CN105506223A - 一种用于提高钢韧性的钢水净化剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提高钢韧性的钢水净化剂及其制备方法，其原料按质量百分比为：纳米TiN？2-8％，Mg？10-20％，Ti？2-6％，Ca？2-6％，CaCO3？2-8％，K₂O？2-8％，Na₂O？2-8％，余量为铁。本发明一种用于提高钢韧性的钢水净化剂具由纳米TiN及一些含净化、变质等功能的粉体材料按一定比例混合压制成块状，除具有优良的净化钢液的功能外，还有一定的变质效果，改善钢铁的内部组织，提高钢铁的机械性能。

Description

一种用于提高钢韧性的钢水净化剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及冶金冶炼净化技术领域，具体地说是一种用于提高钢韧性的钢水净化剂及其制备方法。

背景技术

总所周知钢铁在市场上的需求量很大，随着钢铁行业的发展，对钢材的质量要求越来越高，对钢水的纯净度也有了更高的要求，钢水在冶炼过程中，由于废钢、铁合金、耐火材料等带入大量的杂质和有害气体，特别是高合金钢、不锈钢、耐热钢，含有较高的Cr、Ni、Mo及Nb、Ti等元素，而且大多数钢号的含碳量都很低，因此在冶炼过程中脱氧去气都比较困难。钢中产生的夹杂物(氧化物、硫化物等)不易上浮，难以排出去，钢锭易出现疏松、气孔、夹砂、开裂、结疤和冷隔等缺陷，导致钢材的塑性、韧性的降低。

为提高钢材的各项性能，目前在炼钢行业主要是采用AOD、VOD、LF几种精炼工艺来达到净化钢水的目的，在铸造行业主要采用在钢液中加入各种净化剂以及稀土变质剂来实现钢液的脱氧、脱硫和净化。传统的钢水净化剂通常采用稀土合金、硅钙合金、硅铝钡合金等，但由于这类合金生产都需要采用高温冶炼，使得工艺过程能耗高、污染严重，这样也造成成钢水成本大幅上升。研究新的净化剂产品势在必行。

近年来，纳米材料在许多科学领域中逐渐得到了重视和应用，纳米材料具有许多特殊的性能，如韧性高、耐磨性高等。纳米材料(TiN、SiC、TiC等)分散尺寸极细、有较高硬度并有巨大表面能。纳米变质技术打破了钢铁耐磨材料生产中的一些常规规律。通常，在钢铁耐磨材料强化过程中提高硬度必然伴随韧性下降，但由于纳米合金变质剂的高表面活性以及它在细化晶粒过程中同时起到弥散硬化作用，所以经常能够达到同时提高合金硬度及韧性的综合效果。由于纳米材料特有的性质，如何将纳米粒子加入到钢铁材料液体中的始终是一个非常困难的课题，这也制约着纳米材料的应用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供一种用于提高钢韧性的钢水净化剂及其制备方法，本发明一种用于提高钢韧性的钢水净化剂具有造渣脱氧、脱硫脱磷的功能，从而大幅减少钢液中的夹杂物，减少钢中的夹渣、气孔、冷隔等缺陷，大幅度提高钢水的净化程度，提高钢材轧制过程中产品的成品率，提高钢材的内外质量，有效去除表面裂纹，在保持原标准要求的前提下，省略部份净化设备的功能，钢材性能与LF炉净化效果相同，可以替代用于精炼的LF炉，可以大降低炼钢成本、节约设备投资、减少生产工序、降低单位钢水能源消耗。

(二)技术方案

本发明所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来是实现:

一种用于提高钢韧性的钢水净化剂，其原料按质量百分比为：纳米TiN2-8％，Mg10-20％，Ti2-6％，Ca2-6％，CaCO32-8％，K₂O2-8％，Na₂O2-8％，余量为铁。

纳米TiN6％，Mg15％，Ti4％，Ca4％，CaCO36％，K₂O6％，Na₂O6％，余量为铁。

一种用于提高钢韧性的钢水净化剂的制备方法，其特征在于按以下步骤操作：

步骤一，将纳米TiN和Ca粉混合均匀形成混合粉末a；

步骤二，将步骤一得到的混合粉末a、K₂O粉、Na₂O粉CaCO₃粉混合均匀形成混合粉末b；

步骤三，将所述混合料b、Mg粉、Ti粉和铁粉混合均匀形成混合颗粒c，向所述混合颗粒c中加入羟基纤维素和水分搅拌均匀，最后将搅拌后的混合颗粒冷压成型即可。

(三)有益效果

本发明由纳米TiN及一些含净化、变质等功能的粉体材料按一定比例混合压制成块状，除具有优良的净化钢液的功能外，还有一定的变质效果，改善钢铁的内部组织，提高钢铁的机械性能。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本实施例中纳米钢水净化剂的原料及构成如下：

一种用于提高钢韧性的钢水净化剂，其原料按质量百分比为：纳米TiN6％，Mg15％，Ti4％，Ca4％，CaCO36％，K₂O6％，Na₂O6％，余量为铁。

一种用于提高钢韧性的钢水净化剂的制备方法，其特征在于按以下步骤操作：

步骤一，将纳米TiN和Ca粉混合均匀形成混合粉末a；

步骤二，将步骤一得到的混合粉末a、K₂O粉、Na₂O粉CaCO₃粉混合均匀形成混合粉末b；

步骤三，将所述混合料b、Mg粉、Ti粉和铁粉混合均匀形成混合颗粒c，向所述混合颗粒c中加入羟基纤维素和水分搅拌均匀，最后将搅拌后的混合颗粒冷压成型即可。

将本实施例制备的纳米钢水净化剂加入钢水中，纳米钢水净化剂按钢水重量的0.2％加入，从钢水包底部向钢水包中吹氩气4-10分钟(流量0.5-1Pa)，然后浇铸成型。

实施例2：

本实施例中纳米钢水净化剂的原料及构成如下：

一种用于提高钢韧性的钢水净化剂，其原料按质量百分比为：纳米TiN2％，Mg10％，Ti2％，Ca2％，CaCO32％，K₂O2％，Na₂O2％，余量为铁。

本实施例的制备方法同实施例1。

将本实施例制备的纳米钢水净化剂加入钢水中，纳米钢水净化剂按钢水重量的0.4％加入，从钢水包底部向钢水包中吹氩气4-10分钟(流量0.5-1Pa)，然后浇铸成型。

实施例3：

本实施例中纳米钢水净化剂的原料及构成如下：

一种用于提高钢韧性的钢水净化剂，其原料按质量百分比为：纳米TiN8％，Mg20％，Ti6％，Ca6％，CaCO38％，K₂O8％，Na₂O8％，余量为铁。

本实施例的制备方法同实施例1。

将本实施例制备的纳米复合钢水净化剂加入钢水中，纳米钢水净化剂按钢水重量的0.5％加入，从钢水包底部向钢水包中吹氩气4-10分钟(流量0.5-1Pa)，然后浇铸成型。

将本发明制备的纳米钢水净化剂用于莱钢特钢厂生产的模具钢Cr12MoV，进行钢水净化的试验，试验过程如下：

钢水量1吨，纳米钢水净化剂添加量10kg，纳米复合钢水净化剂的加入时间是在加入钒氮合金后添加，纳米钢水净化剂加入钢水包后从钢水包底部吹氩气8分钟，钢水吊运现场进行浇铸。

表1净化前后韧性对比表

项目	纵向冲击功(J/cm2)	横向冲击功(J/cm2)
			模具钢Cr12MoV	3.65	9.10
模具钢Cr12MoV+净化剂	3.50	12.21

从上述分析可以看出，加入本发明经纳米净化剂净化后，钢水纯净度有了明显的提高，中心缩松区域及程度降低，共晶碳化物尺寸形貌也有了显著的改善。经检测，纵向冲击功提高了35.2％，大大提升了产品的使用寿命。

需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (3)

1.一种用于提高钢韧性的钢水净化剂，其特征在于其原料按质量百分比为：纳米TiN2-8％，Mg10-20％，Ti2-6％，Ca2-6％，CaCO32-8％，K₂O2-8％，Na₂O2-8％，余量为铁。

2.根据权利要求1所述的用于提高钢韧性的钢水净化剂，其特征在于：纳米TiN6％，Mg15％，Ti4％，Ca4％，CaCO36％，K₂O6％，Na₂O6％，余量为铁。

3.一种如权利要求1或2所述的用于提高钢韧性的钢水净化剂的制备方法，其特征在于按以下步骤操作：

步骤一，将纳米TiN和Ca粉混合均匀形成混合粉末a；

步骤二，将步骤一得到的混合粉末a、K₂O粉、Na₂O粉CaCO₃粉混合均匀形成混合粉末b；

步骤三，将所述混合料b、Mg粉、Ti粉和铁粉混合均匀形成混合颗粒c，向所述混合颗粒c中加入羟基纤维素和水分搅拌均匀，最后将搅拌后的混合颗粒冷压成型即可。