CN113072384B - 一种氧化物冶金工艺 - Google Patents

一种氧化物冶金工艺 Download PDF

Info

Publication number
CN113072384B
CN113072384B CN202110333082.1A CN202110333082A CN113072384B CN 113072384 B CN113072384 B CN 113072384B CN 202110333082 A CN202110333082 A CN 202110333082A CN 113072384 B CN113072384 B CN 113072384B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oxide
oxide particles
tio
sintering
powder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202110333082.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113072384A (zh
Inventor
孔辉
吴朝阳
黄守林
李俊寰
许坤
程翔
刘昊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Anhui University of Technology AHUT
Original Assignee
Anhui University of Technology AHUT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Anhui University of Technology AHUT filed Critical Anhui University of Technology AHUT
Priority to CN202110333082.1A priority Critical patent/CN113072384B/zh
Publication of CN113072384A publication Critical patent/CN113072384A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113072384B publication Critical patent/CN113072384B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/628—Coating the powders or the macroscopic reinforcing agents
    • C04B35/62802—Powder coating materials
    • C04B35/62805—Oxide ceramics
    • C04B35/62818—Refractory metal oxides
    • C04B35/62821—Titanium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/10—Preparation or treatment, e.g. separation or purification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F17/00—Compounds of rare earth metals
    • C01F17/20—Compounds containing only rare earth metals as the metal element
    • C01F17/206—Compounds containing only rare earth metals as the metal element oxide or hydroxide being the only anion
    • C01F17/224—Oxides or hydroxides of lanthanides
    • C01F17/235—Cerium oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F5/00—Compounds of magnesium
    • C01F5/02—Magnesia
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01F—COMPOUNDS OF THE METALS BERYLLIUM, MAGNESIUM, ALUMINIUM, CALCIUM, STRONTIUM, BARIUM, RADIUM, THORIUM, OR OF THE RARE-EARTH METALS
    • C01F7/00—Compounds of aluminium
    • C01F7/02—Aluminium oxide; Aluminium hydroxide; Aluminates
    • C01F7/021—After-treatment of oxides or hydroxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G23/00—Compounds of titanium
    • C01G23/04—Oxides; Hydroxides
    • C01G23/047—Titanium dioxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/50—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on rare-earth compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/076—Use of slags or fluxes as treating agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/658—Atmosphere during thermal treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/66—Specific sintering techniques, e.g. centrifugal sintering
    • C04B2235/666—Applying a current during sintering, e.g. plasma sintering [SPS], electrical resistance heating or pulse electric current sintering [PECS]
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/20—Recycling

Abstract

本发明公开了一种氧化物冶金工艺，属于炼钢技术领域。具体步骤为：取适量氧化物粒子溶于无水乙醇中，在搅拌状态下加入钛酸四丁酯，然后在恒温水浴中搅拌至溶剂完全挥发后，干燥、煅烧，之后随炉冷却至室温，再将粉末放入石墨模具中，进行放电等离子烧结，控制升温速率以及保温时间，且在烧结时通Ar保护，并施加单轴向力，烧结完成随炉冷却，获得复合粉末块体；随后对其进行切割、打磨抛光，最后加入到钢液中以实现氧化物粒子在钢中的有效加入和弥散分布。采用本发明方法可以利用非金属夹杂物TiO2与钢液之间的润湿性和反应性，从而更有效的将氧化物粒子引入到钢液中，起到氧化物冶金的作用，解决了氧化物粒子在钢液中发挥作用较弱的问题。

