CN100567513C - 轴承钢中纳米脱钛剂在钢液中的加入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及钢的冶炼技术领域，具体地说是涉及轴承钢纳米脱钛剂在钢液中的加入方法。本发明的加入方法为将已制取的纳米细粉与对应大颗粒铁合金混合后，用薄钢板制成包芯线，用喂线机喂线加入钢液中；其工艺条件为：加入速度20-30米/每分钟；加入时间为在精炼炉出钢前10分钟。本发明的优点是采用喂线加入纳米脱钛剂复合材料技术具有操作简便，调节灵活，用制取的包芯线进行炉外精炼处理轴承钢液能有效地降低钢液中钛的含量使其小于30ppm、氧含量小于15ppm，同时夹杂物数量相对减少，改善了钢的质量，提高钢材的性能。
Description
技术领域
本发明涉及钢的冶炼技术领域，具体地说是涉及轴承钢纳米脱钛剂在钢液中的加入方法。
背景技术
随着科学技术的不断发展，尤其是航天、汽车制造以及军工、石油开采等行业技术的发展，对工程材料的质量提出了越来越高的要求，故而引起了轴承钢材料生产行业清洁钢生产技术的迅速发展。轴承钢中氧、钛、硫、氮在钢水凝固时可形成夹杂物，夹杂物的存在严重损害轴承钢的力学性能。而轴承钢中Ti的含量对其疲劳寿命影响很大。一些国外轴承钢使用厂家，对其钛含量提出小于30ppm的要求，但现有的炉外精炼办法很难把钛的含量降低到其程度，所以在钢液中的加入脱钛剂除去轴承钢中的钛以提高钢的质量。而以采用纳米材料的尺寸效应，选择合适的加入方法把制得的纳米细粉加入钢液中降低钛的含量使用小于30ppm，氧含量小于15ppm，同时钢中夹杂物数量相对减少的，而纳米脱钛剂的制取、在钢中的加入、分散方法，目前还未见记载。
发明内容
本发明的目的是提供一种轴承钢中纳米脱钛剂在钢液中的加入方法，以降低钢液中钛、氧以及夹杂物的含量。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明轴承钢中纳米脱钛剂在钢液中的加入方法为：选用成分中Si占35～45％、Al占10～20％、Ba占15～20％、C≤0.2％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiAlBa(1)；成分中Si占25～30％、Al占25～30％、Ba占8～12％、C≤0.2％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiAlBa(2)；成分中Si占40～45％、Al≤3.0％、Ca≤2.0％、Ba占25～30％、C≤0.3％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiBa；RE占1～3％、Mg占6～9％、Si占40～45％、Ca≤1.0％、Ba占1～3％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料FeSiMgBaRE；或RE占0～0.6％、Mg占5～20％、Si占40～45％、Ca≤1.0％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiFeMg，上述铁合金材料经一级粉碎、二级粉碎、分级、产品收集分别制得颗粒小于500纳米铁合金细粉的轴承钢脱钛剂，其特征在于：将已制取的粒度小于500纳米的铁合金细粉与上述对应直径为1-3毫米的大颗粒铁合金混合后，其中纳米铁合金细粉占0.1-1％之间，用薄钢板制成包芯线，用喂线机把纳米铁合金细粉喂入钢液中，具体的加入总量控制在每吨钢水加入混合细粉10-15公斤，其工艺条件为：先直接加入金属铝块，后用喂线机加入混合细粉，加入速度20-30米/分钟；加入时间为在精炼炉出钢前10分钟；具体加入量为：
(1)每吨钢先加入2.0kg Al块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiAlBa(1)按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(2)每吨钢先加入1～3Kg Al块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiAlBa(2)按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(3)每吨钢先加入1～3Kg Al块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiBa按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(4)每吨钢先加入1～3Kg Al块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料FeSiMgBaRE按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(5)或每吨钢先加入1～3KgAl块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiFeMg按上述方法制成的铁合金纳米粉。
本发明轴承钢中纳米脱钛剂在钢液中的加入方法的优点是：采用喂线的办法加入纳米脱钛剂复合材料技术具有操作简便，调节灵活，用制取的包芯线进行炉外精炼处理轴承钢液能有效地降低钢液中钛的含量使用小于30ppm、氧含量小于15ppm，同时夹杂物数量相对减少，改善了钢的质量，提高钢材的性能。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明技术方案是如何实现的：
