CN102851446A

CN102851446A - 一种多层结构的钙芯线及其制作方法和用途

Info

Publication number: CN102851446A
Application number: CN2012103317936A
Authority: CN
Inventors: 刘欣隆; 孙树森; 周四明; 聂爱军
Original assignee: SHANGHAI SHENGBAO METALLURGICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI SHENGBAO METALLURGICAL TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2012-09-10
Filing date: 2012-09-10
Publication date: 2013-01-02
Also published as: CN103451366B; CN103451365B; CN204174226U; CN103451365A; CN103451366A

Abstract

本发明属于炼钢炉外精炼技术，涉及一种钢液脱氧钙处理用多层实芯纯钙线。该线包括作为内芯的金属纯钙线，以及外包层，其特征在于，所述内芯与外包层之间设置有一层或两层中间层，所述外包层包覆于中间层外表面，中间层依次包覆于内芯外表面。该产品在通常的纯钙包芯线中增加了至少一个中间层，以在形式上增加内芯线以外的材料层总厚度，同时由于中间层轴向不封口，即可保证包芯线的柔韧性，又使其加工难度与制造成本大幅降低，使用更加方便。提高了金属钙的收得率，并能够有效解决钢水钙处理时的喷溅问题。

Description

一种多层结构的钙芯线及其制作方法和用途

技术领域

本发明属于炼钢炉外精炼技术，涉及一种钢液脱氧钙处理用多层实芯纯钙线。

背景技术

钙处理是20世纪70年代发展起来的一种钢水精炼手段。其主要目的包括：（1）深度降低钢中[O]、[S]等有害元素含量；（2）改变夹杂物组成形态，避免浇铸铝镇静钢发生水口堵塞并改善钢材力学性能。

历史上，曾经有过向钢包内直接加入钙合金、向钢液内喷吹钙合金等方法，但由于处理效果不稳定或成本过高等原因已渐被淘汰，现在应用的是钢包喂钙线方法。它是将钙合金（Ca、Ca-Si、Ca-Fe等）用钢皮包裹制成包芯线，通过喂丝机的导引管将其以很高的速度插入钢液。喂丝过程中同时伴随惰性气体搅拌，以增加Ca蒸汽泡在钢液中的停留时间和进行良好的混合。这种方法在全世界的钢铁企业中得到了广泛应用并取得了极大成功。钢包喂钙线的主要处理效果有：

（1）降低钢液中的[S]，减少硫化物夹杂含量，最终形成CaS而分散到钢中，在轧制时不会变形。

（2）钢液中的氧化物夹杂不形成串簇状而转变为均匀分散的含Ca氧化物夹杂，从而减少夹杂物尺寸，改善钢液洁净度。

（3）在Al镇静钢中加入Ca，易把Al₂O₃夹杂变成液态钙铝酸盐，便于它聚合长大上浮，从而防止水口堵塞。

但由于金属钙的熔点低（845℃），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。所以喂丝时尽量将包芯线喂入到金属液深部，利用金属液的静压，防止金属钙快速气化，从而延长金属钙在钢液中停留时间，对钢液起到良好的钙处理作用。

现有的几种类型的含钙或钙合金的包芯线仍有下列缺陷：含硅低钙合金包芯线，例如CaSi，其缺点是在炉外精炼过程中钢水增硅。因此不适用于低Si钢种；含硅钙粒或铁粒混合物包芯线，例如Fe+Ca粉剂包芯线，其缺点是，由于粉状金属钙比表面积大，金属钙易被氧化。另外，在精炼温度下，当外包层熔化后，裸露的金属钙快速气化，易造成钢渣液面激烈翻腾和飞溅，降低钙的收得率。由于上述原因，其金属钙的收得率一般在10%～15%。

中国知识产权局2011年01月12日公开的“一种包芯线及其制造方法”（CN101942542A）的包芯线，是由里层芯料和外包皮构成，外包皮由钢带（0.42-0.5mm厚）包卷而成，里层芯料为实芯金属纯钙。期望能够得到较高的收得率，但因其外包层较薄，在喂入钢水后，包芯线很快熔化，在高温的作用下软化，包芯线无法穿透钢液进入深处，虽采用金属纯钙，但收得率也仅有15%～25%，且喷溅严重。

