CN102181603B - 用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线及方法，可便于包芯线喂入钢液，防止卡线和断线的发生，也有利于提高氮和钒的回收率。该包芯线包括芯层和外皮，芯层含有氮化钒合金和石英砂。该方法主要是在包芯线的芯层内添加石英砂。通过在芯层内加入石英砂，可降低钢渣中CaO和SiO2的比值，该比值较低时有利于提高钢渣的流动性，钢渣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，有利于提高钒回收率和氮回收率，也可防止包芯线在喂入钢液过程中的卡线和断线。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒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：由于钢液表面的钢渣较厚且具有一定的硬度，使得包芯线较难穿过钢渣喂入钢液中，而且，包芯线与钢渣接触时间过长，会使包芯线过早熔化，不利于钒回收率和氮回收率的提高，也会使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。
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，会出现上述问题，也就是不容易穿过钢渣喂入钢液中。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种便于喂入钢液的用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线。
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、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金，所述芯层还含有石英砂。
进一步的是：所述芯层的氮化钒合金和石英砂都为粉料，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，石英砂和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：60％～95％，石英砂：5％～10％，铁合金添加物：0～30％，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，该方法便于将包芯线喂入钢液内。
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石英砂；
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石英砂都为粉料，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，石英砂和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：60％～95％，石英砂：5％～10％，铁合金添加物：0～30％，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。
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：由于石英砂的主要成份是SiO2，通过在芯层内加入石英砂，可提高钢渣中SiO2含量，进而可降低钢渣中CaO和SiO2的比值，该比值较低时有利于提高钢渣的流动性，钢渣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，有利于提高钒回收率和氮回收率，也可防止包芯线在喂入钢液过程中的卡线和断线。
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、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层2，所述芯层2含有氮化钒合金，所述芯层2还含有石英砂。由于石英砂的主要成份是SiO2，通过在芯层内加入石英砂，可降低钢渣中CaO和SiO2的比值，该比值较低时有利于提高钢渣的流动性，钢渣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，有利于提高钒回收率和氮回收率，也可防止包芯线在喂入钢液过程中的卡线和断线。
为了便于氮化钒合金快速熔入钢液内，也为了便于石英砂快速熔入钢渣内，所述芯层的氮化钒合金和石英砂都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。
为了在便于氮化钒合金加入的同时，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，石英砂和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：60％～95％，石英砂：5％～10％，铁合金添加物：0～30％，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：0～30％，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，一方面可通过石英砂的加入，便于包芯线穿过钢渣喂入钢液，另一方面可保证氮化钒合金的喂入效率较高，如果石英砂含量过高，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，因此氮化钒合金与石英砂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石英砂，则氮化钒合金与石英砂按重量百分比可以为：氮化钒合金：90％～95％，石英砂：5％～10％。
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石英砂；
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，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石英砂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，包芯线的芯层内的石英砂可持续熔入钢渣内，保证整个喂入过程中，钢渣的流动性都较好。另外，包芯线加工过程中，氮化钒合金可以与石英砂均匀混合形成芯层，然后通过钢皮或铁皮包裹芯层形成包芯线；还可以为：石英砂作为外层，氮化钒合金作为内层，采用石英砂包裹氮化钒合金的形式制成芯层，然后在石英砂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，也为了便于石英砂快速熔入钢渣内，所述步骤A中的芯层2的氮化钒合金和石英砂都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。
上述方法中，为了在便于氮化钒合金加入的同时，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，石英砂和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：60％～95％，石英砂：5％～10％，铁合金添加物：0～30％，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、石英砂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，石英砂作为芯层的外层，然后在石英砂层外包裹由钢皮或铁皮制成的外皮，形成包芯线。
为了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石英砂，单纯摇晃钢包，虽然也可提高钢渣的流动性，但效果不明显；通过石英砂与钢渣的作用以及对钢包的摇晃，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。
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。
实施例一：
用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层由氮化钒合金和石英砂组成，上述氮化钒合金与石英砂的重量配比为：氮化钒合金：95％，石英砂：5％，氮化钒合金与石英砂都为粉料，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。
实施例二：
用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层由氮化钒合金和石英砂组成，上述氮化钒合金与石英砂的重量配比为：氮化钒合金：90％，石英砂：10％，氮化钒合金与石英砂都为粉料，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。
实施例三：
用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、石英砂和钒铁合金，上述氮化钒合金与石英砂和钒铁合金的重量配比为：氮化钒合金：85％，石英砂：5％，钒铁合金：10％。氮化钒合金、石英砂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。
实施例四：
用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、石英砂和钛铁合金，上述氮化钒合金与石英砂和钛铁合金的重量配比为：氮化钒合金：90％，石英砂：5％，钛铁合金：5％。氮化钒合金、石英砂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。
实施例五：
用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、石英砂和铌铁合金，上述氮化钒合金与石英砂和铌铁合金的重量配比为：氮化钒合金：90％，石英砂：5％，铌铁合金：5％。氮化钒合金、石英砂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。
实施例六：
用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、石英砂、铌铁合金和钛铁合金，上述氮化钒合金、石英砂、铌铁合金和钛铁合金的重量配比为：氮化钒合金：80％，石英砂：10％，铌铁合金：5％，钛铁合金：5％。氮化钒合金、石英砂、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。
实施例七：
用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、石英砂、铌铁合金和钒铁合金，上述氮化钒合金、石英砂、铌铁合金和钒铁合金的重量配比为：氮化钒合金：60％，石英砂：10％，铌铁合金：10％，钒铁合金：20％。氮化钒合金、石英砂、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。
实施例八：
用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、石英砂、钛铁合金和钒铁合金，上述氮化钒合金、石英砂、钛铁合金和钒铁合金的重量配比为：氮化钒合金：60％，石英砂：10％，钛铁合金：10％，钒铁合金：20％。氮化钒合金、石英砂、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。
实施例九：
用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，包括芯层，所述芯层含有氮化钒合金、石英砂、铌铁合金、钛铁合金和钒铁合金，上述氮化钒合金、石英砂、铌铁合金、钛铁合金和钒铁合金的重量配比为：氮化钒合金：65％，石英砂：5％，铌铁合金：5％，钛铁合金：5％，钒铁合金：20％。氮化钒合金、石英砂、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。
Claims (8)
1.用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，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)还含有石英砂和铁合金添加物，所述氮化钒合金，石英砂和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：60％～95％，石英砂：5％～10％，铁合金添加物：0～30％，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。
2.如权利要求1所述的用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，其特征是：所述芯层(2)的氮化钒合金和石英砂都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。
3.如权利要求1所述的用于实现钢液钒、氮合金化的氮化钒包芯线，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。
4.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石英砂，芯层(2)还含有铁合金添加物，所述氮化钒合金，石英砂和铁合金添加物的含量按重量百分比为：氮化钒合金：60％～95％，石英砂：5％～10％，铁合金添加物：0～30％，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；
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。
5.如权利要求4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)的氮化钒合金和石英砂都为粉料，所述粉料的粒径小于等于5mm。
6.如权利要求4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。
7.如权利要求4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。
8.如权利要求4至7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。
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |