CN111690789B - 一种高收得率的包芯线及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高收得率的包芯线及其制造方法，所述包芯线包括芯材和钢带，所述芯材包括钙线和镁带，所述镁带位于钙线的外侧壁，所述钢带位于镁带的外侧壁，所述镁带为螺旋状镁带，所述钢带为低碳钢带。本发明通过钙线‑镁带‑钢带的设置，消除过程气化，提高钢带的利用率，芯材在钢带内分布均一，使得铁水添加的包芯线量与反应强度对应，便于控制包芯线的用量，促进反应的平衡有序，锰和钙化镁，包覆于钙和镁的表面，避免其氧化、潮湿，同时隔热，避免芯材过早熔化，导致用量不准，钙化镁在钢水中分解后的单质和锰亦可作为脱氧剂和脱硫剂，协助脱氧、脱硫，不会对钢水造成不利影响，从而提高收得率，适合广泛推广与使用。

Description

一种高收得率的包芯线及其制造方法

技术领域

本发明涉及包芯线领域，具体是一种高收得率的包芯线及其制造方法。

背景技术

在冶金行业中，为了保障钢坯、钢材等的质量，炼钢和铸造时需要降低钢中的氧、硫等含量，使用包芯线进行处理是目前应用最常用的方法，包芯线是借助于包芯机，利用钢带将待加入钢水中的合金粉剂或其他合金添加剂，包裹成为一条具有任意长度、成分均匀，具有一定紧实度的复合材料，冶金行业在进行金属精炼时，常需在钢液中注入包芯线，以便在其中添加芯部材料，传统的包芯线由带形钢带包卷合金粉末而成，粉料易分布不均，还会引起过程气化，经过现代工艺的进步，出现了以线状芯材进行添加和表面涂布有涂层的包芯线，但一些线状芯材无法与表面钢带的失效状态对应，容易引起芯材熔化而钢带未失效，造成用量不准确，还有一些涂层不能冶金中被加以利用，反而增加钢水中的杂质，增加炼钢损耗。因此，我们提出一种高收得率的包芯线及其制造方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高收得率的包芯线及其制造方法，以解决现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种高收得率的包芯线及其制造方法，所述包芯线包括芯材和钢带，所述钢带包覆于芯材的外侧壁，所述芯材包括钙线、镁带和碳化铌壳层，所述镁带缠绕于钙线的外表面，所述碳化铌壳层包覆于镁带的外侧壁。

作为本发明的一种优选实施方式，所述钢带为低碳钢带，所述镁带为螺旋状镁带。

在上述技术方案中，通过钙线-镁带-钢带的设置，能够防止钙和镁在钢水中溅射，避免浪费，芯材在单位长度的钢带内的添加量均一，且钢带不会因过程气化而失效过早，避免断线的情况发生，单位时间内向钢水添加的芯材量均匀、稳定，更便于控制包芯线的用量，精准控制钢水与包芯线的反应程度，促进反应的平衡有序。

作为本发明的一种优选实施方式，所述钙线的表面设置有锰层。

作为本发明的一种优选实施方式，所述镁带的表面设置有硅化镁层。

在上述技术方案中，通过钙线表面的锰和镁带表面的钙化镁，避免钙线和镁带与空气接触，防止钙和镁的氧化和潮湿，且锰、钙化镁的熔点比纯钙和纯镁高，能够起到隔热的效果，避免钙和镁过早熔化，造成钢带空洞，导致用量不准确，钙化镁在钢水中分解后的单质和锰亦可作为脱氧剂和脱硫剂，协助脱氧、脱硫，不会对钢水造成不利影响，从而提高收得率，能够减少包芯线的喂线量。

一种高收得率的包芯线的制造方法，包括以下步骤：

1)处理钙线；

2)处理镁带；

3)处理钢带；

4)制备包芯线。

作为本发明的一种优选实施方式，包括以下步骤：

1)处理钙线：取钙锭拉拔得到钙线，并在钙线便面喷涂锰粉；

2)处理镁带：取镁带与硅反应，并在镁带表面生成硅化镁；

3)处理钢带：取钢带原料热处理并进行轧制；

4)制备包芯线：将镁带缠绕于钙线表面，进行镀层，并对钢带进行热处理，最后将钢带包裹于芯材的外表面，拉拔制得包芯线。

作为本发明的一种优选实施方式，包括以下步骤：

1)处理钙线：

取钙锭加热至688-750℃，拉拔成钙线，并在氩气氛围中，向钙线的表面喷涂经超声雾化的纳米锰粉，进行激光熔覆，得到钙线；

2)处理镁带：

取镁带和纳米硅粉置于氩气氛围中，加热至520-570℃，6-10Mpa中，保温8-12min，升温至575-600℃，真空条件下，保温60-90min，得到镁带；

3)处理钢带：

取低碳钢调温至1200-1250℃，保温60-75min，在轧机上轧制成钢板，其中开轧温度1070-1120℃，终轧温度850-950℃，而后进行淬火处理，淬火温度780-880℃，保温8-12min，冷轧制得钢带；

4)制备包芯线：

将步骤2)中制得的镁带升温至250-350℃，并缠绕在步骤1)中制得的钙线表面，保温10-20min，制得钙镁线；

通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向钙镁线表面移动，制得碳化铌壳层，得到芯材；

取步骤3)中得到的钢带，于180-250℃进行回火，保温25-30min，然后升温至400-580℃，保温25-30min，空冷至室温，在空冷的同时用钢带将芯材包裹、压紧，并将钢带送入焊接机中进行焊接，最后进行拉拔，制得包芯线。

在上述技术方案中，步骤1)中利用超声雾化的纳米锰粉对钙线线进行表面处理，使得钙线表面涂敷有一层均匀的锰，再进行热处理，使得锰与钙线结合牢固，作隔热防潮；步骤2)中镁带表面的镁和硅反应，生成硅化镁，再进行二次烧结,获得结构均匀的硅化镁，硅化镁在钢水中时会分解成单质硅和单质镁，其中硅可做还原剂脱氧剂，与钢水中的FeO结成密度较小的硅酸盐并以炉渣的形式去除，单质镁与锰能够对钢水进行脱氧、脱硫，且脱氧产物MnO能够与其他氧化物如SiO₂等形成低熔点化合物，利于从钢水中去除；步骤3)中对钢带的热处理使得钢带内部组织为马氏体和铁素体，塑性和强度较好，进行冷轧不会对钢带的组织造成影响，步骤4)中将钙线、镁带和钢带分别组合，并对钙镁线的表面镀了层碳化铌壳层，填充了螺旋状镁带的空隙，隔绝空气和水分的侵扰，碳化铌进入钢水中受到高温氧化，促进钢水脱氧，生成的氧化产物密度较小浮出钢水，便于收得，热处理能够细化钢带中的组织结构，提高塑性，增加强度，消除了包芯线的内应力，便于控制包芯线在钢水中的插入位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明的高收得率的包芯线及其制造方法，通过钙线-镁带-钢带的设置，消除过程气化，避免断线，提高铁水获得单位重量镁时钢带的利用率，芯材在钢带内的添加量均一，使得单位时间向单位重量铁水添加的包芯线量与反应强度对应，更便于控制包芯线的用量，精准控制钢水与包芯线的反应程度，促进反应的平衡有序，锰和钙化镁，包覆于钙和镁的表面，避免其氧化、潮湿，同时隔热，避免避免芯材过早熔化，导致用量不准，钙化镁在钢水中分解后的单质和锰亦可作为脱氧剂和脱硫剂，协助脱氧、脱硫，不会对钢水造成不利影响，从而提高收得率。

2.本发明的高收得率的包芯线及其制造方法，通过对包芯线制造方法的设置，钢带失效与芯材熔化相对应，且包芯线具有较好的强度，不易弯曲，便于控制包芯线在钢水中的插入位置，从而提高收得率，且并且收得率稳定、喂线无喷溅。

具体实施方式

下面将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做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：

取钙锭加热至688℃，拉拔成钙线，并在氩气氛围中，向钙线的表面喷涂经超声雾化的纳米锰粉，进行激光熔覆，得到钙线；

取镁带和纳米硅粉置于氩气氛围中，加热至520℃，6Mpa中，保温8min，升温至575℃，真空条件下，保温60min，得到镁带；

取低碳钢调温至1200℃，保温60min，在轧机上轧制成钢板，其中开轧温度1070℃，终轧温度850℃，而后进行淬火处理，淬火温度780℃，保温8min，冷轧制得钢带；