中国知识产权局2010年12月15日公开的“高纯金属钙实芯包芯线的制造方法”（CN101914655A）的包芯线制作方法，是由里层芯料和外包皮构成，里层芯料为高纯金属钙，外包皮由低碳钢管拉拔而成。期望能够将高纯金属钙喂入到钢液深处，取得较高的收得率。但其缺点是加工难度大、成本高，喂入钢水时难度较大，有时还要对半成品包芯线进行退火处理。

发明内容

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种多层实芯纯钙线，该产品在通常的纯钙包芯线中增加了至少一个中间层，以在形式上增加内芯线以外的材料层总厚度，同时由于中间层轴向不封口，即可保证包芯线的柔韧性，又使其加工难度与制造成本大幅降低，使用更加方便。

本发明的目的实现由以下技术方案完成：

一种多层结构的钙芯线，包括作为内芯的金属纯钙线，以及外包层，其特征在于，所述内芯与外包层之间设置有一层或两层中间层，所述外包层包覆于中间层外表面，中间层依次包覆于内芯外表面。

至少一层的所述中间层呈中空圆柱状或中空的近似圆柱状，所述圆柱状或近似圆柱状是由构成所述中间层的钢质板材弯曲后，套装于所述外包层内定位构成的。

所述圆柱状或近似圆柱状的柱面上具有轴向开口。

所述开口呈紧密接触状。此处所称的紧密接触状指的是开口的两边不搭接，呈对接或近似对接的姿态，其间的狭缝一般情况下不大于0.5mm。

至少一层的所述中间层为粉状物料填塞层。

所述的中间层厚度为0.3～1.3mm。

所述的粉状物料填塞层为如下物质：硅铁粉、铁、铝、钙、镁、锰、铬、铬铁、硅钙、硼、硫、碳、钛、钒、钼、稀土、碳酸钙、氧化钙、碳化钙、铝酸钙等中的一种或一种以上的混合物。

所述内芯的直径为3～10mm。

一种权利要求1-8所述的多层结构的钙芯线的制作方法，其特征在于所述加工方法至少包含下列步骤：将纯钙锭在制线机上制成金属钙线；之后将所述金属钙线、粉状物料与中间层一同导入由钢带构成的断面近似U形的钢带中，之后将所述钢带的U型开口焊接密封或进行扣缝式包覆。

一种利用权利要求1-8所述的多层结构的钙芯线的加钙方法，其特征在于在作为内芯的钙芯线外依次包覆一层或二层中间层和金属外包层材料构成一多层结构的钙芯线之后，将所述多层结构的钙芯线通过喂线机喂入钢水。

本发明的优点是，由于中间层的存在，可以根据钢包的大小、冶炼钢种的情况，调整钙芯外附着层的厚度以及相关组分，在加大内钙芯外附着层厚度的情况下，仍然能保证钙芯线具有适用的柔韧度，增大了金属钙在喂入钢液深处时所受到的静压力，同时，作为中间层的粉状填充料，由于这些粉状料之间存在很多微观细孔，减缓了热量的传递，减弱了金属钙芯的气化现象，从而提高了金属钙的收得率，并能够有效解决钢水钙处理时的喷溅问题。

具体实施方式

现有技术中常用的一般的单层结构包芯线使用效果如下，在某钢厂150吨LF炉精炼后进行精炼钙处理，其包芯线理化指标及喂线效果如下：

（1）实芯纯钙包芯线直径（无中间层）：8.1mm；

（2）外包层：0.55mm厚的钢带；

（3）作为内芯的钙芯线直径7.0mm；

（4）每米重量(克)：钢带152，钙芯60。

上述包芯线在下列钢液中的使用效果为：

序号	钢种	钢水量（吨）	喂入量（m/炉）	喂线速度（m/s）	Ca收得率（%）	喂线情况	喷溅情况
								1	40Gr	153	180	1.2	18.25	未打滑	轻微喷溅
2	40Cr	155	180	1.2	17.92	未打滑	轻微喷溅
								3	40Cr	148	180	1.2	18.63	未打滑	轻微喷溅
4	40Cr	151	180	1.2	18.42	未打滑	轻微喷溅
								5	40Cr	152	180	1.2	16.92	未打滑	轻微喷溅
6	40Cr	149	180	1.2	18.46	未打滑	轻微喷溅
								平均值					18.10