Description

一种氧化物冶金工艺
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，更具体地说，涉及一种氧化物冶金工艺。
背景技术
在炼钢过程中，其钢液中含有一定量的夹杂物，通常认为夹杂物对于钢材而言，会影响其性能，应当尽可能的除去，从而获得“纯净”的钢水；但是在实际生产过程中，不可能百分之百的将钢液中的夹杂物除去，此外，随着钢中夹杂物含量的不断降低，其除去成本也会越来越高，从而导致生产成本增加，不利于实际生产使用。
氧化物冶金是炼钢、材料领域全新的观点，是指利用炼钢过程中生成的尺寸细小、弥散分布、成分可控的氧化物夹杂作为硫化物、氮化物等异相析出形核点，以改变钢的组织和晶粒度，使钢材具有优异的韧性、较高的强度尤其是优良的焊接性能，使钢中传统的夹杂物变害为利。
为了进一步提高钢的性能，可以向钢中添加氧化物粒子，通过氧化物粒子进行氧化物冶金从而改善钢液，现有技术中主要是以合金或者直接向钢液中加入氧化物，但是，这这两种添加效果并不是太好，尤其是向钢液中加入直接加入氧化物，一般都通过外力将氧化物送至钢液中，如通过喷丸、喂丝、冲包法、或以气体为载体，但是此种方法添加的氧化物会上浮至渣钢界面处，从而无法在钢液中分散开，失去了加入相应作用，因而，亟需对其进行改进。
发明内容
1.发明要解决的技术问题
本发明的目的在于克服现有技术中氧化物粒子在钢液中发挥作用较弱的问题，提供了一种氧化物冶金工艺；本发明采用液相包裹技术，在氧化物粒子外部包裹有TiO2前驱体，之后对其进行研磨、煅烧，使得氧化物粒子外部包裹有TiO2，从而形成双氧化物复合核壳结构，在加入钢液后，利用外部TiO2壳层与钢液的润湿性、反应性，将氧化物粒子有效的加入至钢液中；后续将粉体进行烧结成块，从而更加有利于将氧化物加入钢液中，便于氧化物粒子在钢液发挥氧化物冶金的作用。
2.技术方案
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种氧化物冶金新工艺，其过程为：
步骤一、用液相沉积的方法使得氧化物粒子外部包裹有TiO2前驱体；
步骤二、将包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子进行干燥、研磨；
步骤三、将研磨后的粉体放入加热炉中进行煅烧，后随炉冷却；
步骤四、在烧结机中对煅烧后的粉末进行烧结，获得复合粉末块体；
步骤五、将复合粉末块体打磨抛光，随后加入到钢液中。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤一中，首先将氧化物粒子分散于无水乙醇中，之后在搅拌的状态下加入钛酸四丁酯；当溶剂挥发完后，获得外部包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤一中，整个反应过程在三口烧瓶中进行，且三口烧瓶处于恒温水浴中。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤一中，水浴温度控制在65℃-75℃。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤三中，其煅烧在空气氛围下进行，且煅烧温度为330℃-370℃，煅烧时间为2h–4h。
作为本发明的更进一步改进，经过煅烧后的粉末，其TiO2包裹在氧化物粒子外部的厚度为800nm～2500nm。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤四中，将冷却后的粉末放入石墨模具中，进行放电等离子烧结，其烧结温度为900℃-1000℃，并按照45-55℃·min-1进行升温，保温时间为8min-15min。
作为本发明的更进一步改进，所述步骤四中，在整个烧结过程中，通过氩气进行保护，且施加单轴向压力18MPa-28 MPa。
作为本发明的更进一步改进，所述的氧化物粒子为MgO粒子、Al2O3粒子或CeO2粒子。
3.有益效果
采用本发明提供的技术方案，与已有的公知技术相比，具有如下显著效果：
