CN107674938A - 高氮合金包芯线 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高氮合金包芯线，涉及钢水精炼技术领域。包芯线由包覆层、芯粉层和导芯组成；导芯与包覆层之间复合有芯粉层；导芯内填充有高氮层；芯粉层包括氮化硅铁合金、固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末，高氮层包括钒氮合金、氮化钒铁和氮化硅铁粉末。本发明通过采用价格相对低廉的、炼钢合金化常用的普通合金硅铁粉末经在氮化炉中锻烧制的含氮在25％以上的新型合金材料，具有原料制备简单，成本低廉；显著提高钢材的结构强度。

Description

高氮合金包芯线
技术领域
本发明属于钢水精炼技术领域，特别是涉及高氮合金包芯线。
背景技术
现有技术中高氮合金包芯线的研制，包括：硅钙包芯线、钛铁包芯线、硼铁包芯线、硅锰钙包芯线、稀土硅包芯线、稀土硅镁包芯线、稀土硅钡包芯线、硅钙钡包芯线、硅钙钡铝包芯线、金属镁包芯线、铁钙包芯线、钙铁包芯线、纯钙包芯线、铝钙包芯线、稀土镁硅钙包芯线、碳包芯线等。对于钒在钢中的作用，过去钢铁界一直普遍关注的是它对析出强化的贡献，而对其晶粒细化作用研究较少。随着钒氮合金研究开发成功并替代钒铁广泛应用于微合金钢生产，人们才充分认识到钒氮合金中N的强化作用。钒氮合金钢中的N能与钢中的C、V形成化合物，在奥氏体中析出的V(C、N)在相变过程中，可以作为铁素铁的形核核心，诱导晶内铁素铁的形成，可提高铁素铁的形核率，从而能提高钢的强度、韧性、延展性及抗疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的焊接性能。钒氮微合金钢中钒、氮收得率稳定，减少钢的性能波动，可以节约钒的加入量，降低合金生产成本，比钒铁具有更有效的沉淀强化和晶粒细化作用。因而钒氮合金作为一种高强度低合金钢最经济有效的添加剂，广泛应用于非调质钢、高强度厚壁H型钢、工具钢、高强度热乳带肋钢筋等钢生产。但在钒氮合金生产过程中，首先将V205、V203还原，再在氮气环境下煅烧制得，生产过程对温度控制要求苛刻，生产工艺复杂，投资大，产品质量和稳定性不高，产品价格高达10多万元，不利于当前钢厂挖潜降本。
发明内容
本发明的目的在于提供高氮合金包芯线，通过采用多层分隔式包芯线制作，提高该包芯线使用时阶段式提高钢液品质，同时采用高氮合金进行合金化工艺，解决了现有的钢材产品品质不足，成本高的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为高氮合金包芯线，该包芯线由包覆层、芯粉层和导芯组成；所述导芯与包覆层之间复合有芯粉层；所述导芯内填充有高氮层；
所述的芯粉层包括氮化硅铁合金、固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末，其中，芯粉层各组分按质量份组成如下：
氮化硅铁合金95.1-99.8份；
固氮合金元素铁合金0.5-4.2份；
硅基稀土合金粉末0.1-0.3份；
所述的高氮层包括钒氮合金、氮化钒铁和氮化硅铁粉末；其中，高氮层各组分按质量份组成如下：
钒氮合金粉末33.7-43.5份；
氮化钒铁粉末23.6-28.7份；
氮化硅铁粉末27.8-42.7份；
上述的固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末用于将氮元素固定于钢水中；
该包芯线中Si≥45.0％，N≥34.0％，S≤0.02％，P≤0.04％。
进一步地，所述包覆层和导芯均为一管件。
进一步地，所述导芯的两端分别设置有拉堵头；所述拉堵头一端面设置有第一挡环；所述拉堵头另一端面设置有第二挡环。
进一步地，所述第二挡环一端面为凹面；所述第二挡环的凹面与包覆层的端面配合；所述第一挡环的一端面开有锥形孔。
进一步地，所述包覆层与导芯之间的间隙在1mm-10mm的范围。
进一步地，所述该包芯线的直径在10-30mm的范围。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的高氮合金包芯线采用价格相对低廉的、炼钢合金化常用的普通合金硅铁粉末经在氮化炉中锻烧制的含氮在25％以上的新型合金材料，具有原料制备简单，成本低廉。
2、本发明在生产微合金钢时，加入高氮合金包芯线，对微合金钢中常规成份影响小，又能增加钢中N含量，氮收得率可达40％以上。
3、本发明生产的微合金钢，钢中夹杂物数量少、尺寸小，有利于消除晶界弱化现象，控制钢中微裂纹的产生与发展，可改善钢塑韧性和强度。
4、本发明的高氮合金包芯线用于生产微合金钢，在不改变传统钒氮微合金工艺的情况下，与钒氮合金相比，v(N、C)析出强化作用更明显，其析出量占总V量的78％以上，V的强化效果得到充分发挥。
5、采用高氮合金包芯线生产微合金钢工艺，细小弥散的V(N、C)大量析出增加了奥氏体稳定性，促进了V(N、C)在奥氏体向铁素体转变期间在晶界的析出，有效地阻止了铁素体晶粒长大，起到了细化晶粒的作用。试验表明，采用含氮高效增强剂生产微合金钢工艺，晶粒度级别可达到11级。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的高氮合金包芯线的结构示意图；
图2为图1的半剖示意图；
图3为导芯的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1-3所示，本发明为高氮合金包芯线，该包芯线由包覆层、芯粉层和导芯组成；导芯与包覆层之间复合有芯粉层；导芯内填充有高氮层；
芯粉层包括氮化硅铁合金、固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末，其中，芯粉层各组分按质量份组成如下：
氮化硅铁合金95.1-99.8份；
固氮合金元素铁合金0.5-4.2份；
硅基稀土合金粉末0.1-0.3份；
高氮层包括钒氮合金、氮化钒铁和氮化硅铁粉末；其中，高氮层各组分按质量份组成如下：
钒氮合金粉末33.7-43.5份；
氮化钒铁粉末23.6-28.7份；
氮化硅铁粉末27.8-42.7份；
上述的固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末用于将氮元素固定于钢水中；
该包芯线中Si≥45.0％，N≥34.0％，S≤0.02％，P≤0.04％。
其中，包覆层和导芯均为一管件。
其中，导芯的两端分别设置有拉堵头2；拉堵头2一端面设置有第一挡环201；拉堵头2另一端面设置有第二挡环202。
其中，第二挡环202一端面为凹面；第二挡环202的凹面与包覆层的端面配合；第一挡环201的一端面开有锥形孔203。
其中，包覆层与导芯之间的间隙在1mm-10mm的范围。
其中，该包芯线的直径在10-30mm的范围。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (6)

1.高氮合金包芯线，其特征在于：该包芯线由包覆层、芯粉层和导芯组成；所述导芯与包覆层之间复合有芯粉层；所述导芯内填充有高氮层；
所述的芯粉层包括氮化硅铁合金、固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末，其中，芯粉层各组分按质量份组成如下：
氮化硅铁合金95.1-99.8份；
固氮合金元素铁合金0.5-4.2份；
硅基稀土合金粉末0.1-0.3份；
所述的高氮层包括钒氮合金、氮化钒铁和氮化硅铁粉末；其中，高氮层各组分按质量份组成如下：
钒氮合金粉末33.7-43.5份；
氮化钒铁粉末23.6-28.7份；
氮化硅铁粉末27.8-42.7份；
上述的固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末用于将氮元素固定于钢水中；
该包芯线中Si≥45.0％，N≥34.0％，S≤0.02％，P≤0.04％。
2.根据权利要求1所述的高氮合金包芯线，其特征在于，所述包覆层和导芯均为一管件。
3.根据权利要求1所述的高氮合金包芯线，其特征在于，所述导芯的两端分别设置有拉堵头(2)；所述拉堵头(2)一端面设置有第一挡环(201)；所述拉堵头(2)另一端面设置有第二挡环(202)。
4.根据权利要求3所述的高氮合金包芯线，其特征在于，所述第二挡环(202)一端面为凹面；所述第二挡环(202)的凹面与包覆层的端面配合；所述第一挡环(201)的一端面开有锥形孔(203)。
5.根据权利要求1或2所述的高氮合金包芯线，其特征在于，所述包覆层与导芯之间的间隙在1mm-10mm的范围。
6.根据权利要求1所述的高氮合金包芯线，其特征在于，该包芯线的直径在10-30mm的范围。
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