下列实施例中，对于中间层的选择，如果使用的是钢质板材，其形状呈中空圆柱状或中空的近似圆柱状，与钙芯外表面以及外包层的内表面匹配，其圆柱状或近似圆柱状是由构成中间层的钢质板材弯曲后，套装于所述外包层内定位构成的。其中呈圆柱状或近似圆柱状的钢质板材柱面上具有轴向开口，该开口呈紧密接触状，此处所称的紧密接触状指的是开口的两边不可出现搭接现象，必须呈对接或近似对接的姿态，其间的狭缝一般情况下不大于0.5mm。

如果使用的中间层为粉状物料填塞层，其可填充在钙芯与钢板中间层之间，也可填充在钢板中间层与外包层之间，当然对于只有一层中间层的情况，也可直接填充在钙芯与外包层之间。填塞不同材质的粉料主要是考虑到不同钢种的需要，同时有一定的合金微调作用。

上述中间层厚度选择范围是0.3～1.3mm。

实施案例一：本实施例多层结构钙芯线的规格参数如下：

（1）本实施例多层结构钙芯线直径：10mm；

（2）外包层：0.5mm厚的低碳、低硅碳素钢板材构成的钢带；

（3）中间层：钢带厚1mm；

（4）作为内芯的钙芯线直径7.0mm；

（5）每米重量(克)：钢带170，中间层钢带184，钙芯60。

本实施例在下列钢液中的使用效果为：

序号	钢种	钢水量（吨）	喂入量（m/炉）	喂线速度（m/s）	Ca收得率（%）	喂线情况	喷溅情况
								1	40Gr	151	180	1.2	30.12	未打滑	无喷溅
2	40Cr	154	180	1.2	31.06	未打滑	无喷溅
								3	40Cr	149	180	1.2	29.85	未打滑	无喷溅
4	40Cr	153	180	1.2	29.97	未打滑	无喷溅
								5	40Cr	151	180	1.2	31.23	未打滑	无喷溅
6	40Cr	150	180	1.2	32.56	未打滑	无喷溅
								平均值					30.80

实施例二：本实施例的多层结构钙芯线的规格参数如下：

（1）本实施例多层结构钙芯线直径：11mm；

（2）外包层：0.5mm厚低碳、低硅碳素钢板材构成的钢带；

（3）中间层：低碳、低硅碳素钢板材构成的钢带厚 1.5mm；

（4）作为内芯的钙芯线直径7mm；

（5）每米重量(克)：钢带168，中间层钢带245，钙芯60。

本实施例在下列钢液中的使用效果为：

序号	钢种	钢水量（吨）	喂入量（m/炉）	喂线速度（m/s）	Ca收得率（%）	喂线情况	喷溅
								1	40Gr	151	180	1.2	28.54	打滑	无喷溅
2	40Cr	154	180	1.2	27.65	打滑	无喷溅
								3	40Cr	149	180	1.2	28.61	未打滑	无喷溅
4	40Cr	153	180	1.2	28.03	打滑	无喷溅
								5	40Cr	151	180	1.2	29.01	未打滑	无喷溅
6	40Gr	151	180	1.2	28.67	打滑	无喷溅
								平均值					28.42

本实施例结果可以看到，所述的中层厚度要控制在0.3～1.3mm范围之内，如果太厚，仍然有一定的喂入困难，收得率变小，主要原因也是打滑造成的，因为打滑实际上是包芯线不动，但喂线机的喂线轮仍然在运转，从而造成实际喂入量较喂线机显示的喂入量少，导致计算得出收得率低。

实施例三：本实施例的多层结构钙芯线的规格参数如下：

（1）本实施例多层结构钙芯线直径：10.5mm；

（2）外包层：0.5mm厚低碳、低硅碳素钢板材构成的钢带；

（3）中间层：硅铁粉厚 1.5mm；

（4）作为内芯的钙芯线直径7mm；

（5）每米重量(克)：钢带168，中间层钢带130，钙芯60。

本实施例在下列钢液中的使用效果为：

序号	钢种	钢水量（吨）	喂入量（m/炉）	喂线速度（m/s）	Ca收得率（%）	喂线情况	喷溅
								1	40Gr	151	180	1.2	30.12	未打滑	无喷溅
2	40Cr	154	180	1.2	31.23	未打滑	无喷溅
								3	40Cr	149	180	1.2	30.63	未打滑	无喷溅
4	40Cr	153	180	1.2	29.67	未打滑	无喷溅
								5	40Cr	151	180	1.2	30.82	未打滑	无喷溅
6	40Gr	150	180	1.2	32.10	未打滑	无喷溅
								平均值					30.76