(1)本发明的一种氧化物冶金新工艺，采用液相包裹技术，在氧化物粒子外部包裹有TiO2前驱体，之后对其进行研磨、煅烧，使得氧化物粒子外部包裹有TiO2，从而形成双氧化物复合核壳结构，在加入钢液后，利用外部TiO2壳层与钢液的润湿性、反应性，将氧化物粒子有效的加入至钢液中；后续将粉体进行烧结成块，从而更加有利于将氧化物加入钢液中；此外，当复合粉末块体位于钢液中时，在高温的作用下形成复合氧化物，减轻氧化物对钢液的危害，同时，复合氧化物能够在钢液发挥氧化物冶金的作用，从而改善钢的性能；
(2)本发明的一种氧化物冶金新工艺，将氧化物粒子分散于无水乙醇中，并向其加入钛酸四丁酯，且整个过程中，处于不断搅拌的状态下进行，从而使得氧化物粒子与钛酸四丁酯充分接触，有利于在氧化物粒子外部均匀包裹有一层TiO2前驱体；
(3)本发明的一种氧化物冶金新工艺，其液相沉积的整个过程在三口烧瓶中进行，从而便于在添加钛酸四丁酯的过程中，仍然可以对溶液进行搅拌，从而有利于在氧化物粒子外部均匀包裹有TiO2前驱体；此外，也便于将三口烧瓶处于恒温水浴中，从而有利于溶剂的挥发，在三口烧瓶中无水乙醇的量逐渐减少，钛酸四丁酯在蒸发过程中变为溶胶凝胶，并将氧化物粒子包裹，从而获得包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子；
(4)本发明的一种氧化物冶金新工艺，其溶剂完全挥发后，将包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子放置干燥箱中进行进一步的干燥，后对干燥的粉末进行研磨，从而将部分块体变成粉末状，从而便于后续将TiO2前驱体转变为TiO2，使得TiO2均匀的包裹在氧化物粒子外部；
(5)本发明的一种氧化物冶金新工艺，通过控制煅烧温度以及煅烧时间，从而改变晶型，使得氧化物粒子外部的TiO2前驱体转变为TiO2，即形成TiO2包裹氧化物粒子的核壳结构；此外，通过对氧化物粒子的外部所包裹的TiO2壳层厚度进行限定，使得后续加入钢液的过程中，所形成的复合氧化物更容易进行氧化物冶金，从而提高钢的强度和韧性；
(6)本发明的一种氧化物冶金新工艺，将TiO2包裹的氧化物粒子的粉末在石墨模具中进行等离子烧结，通过控制烧结的时间和温度，从而获得复合粉末块体；此外，通过控制单轴向压力，更加有利于结块；因而后续在加入钢液的过程中，由于为块状，从而更加容易的加入到钢液中，便于发挥氧化物冶金的作用。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，下面结合实施例对本发明作进一步的描述。
实施例1
本实施例的一种氧化物冶金新工艺，其过程为：
步骤一、向三口烧瓶中加入无水乙醇，之后，向三口烧瓶中加入氧化物粒子，使得氧化物粒子分散于无水乙醇中，然后加入钛酸四丁酯，从而使得钛酸四丁酯与氧化物粒子相接触。
为了使处于无水乙醇中的氧化物粒子与钛酸四丁酯充分接触，在整个过程中，其溶液始终处于搅拌的状态下进行，从而有利于后续在氧化物粒子外部均匀包的裹有一层TiO2前驱体。
此外，在整个液相沉积的过程中，让三口烧瓶始终处于恒温水浴中，该水浴温度控制在65℃-75℃。
优选的，本实施例中的钛酸四丁酯加入速度控制在0.1～2ml/min，同时，对溶液的搅拌速度控制在300～400rpm，且整个过程中，水浴温度控制在70℃。
当溶剂挥发完后，获得外部均匀包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子。
步骤二、由于步骤一中的溶剂挥发完全后，整个氧化物粒子仍然处于湿的状态，为了便于后续使氧化物粒子外部所包裹的TiO2前驱体转变为TiO2，且TiO2所形成的壳层较为均匀，将包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子放入干燥箱中进行干燥，控制干燥时间为1h，之后，对干燥的粉末进行研磨，从而将部分块体变成粉末状，其粉末颗粒的粒度为300～320目，从而便于后续将TiO2前驱体转变为TiO2，使得TiO2均匀的包裹在氧化物粒子外部。
步骤三、将研磨后的粉体放入加热炉中进行煅烧，且整个煅烧过程在空气氛围下进行，同时控制煅烧温度以及煅烧时间，其煅烧温度为330℃-370℃，煅烧时间为2h–4h。经过煅烧后，其经过煅烧后的粉末，其TiO2包裹在氧化物粒子外部的厚度为800nm～2500nm。
具体的，本实施例的煅烧温度为350℃，煅烧时间为3h，煅烧后TiO2包裹在氧化物粒子外部的厚度为800nm～1000nm。