本发明轴承钢中纳米脱钛剂在钢液中的加入方法为：选用成分中Si占35～45％、Al占10～20％、Ba占15～20％、C≤0.2％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiAlBa(1)；成分中Si占25～30％、Al占25～30％、Ba占8～12％、C≤0.2％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiAlBa(2)；成分中Si占40～45％、Al≤3.0％、Ca≤2.0％、Ba占25～30％、C≤0.3％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiBa；RE占1～3％、Mg占6～9％、Si占40～45％、Ca≤1.0％、Ba占1～3％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料FeSiMgBaRE；或RE占0～0.6％、Mg占5～20％、Si占40～45％、Ca≤1.0％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiFeMg，上述铁合金材料经一级粉碎、二级粉碎、分级、产品收集分别制得颗粒小于500纳米铁合金细粉的轴承钢脱钛剂，将已制取的粒度小于500纳米的铁合金细粉与上述对应直径为1-3毫米的大颗粒铁合金混合后，其中纳米铁合金细粉占0.1-1％之间，用薄钢板制成包芯线，用喂线机把纳米铁合金细粉喂入钢液中，具体的加入总量控制在每吨钢水加入混合细粉10-15公斤，其工艺条件为：先直接加入金属铝块，后用喂线机加入混合细粉，加入速度20-30米/分钟；加入时间为在精炼炉出钢前10分钟；具体加入量为：
(1)每吨钢先加入2.0kgAl块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiAlBa(1)按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(2)每吨钢先加入1～3KgAl块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiAlBa(2)按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(3)每吨钢先加入1～3KgAl块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiBa按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(4)每吨钢先加入1～3KgAl块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料FeSiMgBaRE按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(5)或每吨钢先加入1～3KgAl块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiFeMg按上述方法制成的铁合金纳米粉。
所述的制取包芯线的钢板厚度为1mm，宽为50mm，长为100-200m，制取包芯线的直径为13-14mm之间。
所述的包芯线在钢液中的加入速度以20米/分钟。
实施例1。
选用成分中Si占35％、Al占10％、Ba占15％、C≤0.2％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiAlBa(1)20公斤大颗粒(粒径1-3mm)，先用普通气流粉碎机进行一级粉碎，将物料粉碎为大于800目的粗料产品；将粗料加入FJM系列流化床对喷式气流粉碎机进行二级粉碎，利用压缩空气通过超音速喷嘴产生的调整对流，使物料加速并在各对流交界的粉碎区产生高速碰撞、研磨；被粉碎的物料形成流化床，上升到分级区，通过漏轮式分级轮进行分级，达到粒度要求即0.5微米以下的细粉产品进入收集器。大于0.5微米的粗料又返回二级粉碎工序，继续粉碎，最终使产品中粒度达到500nm以下为制得本发明轴承钢纳米脱钛剂。
取粒径达到500nm以下的纳米铁合金细粉占0.1％的混合细粉，在钢液中的具体加入量为：先加入Al块每吨钢加入2.0kg，后加入铁合金材料SiAlBa(1)按上述方法制成的铁合金纳米粉按每吨钢加入0.1～0.5kg。将上述的纳米细粉和粗颗粒混合均匀，在包芯线机上采用厚度为1mm，宽为50mm，长100m的钢板，制取直径为13mm的包芯线。把制取的包芯线盘于喂线机的固定盘架上，在精炼炉出钢前10分钟按每分钟20米速度喂入钢液中。
实施例2。
选取成分中Si占40～45％、Al≤3.0％、Ca≤2.0％、Ba占25～30％、C≤0.3％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiBa20公斤大颗粒(粒径1-3mm)，先用普通气流粉碎机进行一级粉碎，将物料粉碎为大于800目的粗料产品；将粗料加入FJM系列流化床对喷式气流粉碎机进行二级粉碎，利用压缩空气通过超音速喷嘴产生的调整对流，使物料加速并在各对流交界的粉碎区产生高速碰撞、研磨；被粉碎的物料形成流化床，上升到分级区，通过漏轮式分级轮进行分级，达到粒度要求即0.5微米以下的细粉产品进入收集器。大于0.5微米的粗料又返回二级粉碎工序，继续粉碎，最终使产品中粒度达到500nm以下为制得本发明轴承钢纳米脱钛剂。
取粒径达到500nm以下的纳米超细粉占0.5％的混合细粉，在钢液中的具体加入量为先加Al块每吨钢加入1～3Kg，后加SiBa铁合金纳米粉每吨钢加入0.1～0.5％Kg。将上述的纳米细粉和粗颗粒混合均匀，在包芯线机上采用厚度为1mm，宽为50mm，长150m的钢板，制取直径为13.4mm的包芯线。把制取的包芯线盘于喂线机的固定盘架上，在精炼炉出钢前10分钟按每分钟25米速度喂入钢液中。
实施例3。
选取成分RE占0～0.6％、Mg占5～20％、Si占40～45％、Ca≤1.0％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiFeMg20公斤大颗粒(粒径1-3mm)，先用普通气流粉碎机进行一级粉碎，将物料粉碎为大于800目的粗料产品；将粗料加入FJM系列流化床对喷式气流粉碎机进行二级粉碎，利用压缩空气通过超音速喷嘴产生的调整对流，使物料加速并在各对流交界的粉碎区产生高速碰撞、研磨；被粉碎的物料形成流化床，上升到分级区，通过漏轮式分级轮进行分级，达到粒度要求即0.5微米以下的细粉产品进入收集器。大于0.5微米的粗料又返回二级粉碎工序，继续粉碎，最终使产品中粒度达到500nm以下为制得本发明轴承钢纳米脱钛剂。
取粒径达到500nm以下的纳米超细粉占1％的混合细粉，在钢液中的具体加入量为先加Al块每吨钢加入1～3Kg，后加SiFeMg铁合金纳米粉每吨钢加入0.1～0.5％Kg。纳米细粉和粗颗粒混合均匀，在包芯线机上采用厚度为1mm，宽为50mm，长200m的钢板，制取直径为13.6mm的包芯线。把制取的包芯线盘于喂线机的固定盘架上，在精炼炉出钢前10分钟按每分钟30米速度喂入钢液中。
Claims (3)
1、一种轴承钢中纳米脱钛剂在钢液中的加入方法，选用成分中Si占35～45％、Al占10～20％、Ba占15～20％、C≤0.2％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiAlBa(1)；成分中Si占25～30％、Al占25～30％、Ba占8～12％、C≤0.2％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiAlBa(2)；成分中Si占40～45％、Al≤3.0％、Ca≤2.0％、Ba占25～30％、C≤0.3％、P≤0.04％、S ≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiBa；RE占1～3％、Mg占6～9％、Si占40～45％、Ca≤1.0％、Ba占1～3％、P≤0.04％、S≤0.04％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料FeSiMgBaRE；或RE占0～0.6％、Mg占5～20％、Si占40～45％、Ca≤1.0％、Ti≤0.1％、H2O≤0.3％的铁合金材料SiFeMg，上述铁合金材料经一级粉碎、二级粉碎、分级、产品收集分别制得颗粒小于500纳米铁合金细粉的轴承钢脱钛剂，其特征在于：将已制取的粒度小于500纳米的铁合金细粉与上述对应直径为1-3毫米的大颗粒铁合金混合后，其中纳米铁合金细粉占0.1-1％之间，用薄钢板制成包芯线，用喂线机把纳米铁合金细粉喂入钢液中，具体的加入总量控制在每吨钢水加入混合细粉10-15公斤，其工艺条件为：先直接加入金属铝块，后用喂线机加入混合细粉，加入速度20-30米/分钟；加入时间为在精炼炉出钢前10分钟；具体加入量为：
(1)每吨钢先加入2.0kg Al块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiAlBa(1)按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(2)每吨钢先加入1～3Kg Al块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiAlBa(2)按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(3)每吨钢先加入1～3Kg Al块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiBa按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(4)每吨钢先加入1～3Kg Al块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料FeSiMgBaRE按上述方法制成的铁合金纳米粉；
(5)或每吨钢先加入1～3Kg Al块，每吨钢后加入0.1～0.5Kg用铁合金材料SiFeMg按上述方法制成的铁合金纳米粉。
2、如权利要求1所述的轴承钢中纳米脱钛剂在钢液中的加入方法，其特征在于：所述的制取包芯线的钢板厚度为1mm，宽为50mm，长为100-200m，制取包芯线的直径为13-14mm之间。
3、如权利要求1所述的轴承钢中纳米脱钛剂在钢液中的加入方法，其特征在于：所述的包芯线在钢液中的加入速度以20米/分钟。
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