实施例四：本实施例的多层结构钙芯线的规格参数如下：

（1）本实施例多层结构钙芯线直径：11.0mm；

（2）外包层：0.5mm厚钢带；

（3）粉状料层：硅铁粉厚 1.0mm；

（4）外包层与粉状料层之间的中间层：0.5mm厚低碳、低硅碳素钢板材构成的钢带；

（5）作为内芯的钙芯线直径7mm；

（6）每米重量(克)：外包层钢带186，中间层钢带150，粉状料层91，钙芯60。

本实施例在下列钢液中的使用效果为：

序号	钢种	钢水量（吨）	喂入量（m/炉）	喂线速度（m/s）	Ca收得率（%）	喂线情况	喷溅
								1	40Gr	152	180	1.2	32.12	未打滑	无喷溅
2	40Cr	153	180	1.2	33.23	未打滑	无喷溅
								3	40Cr	149	180	1.2	31.35	未打滑	无喷溅
4	40Cr	151	180	1.2	32.67	未打滑	无喷溅
								5	40Cr	150	180	1.2	33.82	未打滑	无喷溅
6	40Gr	151	180	1.2	34.10	未打滑	无喷溅
								平均值					32.88

上述实施例是在LF、RH等精炼处理后期通过喂丝机喂入到钢钢液中。

本发明中，多层结构钙芯线在喂入到钢液中后，因中间层的存在，热量传递受阻，可以将包芯线喂入到钢液更深处，以减缓金属钙熔化、气化速度，从而提高了金属钙的收得率。从上述实施例可以看出，多层结构钙芯线使用中钙的收得率均大于25%，高于一般的实芯纯钙线5%以上，降低了钙处理成本。另外在实施例中彻底解决了后壁包芯线喂线时打滑的现象以及在喂线过程中产生钢包钢水及钢渣激烈翻腾与飞溅的现象。

Claims

1.一种多层结构的钙芯线，包括作为内芯的金属纯钙线，以及外包层，其特征在于，所述内芯与外包层之间设置有一层或两层中间层，所述外包层包覆于中间层外表面，中间层依次包覆于内芯外表面。

2.根据权利要求1所述的一种多层结构的钙芯线，其特征在于，至少一层的所述中间层呈中空圆柱状或中空的近似圆柱状，所述圆柱状或近似圆柱状是由构成所述中间层的钢质板材弯曲后，套装于所述外包层内定位构成的。

3.根据权利要求2所述的一种多层结构的钙芯线，其特征在于，所述圆柱状或近似圆柱状的柱面上具有轴向开口。

4.根据权利要求3所述的一种多层结构的钙芯线，其特征在于，所述开口呈紧密接触状。

5.根据权利要求1所述的一种多层结构的钙芯线，其特征在于，至少一层的所述中间层为粉状物料填塞层。

6.根据权利要求1、2或5所述的一种多层结构的钙芯线，其特征在于，所述的中间层厚度为0.3～1.3mm。

7.根据权利要求5所述的一种多层结构的钙芯线，其特征在于，所述的粉状物料填塞层为如下物质：硅铁粉、铁、铝、钙、镁、锰、铬、铬铁、硅钙、硼、硫、碳、钛、钒、钼、稀土、碳酸钙、氧化钙、碳化钙、铝酸钙等中的一种或一种以上的混合物。

8.一种权利要求1-7所述的多层结构的钙芯线的制作方法，其特征在于所述加工方法至少包含下列步骤：将纯钙锭在制线机上制成金属钙线；之后将所述金属钙线、粉状物料与中间层一同导入由钢带构成的断面近似U形的钢带中，之后将所述钢带的U型开口焊接密封或进行扣缝式包覆。

9.一种利用权利要求1-7所述的多层结构的钙芯线的加钙方法，其特征在于在作为内芯的钙芯线外依次包覆一层或二层中间层和金属外包层材料构成一多层结构的钙芯线之后，将所述多层结构的钙芯线通过喂线机喂入钢水。