本实施例通过控制煅烧温度以及煅烧时间，从而改变晶型，使得氧化物粒子外部的TiO2前驱体转变为TiO2，即形成TiO2包裹氧化物粒子的核壳结构。此外，通过对氧化物粒子的外部所包裹的TiO2壳层厚度进行限定，使得后续加入钢液的过程中，所形成的复合氧化物更容易进行氧化物冶金，从而提高钢的强度和韧性。
经过煅烧后的粉体随炉冷却。
步骤四、将冷却后的粉末放入石墨模具中，进行放电等离子烧结，其烧结温度为900℃-1000℃，并按照45-55℃·min-1进行升温，保温时间为8min-15min。通过控制烧结的时间和温度，从而获得复合粉末块体。
具体的，本实施例的烧结温度控制为950℃，升温速率为50℃·min-1，之后保温8min。
值得说明的是，在整个烧结过程中，通过氩气进行保护，且施加单轴向压力18MPa-28MPa。通过控制单轴向压力，更加有利于结块；因而后续在加入钢液的过程中，由于为块状，从而更加容易的加入到钢液中，便于发挥氧化物冶金的作用。
本实施例在烧结过程中，其施加单轴向压力为20MPa。
步骤五、将复合粉末块体切割成1～5cm3的大小，并将切割后的块状复合粉末进行打磨，可以采用砂纸进行打磨，使得复合粉末块体表面磨至光滑，将块体表面的物质去除，随后加入到钢液中，从而避免在加入钢液后造成钢液污染而影响钢的质量。
本实施例的一种氧化物冶金新工艺，采用液相包裹技术，在氧化物粒子外部包裹有TiO2前驱体，之后对其进行研磨、煅烧，使得氧化物粒子外部包裹有TiO2，从而形成双氧化物复合核壳结构，在加入钢液后，利用外部TiO2壳层与钢液的润湿性、反应性，将氧化物粒子有效的加入至钢液中；后续将粉体进行烧结成块，从而更加有利于将氧化物加入钢液中；此外，当复合粉末块体位于钢液中时，在高温的作用下形成复合氧化物，减轻氧化物对钢液的危害，同时，复合氧化物能够在钢液发挥氧化物冶金的作用，从而改善钢的性能。
实施例2
本实施例的一种氧化物冶金新工艺，基本同实施例1，其不同之处在于：
步骤一、向三口烧瓶中加入无水乙醇，之后，向三口烧瓶中加入氧化物粒子，使得氧化物粒子分散于无水乙醇中，然后加入钛酸四丁酯，从而使得钛酸四丁酯与氧化物粒子相接触。
在整个液相沉积的过程中，始终对溶液进行搅拌，从而保证处于无水乙醇中的氧化物粒子与钛酸四丁酯充分接触；此外，让三口烧瓶始终处于恒温水浴中，其水浴温度控制在65℃。
通过不断搅拌以及恒温水浴使溶剂挥发完，获得外部均匀包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子。
步骤二、将包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子放入干燥箱中进行干燥，控制干燥时间为1.5h，之后，对干燥的粉末进行研磨，从而将部分块体变成粉末状，其粉末颗粒的粒度为350～400目，从而便于后续将TiO2前驱体转变为TiO2，使得TiO2均匀的包裹在氧化物粒子外部。
步骤三、将研磨后的粉体放入加热炉中进行煅烧，且整个煅烧过程在空气氛围下进行，同时控制煅烧温度345℃，煅烧时间为3.4h，煅烧后TiO2包裹在氧化物粒子外部的厚度为1200nm～1400nm。
经过煅烧后的粉体随炉冷却。
步骤四、将冷却后的粉末放入石墨模具中，进行放电等离子烧结，其烧结温度为900℃，并按照45℃·min-1进行升温，之后保温10min。
此外，在整个烧结过程中，通过氩气进行保护，且施加单轴向压力22MPa。
步骤五、将复合粉末块体切割成6～10cm3的大小，并将切割后的块状复合粉末进行打磨至表面光滑，将块体表面的物质去除，随后加入到钢液中。
实施例3
本实施例的一种氧化物冶金新工艺，基本同实施例1，其不同之处在于：
步骤一、向三口烧瓶中加入无水乙醇，之后，向三口烧瓶中加入氧化物粒子，使得氧化物粒子分散于无水乙醇中，然后加入钛酸四丁酯，从而使得钛酸四丁酯与氧化物粒子相接触。
在整个液相沉积的过程中，始终对溶液进行搅拌，从而保证处于无水乙醇中的氧化物粒子与钛酸四丁酯充分接触；此外，让三口烧瓶始终处于恒温水浴中，其水浴温度控制在75℃。
通过不断搅拌以及恒温水浴使溶剂挥发完，获得外部均匀包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子。
