CN112195308A - 一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用 - Google Patents

一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用 Download PDF

Info

Publication number
CN112195308A
CN112195308A CN202010955061.9A CN202010955061A CN112195308A CN 112195308 A CN112195308 A CN 112195308A CN 202010955061 A CN202010955061 A CN 202010955061A CN 112195308 A CN112195308 A CN 112195308A
Authority
CN
China
Prior art keywords
molten steel
calcium
steel
cored wire
perovskite
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010955061.9A
Other languages
English (en)
Inventor
梁亮
李光辉
肖爱达
张波
严立新
郑庆
周剑丰
谢世正
汪宏兵
刘浩
汪雄
曾交民
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hunan University of Technology
Lysteel Co Ltd
Original Assignee
Hunan University of Technology
Lysteel Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hunan University of Technology, Lysteel Co Ltd filed Critical Hunan University of Technology
Priority to CN202010955061.9A priority Critical patent/CN112195308A/zh
Publication of CN112195308A publication Critical patent/CN112195308A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/06—Deoxidising, e.g. killing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/0056—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00 using cored wires

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

本申请属于冶金技术领域，具体涉及一种钙钛合金包芯线，包括：包覆层和包裹于所述包覆层内的包芯，所述包芯为钙钛合金，其可以提高氧化物夹杂的效果。

Description

一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用
技术领域
本申请属于冶金技术领域，具体涉及一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用。
背景技术
人们通常认为金属及非金属夹杂物对钢材的性能有害，应当尽量除去，以获得“纯净”的钢水，但是钢水不可避免的会存在一些夹杂物，过分地追求“纯净”将使得炼钢成本升高。氧化物冶金是炼钢、材料领域全新的观点，是指利用炼钢过程中生成的尺寸细小、弥散分布和成分可控的氧化物夹杂作为硫化物、氮化物等异相析出形核点，以改变钢的组织和晶粒度，使钢材具有优异的韧性、较高的强度尤其是优良的焊接性能，使钢中传统的夹杂物变害为利。
通常于钢水中添加包芯线进行氧化物冶金，以改变钢材的力学性能，但是现有的包芯线加入钢水中，改善氧化物夹杂的效果较差，导致钢材的力学性能较差。
发明内容
有鉴于此，本申请的目的在于提供一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用，以解决现有包芯线改善氧化物夹杂效果较差的技术问题。
为实现上述目的，本申请提供了一种钙钛合金包芯线，包括：包覆层和包裹于所述包覆层内的包芯，所述包芯为钙钛合金。
可选地，所述钙钛合金以重量百分数计包括钙38～42wt.％和钛58～62wt.％。
可选地，所述钙钛合金以重量百分数计包括钙38.8～41.5wt.％和钛58～61wt.％。
可选地，所述钙钛合金以重量百分数计包括钙39.8wt.％和钛60wt.％。
可选地，所述包覆层为厚度1～3mm的空心层，其材质为低碳钢或纯铁。
本申请另一方面提供了钙钛合金包芯线在氧化物冶金中的应用。