将上述步骤中制得的镁带升温至250℃，并缠绕在上述步骤中制得的钙线表面，保温10min，制得钙镁线；通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向钙镁线表面移动，制得碳化铌壳层，得到芯材；取上述步骤中得到的钢带，于180℃进行回火，保温25min，然后升温至400℃，保温25min，空冷至室温，在空冷的同时用钢带将芯材包裹、压紧，并将钢带送入焊接机中进行焊接，最后进行拉拔，制得包芯线。

实施例2：

取钙锭加热至700℃，拉拔成钙线，并在氩气氛围中，向钙线的表面喷涂经超声雾化的纳米锰粉，进行激光熔覆，得到钙线；

取镁带和纳米硅粉置于氩气氛围中，加热至540℃，9Mpa中，保温9min，升温至580℃，真空条件下，保温70min，得到镁带；

取低碳钢调温至1210℃，保温65min，在轧机上轧制成钢板，其中开轧温度1100℃，终轧温度880℃，而后进行淬火处理，淬火温度800℃，保温9min，冷轧制得钢带；

将上述步骤中制得的镁带升温至280℃，并缠绕在上述步骤中制得的钙线表面，保温12min，制得钙镁线；通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向钙镁线表面移动，制得碳化铌壳层，得到芯材；取上述步骤中得到的钢带，于200℃进行回火，保温26min，然后升温至450℃，保温26min，空冷至室温，在空冷的同时用钢带将芯材包裹、压紧，并将钢带送入焊接机中进行焊接，最后拉拔，制得包芯线。

实施例3：

取钙锭加热至711℃，拉拔成钙线，并在氩气氛围中，向钙线的表面喷涂经超声雾化的纳米锰粉，进行激光熔覆，得到钙线；

取镁带和纳米硅粉置于氩气氛围中，加热至550℃，8Mpa中，保温10min，升温至588℃，真空条件下，保温75min，得到镁带；

取低碳钢调温至1225℃，保温68min，在轧机上轧制成钢板，其中开轧温度1095℃，终轧温度900℃，而后进行淬火处理，淬火温度830℃，保温10min，冷轧制得钢带；

将上述步骤中制得的镁带升温至300℃，并缠绕在上述步骤中制得的钙线表面，保温15min，制得钙镁线；通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向钙镁线表面移动，制得碳化铌壳层，得到芯材；取上述步骤中得到的钢带，于215℃进行回火，保温27min，然后升温至490℃，保温27min，空冷至室温，在空冷的同时用钢带将芯材包裹、压紧，并将钢带送入焊接机中进行焊接，最后拉拔，制得包芯线。

实施例4：

取钙锭加热至725℃，拉拔成钙线，并在氩气氛围中，向钙线的表面喷涂经超声雾化的纳米锰粉，进行激光熔覆，得到钙线；

取镁带和纳米硅粉置于氩气氛围中，加热至595℃，9Mpa中，保温11min，升温至590℃，真空条件下，保温80min，得到镁带；

取低碳钢调温至1235℃，保温70min，在轧机上轧制成钢板，其中开轧温度1110℃，终轧温度925℃，而后进行淬火处理，淬火温度850℃，保温11min，冷轧制得钢带；

将上述步骤中制得的镁带升温至325℃，并缠绕在上述步骤中制得的钙线表面，保温29min，制得钙镁线；通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向钙镁线表面移动，制得碳化铌壳层，得到芯材；取上述步骤中得到的钢带，于235℃进行回火，保温29min，然后升温至550℃，保温29min，空冷至室温，在空冷的同时用钢带将芯材包裹、压紧，并将钢带送入焊接机中进行焊接，最后拉拔，制得包芯线。

实施例5：

取钙锭加热至750℃，拉拔成钙线，并在氩气氛围中，向钙线的表面喷涂经超声雾化的纳米锰粉，进行激光熔覆，得到钙线；

取镁带和纳米硅粉置于氩气氛围中，加热至570℃，10Mpa中，保温12min，升温至600℃，真空条件下，保温90min，得到镁带；

取低碳钢调温至1250℃，保温75min，在轧机上轧制成钢板，其中开轧温度1120℃，终轧温度950℃，而后进行淬火处理，淬火温度880℃，保温12min，冷轧制得钢带；