步骤二、将包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子放入干燥箱中进行干燥，控制干燥时间为1.2h，之后，对干燥的粉末进行研磨，从而将部分块体变成粉末状，其粉末颗粒的粒度为400～450目，从而便于后续将TiO2前驱体转变为TiO2，使得TiO2均匀的包裹在氧化物粒子外部。
步骤三、将研磨后的粉体放入加热炉中进行煅烧，且整个煅烧过程在空气氛围下进行，同时控制煅烧温度330℃，煅烧时间为4h，煅烧后TiO2包裹在氧化物粒子外部的厚度为1500nm～1800nm。
经过煅烧后的粉体随炉冷却。
步骤四、将冷却后的粉末放入石墨模具中，进行放电等离子烧结，其烧结温度为990℃，并按照55℃·min-1进行升温，之后保温12min。
此外，在整个烧结过程中，通过氩气进行保护，且施加单轴向压力18MPa。
步骤五、将复合粉末块体切割成12～17cm3的大小，并将切割后的块状复合粉末进行打磨至表面光滑，将块体表面的物质去除，随后加入到钢液中。
实施例4
本实施例的一种氧化物冶金新工艺，基本同实施例1，其不同之处在于：
步骤一、向三口烧瓶中加入无水乙醇，之后，向三口烧瓶中加入氧化物粒子，使得氧化物粒子分散于无水乙醇中，然后加入钛酸四丁酯，从而使得钛酸四丁酯与氧化物粒子相接触。
在整个液相沉积的过程中，始终对溶液进行搅拌，从而保证处于无水乙醇中的氧化物粒子与钛酸四丁酯充分接触；此外，让三口烧瓶始终处于恒温水浴中，其水浴温度控制在68℃。
通过不断搅拌以及恒温水浴使溶剂挥发完，获得外部均匀包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子。
步骤二、将包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子放入干燥箱中进行干燥，控制干燥时间为1.0h，之后，对干燥的粉末进行研磨，从而将部分块体变成粉末状，其粉末颗粒的粒度为450～500目，从而便于后续将TiO2前驱体转变为TiO2，使得TiO2均匀的包裹在氧化物粒子外部。
步骤三、将研磨后的粉体放入加热炉中进行煅烧，且整个煅烧过程在空气氛围下进行，同时控制煅烧温度370℃，煅烧时间为2.2h，煅烧后TiO2包裹在氧化物粒子外部的厚度为1900～2200nm。
经过煅烧后的粉体随炉冷却。
步骤四、将冷却后的粉末放入石墨模具中，进行放电等离子烧结，其烧结温度为1000℃，并按照50℃·min-1进行升温，之后保温15min。
此外，在整个烧结过程中，通过氩气进行保护，且施加单轴向压力26MPa。
步骤五、将复合粉末块体切割成18～20cm3的大小，并将切割后的块状复合粉末进行打磨至表面光滑，将块体表面的物质去除，随后加入到钢液中。
实施例5
本实施例的一种氧化物冶金新工艺，基本同实施例1，其不同之处在于：
步骤一、向三口烧瓶中加入无水乙醇，之后，向三口烧瓶中加入氧化物粒子，使得氧化物粒子分散于无水乙醇中，然后加入钛酸四丁酯，从而使得钛酸四丁酯与氧化物粒子相接触。
在整个液相沉积的过程中，始终对溶液进行搅拌，从而保证处于无水乙醇中的氧化物粒子与钛酸四丁酯充分接触；此外，让三口烧瓶始终处于恒温水浴中，其水浴温度控制在72℃。
通过不断搅拌以及恒温水浴使溶剂挥发完，获得外部均匀包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子。
步骤二、将包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子放入干燥箱中进行干燥，控制干燥时间为1.2h，之后，对干燥的粉末进行研磨，从而将部分块体变成粉末状，其粉末颗粒的粒度为450～500目，从而便于后续将TiO2前驱体转变为TiO2，使得TiO2均匀的包裹在氧化物粒子外部。
步骤三、将研磨后的粉体放入加热炉中进行煅烧，且整个煅烧过程在空气氛围下进行，同时控制煅烧温度360℃，煅烧时间为2h，煅烧后TiO2包裹在氧化物粒子外部的厚度为2300～2500nm。
经过煅烧后的粉体随炉冷却。
步骤四、将冷却后的粉末放入石墨模具中，进行放电等离子烧结，其烧结温度为950℃，并按照50℃·min-1进行升温，之后保温14min。
此外，在整个烧结过程中，通过氩气进行保护，且施加单轴向压力28MPa。
步骤五、将复合粉末块体切割成21～25cm3的大小，并将切割后的块状复合粉末进行打磨至表面光滑，将块体表面的物质去除，随后加入到钢液中。