可选地，将粗炼的钢水进行弱脱氧，得到弱脱氧的钢水；
于弱脱氧的钢水中加入所述钙钛合金包芯线并搅拌，搅拌后将钢水进行连铸。
可选地，于钢水中添加钙钛合金包芯线的含量为0.8～1.5kg/t钢水。
可选地，所述粗炼的钢水中的酸溶铝含量小于50×10-6，硫含量为0.008wt.％～0.02wt.％；和/或
所述弱脱氧的钢水中的自由氧含量为30～60ppm。
可选地，所述搅拌为底吹氩气搅拌，搅拌时间为8～12min，搅拌后20min以内开始连铸。
与现有技术相比，本申请实施例具有以下有益效果：
本申请实施例所述的钙钛合金包芯线应用于氧化物冶金时，一方面由于钙钛合金包芯线中的钛金属的脱氧能力有限，而钙金属与硫和氧有很强的亲和力，可以和钢水中的自由氧和硫反应，分别生成氧化钙和硫化钙，并且大部分上浮可以去除，从而降低钢水中硫和氧含量，不会造成因弱脱氧钢水脱硫困难，导致钢水硫含量超标，硫含量超标易使钢材产生热脆现象，降低钢材的性能的问题；可以降低钢水中硫和氧含量，提高钢材的力学性能；
另一方面钙钛合金包芯线并不添加铁，纯钛金属，增加了包芯线的利用率，减少包芯线加入总量，且可以减小温降，同时避免杂质元素的带入，可提高氧化物冶金效果；
并且钙钛合金包芯线中的钛金属与钢水中的氧生成大量弥散分布的细小的含钛夹杂物。钢水中残余的钙可以对含钛夹杂物进行改质，从而生成复合夹杂物，复合夹杂物在钢水冷却时可成为硫化物形核的核心，从而有利于促进晶内形成取向杂乱、相互交叉连接的针状铁素体，促进氧化物冶金效果，能够为钢铁提供高强度和高韧性相结合的细化组织；复合夹杂物在钢水冷却时可成为硫化物形核的核心，从而有利于促进晶内形成取向杂乱、相互交叉连接的针状铁素体，能够为钢铁提供高强度和高韧性相结合的细化组织，进一步提高钢材的力学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例采用钙钛合金包芯线处理后钢水中复合夹杂物扫描电镜及能谱分析图；
图2为未采取氧化冶金技术时钢水中复合夹杂物扫描电镜及能谱分析图；
图3为采用传统方法得到的钢水中复合夹杂物扫描电镜及能谱分析图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
本申请实施例提供了一种钙钛合金包芯线，包括：包覆层和包裹于所述包覆层内的包芯，所述包芯为钙钛合金。
在传统工艺中，因氧元素的活泼性，需要先对精炼的钢水除氧后再进行脱硫。在氧化物冶金过程中，需要在精炼工艺结束时保留含氧量，并通过加入合金，使钢中形成大量细小的氧化物夹杂物，从而起到细化晶粒的目的。但是精炼的钢水中含有自由氧，容易造成弱脱氧钢水脱硫困难，导致钢水硫含量超标，硫含量超标易使钢材产生热脆现象，降低钢材的性能。
本申请实施例中所述的钙钛合金包含钛金属和钙金属，并可能包括掺杂于钛金属和钙金属中的杂质。包芯可以设置为粉末状，或其他可参与氧化物冶金的物质形态，在此不作具体限定。
由于钛金属的脱氧能力有限，而钙金属与硫和氧有很强的亲和力，可以和钢水中的自由氧和硫反应，分别生成氧化钙和硫化钙，并且大部分上浮可以去除，从而降低钢水中硫和氧含量，不会造成因弱脱氧钢水脱硫困难，导致钢水硫含量超标，硫含量超标易使钢材产生热脆现象，降低钢材的性能的问题。
钛金属与钢水中的氧生成大量弥散分布的细小的含钛夹杂物。钢水中残余的钙可以对含钛夹杂物进行改质，从而生成复合夹杂物，复合夹杂物在钢水冷却时可成为硫化物形核的核心，从而有利于促进晶内形成取向杂乱、相互交叉连接的针状铁素体，促进氧化物冶金效果，能够为钢铁提供高强度和高韧性相结合的细化组织。
同时，钙可以降低钢水中Al2O3等夹杂物的熔点，使Al2O3在炼钢温度下为液态，使钢水中掺杂的杂质分散在钢水中，减少掺杂的杂质对钢性能的影响。
相比于钙钛包芯线，本申请实施例所述的钙钛合金包芯线并不添加硅，不会使得钢水增硅，可以保证钢水的质量。
相比于含钛化合物包芯线，含钛化合物包芯线的粒径通常在3μm以下，加入钢水中容易出现团聚，不能均匀分散。而本申请实施例加入钛金属，钛先溶解于钢水中，然后与钢水中自由氧生成氧化钛，氧化钛细小而弥散分布，避免直接加入氧化钛产生的团聚问题。
相比于钛铁包芯线，钛铁包芯线中钛的含量通常为50wt.％左右，并且还含有其他杂质，如铝、硅、硫等，需要加入一定量钛时，采用钛铁包芯线则物料加入总量相对较多，并且会带入更多的杂质；且较多物料的加入会造成钢水温降较大，而温度是钢水的生命线，因此控制钢水温度尤其重要。本申请实施例所述的钙钛合金包芯线并不添加铁，纯钛金属，增加了包芯线的利用率，减少包芯线加入总量，且可以减小温降，同时避免杂质元素的带入；且钛金属和钙金属同时加入钢水中，避免了依次加入钛金属、钙金属时存在的时间差造成的复合钛夹杂物容易被钙铝酸盐所包裹，从而使得表面硫化物形核难度变大，氧化物冶金效果减弱的问题。
相比于只添加钙包芯线，钙包芯线只是对钢水起到夹杂物改质的作用，而本申请实施例先采用Ti对钢水脱氧处理，生成大量弥散分布的钛氧化物夹杂，并利用钙对钛氧化物夹杂进行改质处理；其效果与分别采用钙和钛金属不一样。
因此，本申请实施例所述的钙钛合金包芯线应用于氧化物冶金时，一方面可以降低钢水中硫和氧含量，提高钢材的力学性能；另一方面包芯线的利用率高，可提高氧化物冶金效果；再一方面可以生成含钛夹杂物并对含钛夹杂物进行改性，从而生成复合夹杂物，复合夹杂物在钢水冷却时可成为硫化物形核的核心，从而有利于促进晶内形成取向杂乱、相互交叉连接的针状铁素体，能够为钢铁提供高强度和高韧性相结合的细化组织，进一步提高钢材的力学性能。
为增加包芯线的利用率和提高氧化物冶金的效率，控制钙钛合金的成分组成，以重量百分数计可以包括钙38～42wt.％和钛58～62wt.％，其余为杂质，杂质的质量百分数可以为0.5wt.％以下。钛金属和钙金属的纯度一般为99.5％，其在制备过程中通常掺杂铝、镁、硅等杂质。
优选地，所述钙钛合金以重量百分数计可以包括钙35～40wt.％和钛55～60wt.％。
作为一示例，所述钙钛合金以重量百分数计可以包括钙39.8wt.％和钛60wt.％。
作为一示例，所述钙钛合金以重量百分数计可以包括钙41.5wt.％和钛58wt.％。
作为一示例，所述钙钛合金以重量百分数计可以包括钙38.8wt.％和钛61wt.％。
本申请实施例中包覆层可以为厚度1～3mm的空心层，其材质可以设置为低碳钢或纯铁，相比于高碳钢，低碳钢可以降低钙钛合金包芯线中碳对钢水质量的影响；且采用纯铁可避免钙钛合金包芯线中硫、磷对钢水质量的影响，提高钢水的质量。
本申请实施例中钙钛合金包芯线的直径范围的选定，本技术领域的技术人员可根据具体的工艺要求设置，在此不作具体限定。
本申请实施例另一方面提供了上述各实施例所述的钙钛合金包芯线在氧化物冶金中的应用。
对钙钛合金包芯线中的钙钛含量进行控制，通过钙钛合金对钢水中的氧和硫进行无害化处理，充分的将钢水中的硫元素无害化，并作为增强钢铁材料性能的有效助剂。钛金属与氧反应生成含钛夹杂物。钙金属与钢水中的氧和硫反应，降低钢水中氧和硫含量。残余的一部分钙对含钛夹杂物进行改性处理，形成复合夹杂物，这类复合夹杂物在钢水冷却凝固过程中可为硫化物形核提供核心，从而形成有利于促进晶内针状铁素体生成的复合夹杂物。钙钛合金包芯线应用于氧化物冶金中，极大的减少了氧化物冶金过程中对氧元素及硫元素的残留问题，简化了氧化物冶金工艺。
具体应用的过程，包括以下步骤：
S10，将粗炼的钢水进行弱脱氧，得到弱脱氧的钢水；
其中，粗炼的钢水中的酸溶铝含量小于50×10-6，硫含量控制为钢水质量的0.008wt.％～0.02wt.％。
因为铝与氧的结合力比钛与氧的强，当钢水中铝含量过高时，一方面铝会抑制钛氧化物的生成，从而不能起到氧化物冶金的作用；另一方面，铝脱氧会产生Al2O3的夹杂，Al2O3的夹杂会引起钢液的结瘤，使钢铁变脆、强度降低及耐疲劳性下降；因此可以控制钢水中酸溶铝的含量小于50×10-6；
过多的硫元素使钢铁产生热脆现象，降低钢的机械性能，对钢的耐腐蚀性和可焊性不利；因此需要控制钢水中硫含量为0.008wt.％～0.02wt.％；
此步骤可采用硅和/或锰元素进行弱脱氧，加入的硅、锰元素可生成二氧化硅和氧化锰减少自由氧含量，生成的二氧化硅和氧化锰在钢水中能很好的上浮于钢水上，并被炉渣吸附去除，对减少钢水中的杂质残留。
控制弱脱氧的钢水中的自由氧含量为30～60ppm即30～60×10-6，氧含量过低小于30ppm，则生成的氧化物夹杂少，效果不明显，而氧含量过高大于60ppm，则导致生成的夹杂物颗粒长大，从而影响钢材性能。
S20，于弱脱氧的钢水中加入所述钙钛合金包芯线并搅拌，搅拌后将钢水进行连铸。
钙钛合金包芯线在钢水中的添加量可以为0.8～1.5kg/t，添加合金脱氧后，生成的氧化物夹杂物熔点高，高温状态下能较好的保持颗粒尺寸不变，并且生成的夹杂物颗粒细小，这类夹杂物能有效促成晶内针状铁素体的生成。
搅拌方式为底吹氩气搅拌，搅拌时间为8～12min，氩气搅拌的速度以不吹开表面炉渣为准。
所述连铸在20min以内开始连铸，停留时间过长，则夹杂物长大上浮，从而使效果变差。
以下通过具体实施例对本申请作进一步的说明
以下各实施例或对比例中，若未特别指明，实施例或对比例中所用的方法和设备为本技术领域常规方法和设备，所用原料均为常规市售原料，实验过程中所冶炼的钢水成分按HRB400进行控制。其中，HRB400钢中Ti含量要求在0.04wt.％～0.07wt.％之间。包芯线的加入量按Ti含量值进行计算，收得率在0.4～0.8波动，氧含量越高则收得率越低。
实施例1
本实施例提供钙钛合金包芯线的成分为钙39.8wt.％，钛60wt.％和杂质0.2wt.％，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S11，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S12，粗炼的钢水转炉时，采用硅和锰元素弱脱氧，得到弱脱氧的钢水，其中氧含量为50×10-6，硫含量为0.008wt.％，酸溶铝含量小于50×10-6。
