CN102559997A

CN102559997A - 一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线及其制备方法

Info

Publication number: CN102559997A
Application number: CN2012100059716A
Authority: CN
Inventors: 周海涛; 周啸
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-01-10
Filing date: 2012-01-10
Publication date: 2012-07-11

Abstract

本发明公开了一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线及其制备方法，是由外层钢管，中间涂层，内芯三部分组成；内芯为实心金属钙(纯钙)线。本发明提供的无缝实心金属钙包芯线能降低金属钙的蒸气压和气化速度，增加无缝实心金属钙包芯线插于钢液的深度以及减少钢液的沸腾，减少金属钙被钢水吸收的时间，既克服了现有的有缝实心钙包芯线插于钢液的沸腾现象，又减少了粉剂钙包芯线出现空心或芯粉重量不均而影响喂丝的现象，避免了粉剂钙包芯线中有害元素(S、P、C、Si)的带入，因而大大的提高了金属钙收得率和稳定性。

Description

一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线及其制备方法。

背景技术

钢铁冶炼过程中，炉外精炼工艺得到了广泛应用。炉外精炼工艺可进一步脱硫、脱氧和夹杂物变性处理，以便生产出更高品质的普通钢及合金钢，满足工农业发展建设的需求。钢水钙处理是以喷射冶金或喂线法将金属钙或合金加入钢液深部，达到脱氧、脱硫、使非金属夹杂变性等冶金效果的炉外精炼技术。由于金属钙在熔点低(843℃)，沸点低(1450℃)，在钢液中极易上浮到钢渣表面上与空气中的氧及渣液中的氧化物反应而烧损掉。故一般使用含金属钙的包芯线如CaSi包芯线(Ca28％～32％)或CaFe包芯线(Ca约为30％，Fe约70％)和有缝的实心钙包芯线，且处理时要尽量加到金属液深部，利用金属液的静压，使钙在变成钙气泡之前即与钢中的氧、硫等起反应，不至于一加进去就变成钙气泡上浮损失掉。

上述三种包芯线已经能够满足一部分钢种精炼的技术要求，但相对而言还不十分理想，这是因为喂Ca-Si线时会出现钢水增硅现象，硅含量的增加也要影响到钢的最终性能。采用Ca-Fe包芯线时不会出现前述的增硅现象，但包装在包芯线内部的Fe-Ca粉进入到钢液中后组成的包芯线进入钢包后，在高温的作用下已经软化，即使较高的喂丝速度，包芯线也无法穿透高温钢水进入深部，大多位于钢水的上部(见图1)，金属钙将快速气化，很容易形成钙气泡在其尚未同钢中杂质接触反应之时就已经上浮到了钢水的表面，使得金属的收得率较低仅有10％左右，大量的金属钙都无谓地浪费了；使用有缝实心钙包芯线(有缝实心钙包芯线也是由本申请人申请的申请号为201010292333.8的发明)比较薄，插于钢液的深度有限，达到一定深度后很快软化且钢液沸腾严重，收得率较低仅有20％左右，而使用本发明无缝的包芯线钙收得率平均在30％左右，这是因为：1)有缝的包芯线制作是搭接而成的且有缝隙，钢液从缝隙进入，这样也增加了钙的熔化速度；2)有缝包芯线由于存在缝隙，导致空气留存在缝隙中，在进入钢液后增加了钢液的喷溅。

发明内容

为解决现有钙包芯线插入钢液的深度不足并容易导致钢液沸腾的技术问题，本发明提供一种可使钢水钙处理高效稳定的用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线及其制备方法。

为了实现上述技术目的，本发明的技术方案是，一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，包括作为外层的无缝钢管，作为中间层的纳米硅粉涂层和作为内芯的杂质总和不高于3wt％的实心金属钙线。

所述的一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，所述的实心金属钙线密度为1.51-1.54g/cm³。

所述的一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，所述的内芯的直径为6.5-10mm。

所述的一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，所述的中间层的厚度为0.01-0.3mm。

所述的一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，所述的外层的无缝钢管为08A钢或08D钢或普通碳钢无缝焊管，外层的厚度为0.8-1.5mm。