Claims (8)

1.一种氧化物冶金工艺，其特征在于，其过程为：
步骤一、用液相沉积的方法使得氧化物粒子外部包裹有TiO2前驱体；所述的氧化物粒子为MgO粒子、Al2O3粒子或CeO2粒子；
步骤二、将包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子进行干燥、研磨；
步骤三、将研磨后的粉体放入加热炉中进行煅烧，后随炉冷却；
步骤四、在烧结机中对煅烧后的粉末进行烧结，获得复合粉末块体；
步骤五、将复合粉末块体打磨抛光，随后加入到钢液中。
2.根据权利要求1所述的一种氧化物冶金工艺，其特征在于：所述步骤一中，首先将氧化物粒子分散于无水乙醇中，之后在搅拌的状态下加入钛酸四丁酯；当溶剂挥发完后，获得外部包裹有TiO2前驱体的氧化物粒子。
3.根据权利要求2所述的一种氧化物冶金工艺，其特征在于：所述步骤一中，整个反应过程在三口烧瓶中进行，且三口烧瓶处于恒温水浴中。
4.根据权利要求3所述的一种氧化物冶金工艺，其特征在于：所述步骤一中，水浴温度控制在65℃-75℃。
5.根据权利要求4所述的一种氧化物冶金工艺，其特征在于：所述步骤三中，其煅烧在空气氛围下进行，且煅烧温度为330℃-370℃，煅烧时间为2h–4h。
6.根据权利要求5所述的一种氧化物冶金工艺，其特征在于：经过煅烧后的粉末，其TiO2包裹在氧化物粒子外部的厚度为800nm～2500nm。
7.根据权利要求6所述的一种氧化物冶金工艺，其特征在于：所述步骤四中，将冷却后的粉末放入石墨模具中，进行放电等离子烧结，其烧结温度为900℃-1000℃，并按照45-55℃·min-1进行升温，保温时间为8min-15min。
8.根据权利要求7所述的一种氧化物冶金工艺，其特征在于：所述步骤四中，在整个烧结过程中，通过氩气进行保护，且施加单轴向压力18MPa-28 MPa。
CN202110333082.1A 2021-03-29 2021-03-29 一种氧化物冶金工艺 Active CN113072384B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110333082.1A CN113072384B (zh) 2021-03-29 2021-03-29 一种氧化物冶金工艺

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110333082.1A CN113072384B (zh) 2021-03-29 2021-03-29 一种氧化物冶金工艺

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113072384A CN113072384A (zh) 2021-07-06
CN113072384B true CN113072384B (zh) 2022-11-29

Family

ID=76611548

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110333082.1A Active CN113072384B (zh) 2021-03-29 2021-03-29 一种氧化物冶金工艺

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113072384B (zh)