S13，将弱脱氧的钢水转入钢包中，每吨钢水添加1.2kg钙钛合金包芯线，底吹氩气搅拌10min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
实施例2
本实施例提供钙钛合金包芯线的成分为钙41.5wt.％，钛58wt.％和杂质0.5wt.％，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S21，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S22，粗炼的钢水转炉时，采用硅和锰元素弱脱氧，得到弱脱氧的钢水，其中氧含量为30×10-6，硫含量为0.012wt.％，酸溶铝含量小于50×10-6。
S23，将弱脱氧的钢水转入钢包中，每吨钢水添加1.5kg钙钛合金包芯线，底吹氩气搅拌8min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
实施例3
本实施例提供钙钛合金包芯线的成分为钙38.8wt.％，钛61wt.％和杂质0.2wt.％，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S31，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S32，粗炼的钢水转炉时，采用硅和锰元素弱脱氧，得到弱脱氧的钢水，其中氧含量为50×10-6，硫含量为0.02wt.％，酸溶铝含量小于50×10-6。
S33，将弱脱氧的钢水转入钢包中，每吨钢水添加0.8kg钙钛合金包芯线，底吹氩气搅拌12min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
对比例1
本对比例与实施例1的钙钛合金包芯线的成分相同，其区别在于，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S111，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S112，粗炼的钢水转炉时，采用硅和锰元素弱脱氧，得到弱脱氧的钢水，其中氧含量为100×10-6，硫含量为0.005wt.％，酸溶铝含量小于50×10-6。
S113，将弱脱氧的钢水转入钢包中，每吨钢水添加1.5kg钙钛合金包芯线，底吹氩气搅拌10min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
对比例2
本对比例与实施例1的钙钛合金包芯线的成分相同，其区别在于，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S211，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S212，粗炼的钢水转炉时，采用硅和锰元素弱脱氧，得到弱脱氧的钢水，其中氧含量为10×10-6，硫含量为0.008wt.％，酸溶铝含量小于50×10-6。
S213，将弱脱氧的钢水转入钢包中，每吨钢水添加0.9kg钙钛合金包芯线，底吹氩气搅拌10min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
对比例3
本对比例与实施例1的钙钛合金包芯线的成分相同，其区别在于，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S311，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S312，粗炼的钢水转炉时，采用铝脱氧，其中氧含量为10×10-6，硫含量为0.008wt.％，酸溶铝含量小于450×10-6。
S313，将脱氧的钢水转入钢包中，每吨钢水添加0.9kg钙钛合金包芯线，底吹氩气搅拌10min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
对比例4
本对比例采用钛铁合金和纯钙包芯线代替钙钛合金包芯线，其中钛铁合金中Ti含量为55wt.％，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S411，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S412，粗炼的钢水转炉时，采用铝脱氧，其中氧含量为10×10-6，硫含量为0.008wt.％，酸溶铝含量小于450×10-6。
S413，将脱氧的钢水转入钢包中，以每吨钢水添加0.9kg钛铁合金和纯钙线0.36kg进行钙处理，底吹氩气搅拌10min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
对比例5
本对比例采用钛铁合金和纯钙包芯线代替钙钛合金包芯线，其中钛铁合金中Ti含量为55wt.％，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S511，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S512，粗炼的钢水转炉时，采用硅和锰元素弱脱氧，其中氧含量为50×10-6，硫含量为0.008wt.％，酸溶铝含量小于50×10-6。
S513，将弱脱氧的钢水转入钢包中，以每吨钢水添加0.9kg钛铁合金和纯钙线0.36kg进行钙处理，底吹氩气搅拌10min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
对比例6
本对比例钙钛合金包芯线中钙20％、钛79.8％，杂质0.2wt.％，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S611，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S612，粗炼的钢水转炉时，采用硅和锰元素弱脱氧，得到弱脱氧的钢水，其中氧含量为50×10-6，硫含量为0.018wt.％，酸溶铝含量小于50×10-6。
S613，将弱脱氧的钢水转入钢包中，每吨钢水添加0.675kg钙钛合金包芯线，底吹氩气搅拌10min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
对比例7
本对比例钙钛合金包芯线中钙69.8％、钛30％，杂质0.2wt.％，应用于氧化物冶金的具体过程为：
S711，将铁水和废钢放入炼钢炉中，进行熔化、扒渣、氧化，脱碳，得到粗炼的钢水。
S712，粗炼的钢水转炉时，采用硅和锰元素弱脱氧，得到弱脱氧的钢水，其中氧含量为50×10-6，硫含量为0.020wt.％，酸溶铝含量小于50×10-6。
S713，将弱脱氧的钢水转入钢包中，每吨钢水添加1.8kg钙钛合金包芯线，底吹氩气搅拌10min，氩气的搅拌速率不吹开表面炉渣，钙钛合金包芯线混匀后在20min内开始连铸，连铸成钢材。
将实施例1～3与对比例1～7中所制备的钢材进行力学性能和夹杂物粒径分布检测实验，其结果如下表所示：
表1
屈服强度/Mpa 伸长率％
实施例1 468 34
实施例2 457 32
实施例3 445 31
对比例1 433 25
对比例2 420 22
对比例3 412 19
对比例4 418 18
对比例5 430 24
对比例6 424 20
对比例7 427 21
表2
Figure BDA0002678322770000121
一般来说，直径超过10μm的夹杂物可能对钢水质量产生不利影响，而能起到有利作用的是直径小于5μm尤其是小于3μm的夹杂物。如夹杂物直径过大，在钢材进行后续加工过程中，夹杂物四周容易造成应力集中，从而使得钢板出现裂纹，造成大量废品。
对比实施例1、实施例2、实施例3可以看出，当钢水中自由氧含量在30～50ppm时，添加钙钛合金包芯线有利于促进钢水中小于10μm的显微夹杂物的生成。钢水中大量小于10μm的显微夹杂物，特别是小于5μm的显微夹杂物的生成有利于细化晶粒，从而提高钢材屈服强度和伸长率。
与实施例1相比，对比例1和对比例2分别在较高的氧含量100ppm和较低的氧含量10ppm条件下添加钙钛合金包芯线，均不利于小于10μm的显微夹杂物的生成。当氧含量过高时大于60ppm添加钙钛合金包芯线，容易生成大于10μm的夹杂物，在底吹氩气搅拌过程中部分上浮去除。当氧含量过低小于30ppm时添加钙钛合金包芯线，无法提供生成大量小于10μm的显微夹杂物所需要的氧。
与实施例1相比，对比例3在采用铝强脱氧后添加钙钛合金包芯线。对比例4在采用铝强脱氧后添加钛铁合金和纯钙线。由于在采用铝强脱氧后钢水中残余氧含量很低小于10ppm，且钢中酸溶铝含量大于450ppm，导致钢水中夹杂物以三氧化二铝为主，难以生成大量小于10μm的含钛显微夹杂物，无法起到氧化物冶金效果。
对比例5中采用钛铁合金和纯钙线代替钙钛合金包芯线，在加入钛铁合金后再加入纯钙线进行该处理，效果比直接采用钙钛合金包芯线差。一般氧化物冶金过程中要求在加入钛铁合金后5min内加入钙线，并且间隔时间越短，则钙处理对夹杂物改性的效果越好。而将钛铁合金和纯钙线分开添加，其操作难度较大，控制上存在一些困难，且效果可能会存在较大波动。
对比例6和对比例7中，在计算包芯线的添加量时主要是根据钢中Ti含量要求范围进行调整。在对比例6中，钙的添加量相对比实施例1低，夹杂物改性不完全。在对比例7中，钙的添加量相对比实施例1过高，导致生成大量CaS夹杂物；均未能达到最佳处理效果。
请参阅附图，图1为实施例1采用钙钛合金包芯线处理后钢水中复合夹杂物扫描电镜及能谱分析图，周边暗色区域为硫化物聚集区，浅色针状区域为针状钛氧化物；图2为未采取氧化冶金技术时钢水中复合夹杂物扫描电镜及能谱分析图，即不添加钙钛合金包芯线，其他工艺条件与实施例1采用氧化物冶金的工艺相同；图3采用传统方法得到的钢水中复合夹杂物扫描电镜及能谱分析图；图中标明的化学元素为箭头所指区域的化学成分。
对比图2和图1，未采用氧化物冶金技术时，钢水中的复合夹杂物主要为Al-Si-Mn-Ca-O系夹杂，当采用氧化物冶金技术后，复合夹杂物中形成了板片状的氧化钛，这是使得钢水冷却过程中促进硫化物夹杂物形核的主要物质。
对比图3和图1，图3采用传统氧化物冶金方法时，先加入钛金属，然后再加入钙金属，此时复合夹杂物容易被钙铝酸盐所包裹，从而使得表面硫化物形核难度变大，效果减弱。图1采用本申请实施例中所述钙钛合金包芯线进行合金化时候，钙钛金属同时加入，此时形成的复合夹杂物表面Ti含量较传统方法要高，更加有利于硫化物在表面形核，从而促进晶内针状铁素体的形成，提高钢材强度和韧性。
以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改—等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种钙钛合金包芯线，其特征在于，包括：包覆层和包裹于所述包覆层内的包芯，所述包芯为钙钛合金。
2.根据权利要求1所述的钙钛合金包芯线，其特征在于，所述钙钛合金以重量百分数计包括钙38～42wt.％和钛58～62wt.％。
3.根据权利要求2所述的钙钛合金包芯线，其特征在于，所述钙钛合金以重量百分数计包括钙38.8～41.5wt.％和钛58～61wt.％。
4.根据权利要求2所述的钙钛合金包芯线，其特征在于，所述钙钛合金以重量百分数计包括钙39.8wt.％和钛60wt.％。
5.根据权利要求1所述的钙钛合金包芯线，其特征在于，所述包覆层为厚度1～3mm的空心层，其材质为低碳钢或纯铁。
6.权利要求1～5任一项所述的钙钛合金包芯线在氧化物冶金中的应用。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，包括以下步骤：
将粗炼的钢水进行弱脱氧，得到弱脱氧的钢水；
于弱脱氧的钢水中加入所述钙钛合金包芯线并搅拌，搅拌后将钢水进行连铸。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，于钢水中添加钙钛合金包芯线的含量为0.8～1.5kg/t钢水。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述粗炼的钢水中的酸溶铝含量小于50×10-6，硫含量为0.008wt.％～0.02wt.％；和/或
所述弱脱氧的钢水中的自由氧含量为30～60ppm。
10.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述搅拌为底吹氩气搅拌，搅拌时间为8～12min，搅拌后20min以内开始连铸。
CN202010955061.9A 2020-09-11 2020-09-11 一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用 Pending CN112195308A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010955061.9A CN112195308A (zh) 2020-09-11 2020-09-11 一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010955061.9A CN112195308A (zh) 2020-09-11 2020-09-11 一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112195308A true CN112195308A (zh) 2021-01-08

Family

ID=74014775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010955061.9A Pending CN112195308A (zh) 2020-09-11 2020-09-11 一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112195308A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113737112A (zh) * 2021-08-12 2021-12-03 常州世竟液态金属有限公司 一种Zr基块体非晶合金中氧化夹杂物细化方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103911481A (zh) * 2014-04-08 2014-07-09 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 钛钙硅包芯线及其应用和钛合金化钢水及其制备方法和一种含钛合金钢
CN104032081A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 含钒耐候钢和含钛铁合金和铁钙合金的包芯线及其应用和钢水及其制备方法
CN108823346A (zh) * 2018-08-10 2018-11-16 武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司 一种低成本生产二级探伤q345r中厚钢板的方法
CN110042303A (zh) * 2019-04-09 2019-07-23 东北大学 一种400MPa级细晶粒热轧钢筋及其生产工艺
CN110964945A (zh) * 2020-01-03 2020-04-07 北京科技大学 一种氧化物弥散强化(ods)钛及钛合金的制备方法
CN111304404A (zh) * 2020-03-31 2020-06-19 鞍钢股份有限公司 一种用于真空感应炉氧化物冶金的包芯线及使用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103911481A (zh) * 2014-04-08 2014-07-09 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 钛钙硅包芯线及其应用和钛合金化钢水及其制备方法和一种含钛合金钢
CN104032081A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 含钒耐候钢和含钛铁合金和铁钙合金的包芯线及其应用和钢水及其制备方法
CN108823346A (zh) * 2018-08-10 2018-11-16 武汉钢铁集团鄂城钢铁有限责任公司 一种低成本生产二级探伤q345r中厚钢板的方法
CN110042303A (zh) * 2019-04-09 2019-07-23 东北大学 一种400MPa级细晶粒热轧钢筋及其生产工艺
CN110964945A (zh) * 2020-01-03 2020-04-07 北京科技大学 一种氧化物弥散强化(ods)钛及钛合金的制备方法
CN111304404A (zh) * 2020-03-31 2020-06-19 鞍钢股份有限公司 一种用于真空感应炉氧化物冶金的包芯线及使用方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113737112A (zh) * 2021-08-12 2021-12-03 常州世竟液态金属有限公司 一种Zr基块体非晶合金中氧化夹杂物细化方法
CN113737112B (zh) * 2021-08-12 2022-06-24 常州世竟液态金属有限公司 一种Zr基块体非晶合金中氧化夹杂物细化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111270126B (zh) 一种铌钛氮和钛氮复合微合金化hrb400e钢筋及其生产方法
CN106148844B (zh) 一种含硫超低钛高标轴承钢的制备方法
CN112301186B (zh) 一种合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用
CN102199684B (zh) 超低氧含钛铁素体不锈钢的生产方法
WO2023056792A1 (zh) 一种含镁45钢及其制备工艺
CN108823346A (zh) 一种低成本生产二级探伤q345r中厚钢板的方法
CN102925811B (zh) 一种易切削加钒高铝氮化钢及其制造方法
CN108893682B (zh) 模具钢钢坯及其制备方法
CN112442572A (zh) 高端轴承钢夹杂物的脱氧控制方法
CN112063916A (zh) 镁系的高硫易切削钢的制备方法
CN113088624A (zh) 一种低夹杂物的铝镇静钢的制备方法
CN111020096B (zh) 一种双相汽车钢dp590的单lf工艺低氮控制方法
CN110004271B (zh) 控制管线钢中b类夹杂物的生产工艺
JPH10183229A (ja) 高炭素鋼線材の製造方法
CN112195308A (zh) 一种钙钛合金包芯线及其在氧化物冶金中的应用
CN112593138A (zh) 一种高强度钒钛钢筋生产工艺
JP2991796B2 (ja) マグネシウム脱酸による薄鋼板の溶製方法
CN110819767A (zh) 一种废铁炼钢用精炼剂及精炼工艺
CN1284868C (zh) 炼钢用复合脱氧剂－硅铝钡钙锰铁合金的制备方法
JP2008266706A (ja) フェライト系ステンレス鋼連続鋳造スラブの製造法
CN115747621B (zh) 一种高铝或高硅电工钢的超低钛冶炼方法
CN113265511B (zh) 一种低氮钢的冶炼方法
CN115029645B (zh) 一种压力容器用盘条及制备方法
CN113913673B (zh) 一种用含镁合金控制钢中夹杂物尺寸和数量的方法
JP5387045B2 (ja) 軸受鋼の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210108

RJ01 Rejection of invention patent application after publication