一种制备用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线的方法，包括以下步骤：

步骤一、以杂质总和不高于3％的实心金属钙线为内芯，在实心金属钙线表面涂上一层纳米级硅粉作为中间层；

步骤二、将涂有纳米级硅粉的实心金属钙线与钢带同时送入氩弧焊接机组，并经过压紧、焊接和拉拔，将钢带制成无缝钢管作为外层并覆盖在涂有纳米级硅粉的实心金属钙线外。

所述的一种制备用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线的方法，步骤一中所述的实心金属钙线的直径为6.5-10mm，作为中间层的纳米级硅粉的厚度为0.01-0.3mm。

所述的一种制备用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线的方法，步骤二中所述的钢带为08A钢带或08D钢带或碳钢钢带，钢带的厚度为0.8-1.5mm。

所述的一种制备用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线的方法，步骤二中所述的氩弧焊接机组包括用于定位和导入钢带和钙线的导入装置，用于卷曲钢带为管状的成型辊、用于防止钙线振动的压紧头、用于焊接钢带的焊接辊和用于调整包芯线直径的减径辊，所述的导入装置、成型辊、压紧头、焊接辊和减径辊依次顺序连接。

本发明的技术效果在于，本发明在钢液中溶化均匀，提高了钢管在钢液的停留时间，即提高了无缝实心金属钙包芯线高温强度，由于钢管厚度均匀和厚度较有缝实心包芯线厚度增加，关键的还是涂敷纳米硅粉作为中间层，纳米硅粉颗粒直径在30-50nm，这两个因素导致钙溶化时能降低蒸汽压(纳米硅粉降低蒸汽压的作用明显，不同于一般的作为中间层的材料仅能起到的防止芯部金属汽化损失和隔热的简单作用)，降低了钢液的沸腾现象，极大提高了无缝实心包芯线的穿透能力，使得金属钙能够真正地加入到钢水深部，利用钢水的静压，使金属钙在变成钙气泡之前即与钢水中氧、硫等反应，比有缝实心钙包芯线又进一步提高了金属钙收得率且缩短了钙处理时间，减少了过程温降，避免粉剂钙包芯线中有害元素(S、P、C、Si)的带入，克服了粉剂钙包芯线出现空心或芯粉重量不均而影响喂丝的现象，同时本发明的包芯线由于无缝，所以不会将空气带入钢液中，这也减少了进入钢液后的喷溅；同时有缝包芯线钢带厚度只有0.56mm，厚度比无缝的薄，进入钢液的熔化速度比无缝的快，无缝的钢带厚度0.8-1.5mm，由于钢带厚度增加，增加了钙线的插入深度。

下面结合附图对本发明作进一步说明。

附图说明

图1为钢水钙处理喂线法示意图；

图2为本发明无缝实心金属钙包芯线结构图；

图3为氩弧焊接机组的结构示意图；

其中1为内芯，2为中间层，3为外层，4为导入装置，5为成型辊，6为压紧头，7为焊接辊，8为减径辊，9为钙线，10为钢带。

具体实施方式

参见图2，一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，包括作为外层3的无缝钢管，作为中间层2的纳米硅粉涂层和作为内芯1的杂质总和不高于3wt％的实心金属钙线。实心金属钙线密度为1.51-1.54g/cm³，直径为6.5-10mm，中间层2的厚度为0.01-0.3mm，外层3的无缝钢管为08A钢或08D钢或普通碳钢无缝焊管，外层3的厚度为0.8-1.5mm。

实施例1

步骤一、以杂质总和不高于3％的实心金属钙线为内芯1，制备参考申请号为201010292333.8中的钙线制备方法，只是以杂质总和不高于3％的工业纯钙锭为原料；然后采用等离子喷射方法喷涂，在实心金属钙线表面涂上一层纳米级硅粉(颗粒直径在40nm)作为中间层2，

步骤二、将涂有纳米级硅粉的实心金属钙线与钢带同时送入氩弧焊接机组，并经过压紧、焊接和拉拔，将钢带制成无缝钢管作为外层3并覆盖在涂有纳米级硅粉的实心金属钙线外。

其中步骤一中所述的实心金属钙线的直径为8.3mm，作为中间层2的纳米级硅粉的厚度为0.2mm。步骤二中所述的钢带为08A钢带或08D钢带或碳钢钢带，钢带的厚度为1.2mm。

步骤二中所述的氩弧焊接机组包括用于定位和导入钢带10和钙线9的导入装置4，用于卷曲钢带为管状的成型辊5、用于防止钙线振动的压紧头6、用于焊接钢带的焊接辊7和用于调整包芯线直径的减径辊8，其中导入装置4是两块夹板，主要作用是限制钙线和钢带左右上下移动，使钢带和钙线能够精确的进入成型辊5，然后钢带和钙线经过成型辊5后通过压紧头6，压紧头6是由一块厚度为6.5-10mm，宽度为100mm，高度150mm的铸铁制成的，其主要功能是限制钙线由于振动而产生上下移动，再进入将卷曲的钢带焊接为钢管的焊接辊7，焊接好的包芯线进入用于调整包芯线直径的减径辊8，即成型完成生产。

实施例2

其余步骤同实施例1，只是步骤一中所述的实心金属钙线的直径为6.5mm，作为中间层2的纳米级硅粉(颗粒直径在30nm)的厚度为0.01mm。步骤二中所述的钢带为08A钢带或08D钢带或碳钢钢带，钢带的厚度为0.8mm。

实施例3

其余步骤同实施例1，只是步骤一中所述的实心金属钙线的直径为10mm，作为中间层2的纳米级硅粉(颗粒直径在50nm)的厚度为0.3mm。步骤二中所述的钢带为08A钢带或08D钢带或碳钢钢带，钢带的厚度为1.5mm。

本发明包芯线的规格参数如下：

1.包芯线直径：7.31-11.8mm

2.包芯线成分(质量％)：钢管82-70，实心金属钙线18-30

3.实心金属钙线的化学成份(％)

Ca	Fe Ni Mn Cu Mg Al Si N
		≥97	≤3
98.59	0.01 0.005 0.03 0.003 0.8 0.5 0.01 0.05

喂入方式：在电炉处理末期喂入实施例1制备的无缝实心钙包芯线，钢种：10MnCrMoV、27MnCr4，喂入量：10MnCrMoV钢种280m/炉(4炉)；27MnCr4等120m/炉，喂丝速度90-105m/min，视钢水和增钙情况酌情调整。喂线后Ca的收得率比较稳定，平均收得率为35％，平均脱硫率26％，最高脱硫率33％，最低硫含量0.006％，平均脱氧率20％，最低氧含量0.00082％，喂线后钢水浇注正常，铸坯质量良好，实施例2和3也能达到类似效果。表明无缝实心金属钙包芯线插入钢液深度增加，减少钢液沸腾，促进夹杂物变性，净化钢水和改善钢水浇注性能，并且可以消除中间包和连铸过程中的水口结瘤现象。下表是27MnCr4钢的比较结果：

Claims

1.一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，其特征在于，包括作为外层的无缝钢管，作为中间层的纳米硅粉涂层和作为内芯的杂质总和不高于3wt％的实心金属钙线。

2.根据权利要求1所述的一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，其特征在于，所述的实心金属钙线密度为1.51-1.54g/cm³。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，其特征在于，所述的内芯的直径为6.5-10mm。

4.根据权利要求1所述的一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，其特征在于，所述的中间层的厚度为0.01-0.3mm。

5.根据权利要求1所述的一种用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线，其特征在于，所述的外层的无缝钢管为08A钢或08D钢或普通碳钢无缝焊管，外层的厚度为0.8-1.5mm。

6.一种制备用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线的方法，其特征在于，包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的一种制备用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线的方法，其特征在于，步骤一中所述的实心金属钙线的直径为6.5-10mm，作为中间层的纳米级硅粉的厚度为0.01-0.3mm。

8.根据权利要求6所述的一种制备用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线的方法，其特征在于，步骤二中所述的钢带为08A钢带或08D钢带或碳钢钢带，钢带的厚度为0.8-1.5mm。

9.根据权利要求6所述的一种制备用于炼钢脱氧的无缝实心金属钙包芯线的方法，其特征在于，步骤二中所述的氩弧焊接机组包括用于定位和导入钢带和钙线的导入装置，用于卷曲钢带为管状的成型辊、用于防止钙线振动的压紧头、用于焊接钢带的焊接辊和用于调整包芯线直径的减径辊，所述的导入装置、成型辊、压紧头、焊接辊和减径辊依次顺序连接。