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101135023A (zh) * 2006-08-31 2008-03-05 宝山钢铁股份有限公司 含纳米TiO2氧化物铁合金中间体及其制备方法和用途
CN101492757A (zh) * 2008-01-24 2009-07-29 宝山钢铁股份有限公司 一种硅钙合金冶金材料
WO2009123272A1 (ja) * 2008-03-31 2009-10-08 Ｊｆｅスチール株式会社 含Ｔｉ極低炭素鋼の溶製方法および含Ｔｉ極低炭素鋼鋳片の製造方法
CN102021271A (zh) * 2009-09-18 2011-04-20 鞍钢股份有限公司 一种向钢中加入超细氧化物的中间体及制备方法
CN102166642A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 宝山钢铁股份有限公司 一种在钢的铸态组织中控制夹杂物形态的方法
CN103243194A (zh) * 2013-05-31 2013-08-14 安徽工业大学 一种向钢液中加入纳米粒子以优化钢组织的方法
CN104726639A (zh) * 2015-03-13 2015-06-24 北京科技大学 一种使钢中外加纳米粒子均匀弥散的方法
CN107052356A (zh) * 2017-01-18 2017-08-18 天津大学 一种核壳结构的钨‑氧化钇超细复合前驱体粉末的制备方法
CN107217124A (zh) * 2017-05-27 2017-09-29 马鞍山华盛冶金科技发展有限公司 一种电工钢的冶炼方法及其生产工艺
CN107245546A (zh) * 2017-05-27 2017-10-13 马鞍山华盛冶金科技发展有限公司 一种钢液净化剂的制备方法
CN110453035A (zh) * 2019-09-02 2019-11-15 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种改善钢加工性能的夹杂物控制方法
CN111455132A (zh) * 2020-04-29 2020-07-28 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 降低含钛钢材a类夹杂物评级的生产方法
WO2021018038A1 (zh) * 2019-07-26 2021-02-04 昆山卡德姆新材料科技有限公司 一种被高分子材料包裹的金属粉末及其制备方法和应用

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3036362B2 (ja) * 1994-06-23 2000-04-24 住友金属工業株式会社 酸化物分散鋼の製造法
CN101994054B (zh) * 2009-08-10 2013-05-29 鞍钢股份有限公司 一种含超细氧化物铁合金中间体及其制备方法

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101135023A (zh) * 2006-08-31 2008-03-05 宝山钢铁股份有限公司 含纳米TiO2氧化物铁合金中间体及其制备方法和用途
CN101492757A (zh) * 2008-01-24 2009-07-29 宝山钢铁股份有限公司 一种硅钙合金冶金材料
WO2009123272A1 (ja) * 2008-03-31 2009-10-08 Ｊｆｅスチール株式会社 含Ｔｉ極低炭素鋼の溶製方法および含Ｔｉ極低炭素鋼鋳片の製造方法
CN102021271A (zh) * 2009-09-18 2011-04-20 鞍钢股份有限公司 一种向钢中加入超细氧化物的中间体及制备方法
CN102166642A (zh) * 2010-02-26 2011-08-31 宝山钢铁股份有限公司 一种在钢的铸态组织中控制夹杂物形态的方法
CN103243194A (zh) * 2013-05-31 2013-08-14 安徽工业大学 一种向钢液中加入纳米粒子以优化钢组织的方法
CN104726639A (zh) * 2015-03-13 2015-06-24 北京科技大学 一种使钢中外加纳米粒子均匀弥散的方法
CN107052356A (zh) * 2017-01-18 2017-08-18 天津大学 一种核壳结构的钨‑氧化钇超细复合前驱体粉末的制备方法
CN107217124A (zh) * 2017-05-27 2017-09-29 马鞍山华盛冶金科技发展有限公司 一种电工钢的冶炼方法及其生产工艺
CN107245546A (zh) * 2017-05-27 2017-10-13 马鞍山华盛冶金科技发展有限公司 一种钢液净化剂的制备方法
WO2021018038A1 (zh) * 2019-07-26 2021-02-04 昆山卡德姆新材料科技有限公司 一种被高分子材料包裹的金属粉末及其制备方法和应用
CN110453035A (zh) * 2019-09-02 2019-11-15 湖南华菱湘潭钢铁有限公司 一种改善钢加工性能的夹杂物控制方法
CN111455132A (zh) * 2020-04-29 2020-07-28 攀钢集团攀枝花钢铁研究院有限公司 降低含钛钢材a类夹杂物评级的生产方法