将上述步骤中制得的镁带升温至350℃，并缠绕在上述步骤中制得的钙线表面，保温20min，制得钙镁线；通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向钙镁线表面移动，制得碳化铌壳层，得到芯材；取上述步骤中得到的钢带，于250℃进行回火，保温30min，然后升温至580℃，保温30min，空冷至室温，在空冷的同时用钢带将芯材包裹、压紧，并将钢带送入焊接机中进行焊接，最后拉拔，制得包芯线。

对比例：

取钙锭加热至750℃，拉拔制得钙线；

取低碳钢调温至1250℃，保温75min，在轧机上轧制成钢板，其中开轧温度1120℃，终轧温度950℃，而后进行淬火处理，淬火温度880℃，保温12min，冷轧制得钢带；

取镁带升温至350℃，并缠绕在上述步骤中制得的钙线表面，保温20min，制得钙镁线；取上述步骤中得到的钢带，于250℃进行回火，保温30min，然后升温至580℃，保温30min，空冷至室温，在空冷的同时用钢带将钙镁线包裹、压紧，并将钢带送入焊接机中进行焊接，最后拉拔，制得包芯线。

实验：

取实施例1-5、对比例中得到的包芯线和普通包芯线，分别对其拉伸强度、屈服强度和拉伸率进行检测并记录检测结果；

取同一批次的钢水平均分为七组，将实施例1-5、对比例中得到的包芯线和普通包芯线分别作用于七组钢水中进行测试，在钢水中的含氧量和含硫量趋于同一数值时，观察七组包芯线对钢水的喂线量，收取反应所得的炉渣并检测其包芯线中对应金属的收得率，计算并记录检测结果，得到以下数据：

其中收得率为指单位时间内包芯线内合金最终获得量与初始投入量之比。

根据上表中的数据，可以清楚得到以下结论：

实施例1-5的包芯线与对比例中、普通包芯线形成对比，检测结果可知，实施例1-5包芯线的拉伸强度和屈服强度及拉伸率较普通包芯线和对比例中的包芯线有明显地提高，且对比例中包芯线的的拉伸强度和屈服强度及拉伸率较普通包芯线有所提高，实施例1-5中包芯线作用于钢水时，其收得率有明显提高，喂线量减少，这充分说明了本发明实现了包芯线强度和收得率的双重提高，同时减少了包芯线的喂线量，效果稳定，具有较高实用性。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (5)

1.一种高收得率的包芯线的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）处理钙线：

取钙锭加热至688-750℃，拉拔成钙线，并在氩气氛围中，向钙线的表面喷涂经超声雾化的纳米锰粉，进行激光熔覆，得到钙线；

2）处理镁带：

取镁带和纳米硅粉置于氩气氛围中，加热至520-570℃，6-10MPa 中，保温8-12min，升温至575-600℃，真空条件下，保温60-90min，得到镁带；

3）处理钢带：

取低碳钢调温至1200-1250℃，保温60-75min，在轧机上轧制成钢板，其中开轧温度1070-1120℃，终轧温度850-950℃，而后进行淬火处理，淬火温度780-880℃，保温8-12min，冷轧制得钢带；

4）制备包芯线：

将步骤2）中制得的镁带升温至250-350℃，并缠绕在步骤1）中制得的钙线表面，保温10-20min，制得钙镁线；

通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向钙镁线表面移动，制得碳化铌壳层，得到芯材；

取步骤3）中得到的钢带，于180-250℃进行回火，保温25-30min，然后升温至400-580℃，保温25-30min，空冷至室温，在空冷的同时用钢带将芯材包裹、压紧，并将钢带送入焊接机中进行焊接，最后进行拉拔，制得包芯线。

2.根据权利要求1所述的一种高收得率的包芯线的制造方法制备的一种高收得率的包芯线，其特征在于：所述包芯线包括芯材和钢带，所述钢带包覆于芯材的外侧壁，所述芯材包括钙线、镁带和碳化铌壳层，所述镁带缠绕于钙线的外表面，所述碳化铌壳层包覆于镁带的外侧壁。

3.根据权利要求2所述的一种高收得率的包芯线，其特征在于：所述钢带为低碳钢带，所述镁带为螺旋状镁带。

4.根据权利要求2所述的一种高收得率的包芯线，其特征在于：所述钙线的表面设置有锰层。

5.根据权利要求2所述的一种高收得率的包芯线，其特征在于：所述镁带的表面设置有硅化镁层。