1内的内芯原料组分按重量百分比包括：氮气胶囊4为30％，氮化合金5为39％，固氮剂7为15％、助溶剂8为8％，缓释剂9为8％。
如图3所示，所述氮气胶囊4包括橡胶外壳41和氮气42，氮气42密封在橡胶外壳41内部。
所述氮化合金5按重量百分比包括铝硅锰合金10％，铁硅铝合金5％，中碳锰铁5％，氮化硅铁53.5％，硅钙合金5％，铝锰合金20％，硅酸锆0.5％，钛锆钼合金0.5％，稀土0.5％。
所述铝硅锰合金中各元素按重量百分比包括：Si含量70％，Al的含量10％，Mn的含量15％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述铁硅铝合金中各元素按重量百分比包括：Si含量25％，Al的含量25％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述中碳锰铁中各元素按重量百分比包括：Mn含量80％，C含量为1.8％，其余为少量Si和不可避免的其他杂质元素；
所述氮化硅铁中各元素按重量百分比包括：N含量28％，Si含量48％，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述硅钙合金中各元素按重量百分比包括：Ca含量为35％，Si含量为60％，其余为不可避免的其他杂质元素；
所述铝锰合金中各元素按重量百分比包括：Al含量90％，锰的含量4％，其余为少量Mg、C和不可避免的其他杂质元素；
所述硅酸锆中各元素按重量百分比包括：ZrO2含量67％；SiO2含量33％；
所述钛锆钼合金中各元素按重量百分比包括：Mo含量90％，Ti含量2％，Zr含量2％，其余为少量不可避免的其他杂质元素。
所述固氮剂7包括沸石、镁粉、麦饭石、膨润土、海泡石中任意一种经粉碎、筛分、制成的100～500目的粉状物。本实施例中采用海泡石。
所述助溶剂8包括冰晶石、NaCl中任意一种。本实施例中采用NaCl。
所述缓释剂9包括铁粉、硅铁粉混合物中任意一种。本实施例中采用硅铁粉混合物。
本实施例提供的炼钢用复合氮包芯线的制备方法及使用方法同实施例1相同。
Claims (8)
1.一种炼钢用复合氮包芯线，其特征在于：包括合金仓、盲板、气体仓和铁皮外壳，最外层为铁皮外壳，铁皮外壳内部沿长度方向间隔设置有合金仓和气体仓，合金仓和气体仓中间由盲板隔开，盲板圆周与铁皮外壳的内壁连接，最外层的铁皮外壳沿圆周方向将合金仓、盲板、气体仓包裹密封；内芯原料随机分布于铁皮外壳、盲板所封闭成的合金仓内，所述气体仓内装有氮气；
所述合金仓内设有阻料凸台，阻料凸台的一端连接于铁皮外壳的内壁，阻料凸台的形状为圆台、梯形台、锥台或立方体中的一种，用于防止内芯原料滑脱；
所述合金仓内的内芯原料组分按重量百分比包括：氮气胶囊3~30%，氮化合金为50~90%，固氮剂为1~15%、助溶剂为5~10%，缓释剂为0~10%。
2.根据权利要求1所述的一种炼钢用复合氮包芯线，其特征在于：所述氮气胶囊包括橡胶外壳和氮气，氮气密封在橡胶外壳内部。
3.根据权利要求1所述的一种炼钢用复合氮包芯线，其特征在于：所述氮化合金按重量百分比包括铝硅锰合金10~30%，铁硅铝合金5~15%，中碳锰铁5~15%，氮化硅铁50~75%，硅钙合金5~15%，铝锰合金0~20%，硅酸锆0~6%，钛锆钼合金0~6%，稀土0~4%；
所述铝硅锰合金中各元素按重量百分比包括：Si含量55-75 %，Al的含量10-25 %，Mn的含量15-25 %，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述铁硅铝合金中各元素按重量百分比包括：Si含量25-40%，Al的含量15-25 %，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述中碳锰铁中各元素按重量百分比包括：Mn含量75-82 %，C含量≤2 %，其余为少量Si和不可避免的其他杂质元素；
所述氮化硅铁中各元素按重量百分比包括：N含量27-30 %，Si含量45-50 %，其余为Fe和不可避免的其他杂质元素；
所述硅钙合金中各元素按重量百分比包括：Ca含量≥28 %，Si含量为55-65 %，其余为不可避免的其他杂质元素；
所述铝锰合金中各元素按重量百分比包括：Al含量85-95 %，锰的含量1-5%，其余为少量Mg、C和不可避免的其他杂质元素；
所述硅酸锆中各元素按重量百分比包括：ZrO2含量67%；SiO2含量33%；
所述钛锆钼合金中各元素按重量百分比包括：Mo含量85-95%，Ti含量1-5%，Zr含量1-3%，其余为少量不可避免的其他杂质元素。
4.根据权利要求1所述的一种炼钢用复合氮包芯线，其特征在于：所述固氮剂包括沸石、镁粉、麦饭石、膨润土、海泡石中任意一种经粉碎、筛分、制成的100～500目的粉状物。
5.根据权利要求1所述的一种炼钢用复合氮包芯线，其特征在于：所述助溶剂包括冰晶石、NaCl中任意一种。
6.根据权利要求1所述的一种炼钢用复合氮包芯线，其特征在于：所述缓释剂包括铁粉、硅铁粉混合物中任意一种。
7.权利要求1所述的一种炼钢用复合氮包芯线的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：制备氮气胶囊
将置于内腔为U型的圆筒腔模具内的底端封闭的胶管加热，使其软化，然后从胶管顶端开口处向其内部充入氮气，按长度L将胶管开口压扁封口并切断，制成氮气胶囊，其中L≤D/3，D为包芯线直径；
步骤二：制备内芯材料
①称取内芯原料
按按重量百分比称取内芯原料氮气胶囊、氮化合金、固氮剂、助溶剂和缓释剂；
②机械混匀
将称量后的氮气胶囊、氮化合金、固氮剂、助溶剂、缓释剂放入搅拌机中，搅拌混合均匀；
步骤三：安置盲板，制备气体仓
在氮气气氛下，将平铺的铁皮外壳的两侧宽边卷起，使其两侧上翘，然后将盲板垂直于铁皮外壳长度方向焊接于铁皮外壳内侧，这样构成将环境氮气封闭起来的氮气气体仓，氮气气体仓按空一个再间隔一个的方式进行密封，每两个氮气气体仓中间间隔一个空仓，空仓作为合金仓用于同时装合金内芯使用；
步骤四：设置阻料凸台
将制备好的阻料凸台按间隔A焊接于合金仓位置的铁皮外壳内壁上，其中A<D/5，D为包芯线直径；每个合金仓中的阻料凸台的数量大于等于三；
步骤五：制备包芯线
用上述安置好盲板的铁皮外壳将所述步骤二中搅拌均匀的内芯材料经包芯线机组的下料口布料器均匀布置在由两块盲板及铁皮外壳组成的合金仓内，然后经包芯线机组包覆成一种炼钢用复合氮包芯线。
8.权利要求1所述的一种炼钢用复合氮包芯线的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：破渣
将覆盖于钢包表面位于喂线位置周围的熔渣破开，便于包芯线喂线过程稳定穿过熔渣进入钢水中；
步骤二：喂线
将所述复合氮包芯线用包芯线机以一定速度喂入钢水中，使其达到钢水熔池池面1.5m以下深度；
步骤三：内芯原料分散
进入熔池的气体仓和合金仓内的氮气胶囊中的氮气受热后体积膨胀，气体仓内的氮气破仓、氮气胶囊内的氮气破丸而出，产生推动力，气体仓将合金仓推送到距离喂线位置更远处，氮气胶囊则将合金仓内的内芯原料推送到其周围，扩大内芯原料在熔池内的分布范围；
步骤四：内芯原料在钢液中反应
破碎的气体仓和氮气胶囊中的氮气以及被推送到熔池各处的包芯线的内芯原料与钢液发生反应，实现对钢液增氮及成分微合金化。
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| RU2008116867A (ru) * | 2008-04-28 | 2009-11-10 | Мансур Хузиахметович Зиатдинов (RU) | Азотсодержащий сплав для легирования стали и способ его получения |
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