Non-Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Fabrication of Superhydrophobic TiO2 Surface through Sol-gel Process on Stainless Steel Substrate;Hu, Yawei等;《Key Engineering Materials》;20121231;第1032-1035页 *
Inclusion and Microstructure Characteristics in a Steel Sample with TiO2 Nanoparticle Addition and Mg Treatment;Zhengyu Cai等;《Metals》;20190201;第1-10页 *
Ti-Al复合脱氧夹杂物诱导生成IGF的研究;杨成威等;《炼钢》;20101005(第05期);第30-33页 *
含钛低碳钢晶内铁素体形核机制研究;韩丽娜等;《宽厚板》;20080228(第01期);第162-166页 *
含钛高强钢中夹杂物析出行为研究;郑万等;《武汉科技大学学报》;20080228(第03期);第1-2页 *
周俐.304奥氏体不锈钢铸锭中非金属夹杂物研究;张雅丽等;《安徽工业大学学报(自然科学版)》;20111231;第350-354页 *
外部加入纳米TiO2对钢中夹杂物和组织的影响;单梦伟;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技Ⅰ辑》;20200215;第B022-155页 *
工业纯铁熔体外加TiO_2及VC超细颗粒的试验;王国承等;《钢铁钒钛》;20100115(第01期);第17-23页 *
氧化物冶金技术应用及进展;史美伦等;《河南冶金》;20101015(第05期);第1-4页 *
钛处理钢凝固后夹杂物的析出行为;宋波等;《钢铁研究学报》;20080815(第08期);第12-15页 *
钢中微细夹杂物的评价方法;祝凯等;《冶金分析》;20110215(第02期);第1-6页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN113072384A (zh) 2021-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20130060352A (ko) 실리카 도가니 및 이것을 제조하는 방법
FI90055B (fi) Foerfarande foer framstaellning av formade keramiska sammansatta strukturer
US9920452B2 (en) Method of preparing a monocrystalline diamond abrasive grain
CN109047781A (zh) 一种制备大尺寸钨制品的方法
CN106799496B (zh) 一种石墨和铝硅合金复合电子封装材料及其制备方法
JP7411279B2 (ja) 金属還元による窒化ケイ素粉末の製造方法
WO2012090542A1 (ja) 多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型及びその製造方法並びに多結晶シリコンインゴット鋳造用鋳型の離型材用窒化珪素粉末及びそれを含有したスラリー
CN112778799B (zh) 一种紫色陶瓷色料粉粒及其制备方法、制得的紫色氧化锆陶瓷
CN110423959A (zh) 一种铝基高韧性复合材料及其制备方法
CN107755697A (zh) 铜锌合金制件及其增材制造成型方法
CN113072384B (zh) 一种氧化物冶金工艺
CN113773084A (zh) 一种用于装饰镀膜的碳化钨靶材及其制备方法
CN115044794A (zh) 一种具有优异性能的Cu-(Y2O3-HfO2)合金及其制备方法
CN103525366A (zh) 一种氧化锆-氧化铝核壳结构研磨球的制造方法
CN114875291B (zh) 一种高熵合金粉末及其制备方法和一种高熵合金激光熔覆层及其制备方法
CN107400922A (zh) 一种石英坩埚涂层及其制备方法和用途
CN107142445A (zh) 一种硬质合金表面渗碳方法
CN106007721A (zh) 碳化硅陶瓷研磨球的制备方法
CN112940535B (zh) 一种氧化锆陶瓷用红色色料、其制备方法及其应用
CN107142404B (zh) 表面自润滑Ti(C,N)基金属陶瓷的原位制备方法
CN107382311A (zh) 一种陶瓷器件的制备方法
CN114560687A (zh) 基于MgO调控原料晶体形貌的CMA材料的工业化制备方法
CN108002389B (zh) 锌铋合金包覆硅镁颗粒制备泡沫状硅粉的方法及硅粉
CN113620704A (zh) 一种用于特种玻璃熔池的高锆陶瓷的制备工艺
CN108039485B (zh) 泡沫状硅粉与其制备方法以及应用其的锂离子电池

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant