TWI353386B - Method for extracting inclusions from steel - Google Patents

Description

1353386 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種分離鋼中介在物的方法，詳士 ^ β s之》係 關於一種增加一還原步驟之分離鋼中介在物的方法。 【先前技術】 煉鋼過程中，為了脫除多餘的氧，通常會加入親和力比 鐵大元素。以含鋁量0.02。/❶以上的低碳高清淨度鋼種（例 如：馬口鐵、汽車用鋼和深沖用低碳冷軋鋼片等—般紹脫 氧鋼）的製程為例，會在轉爐後的精煉步驟裡，添加銘來 進行脫氧作業。一般而言，鋁是純淨鋼中常用而且是非常 強的脫氧劑，當其加進鋼液後會和鋼液中的氧產生反應， 形成微細顆粒的固相氧化銘介在物（inclusi〇n)，較大型的 介在物（顆粒尺寸大於50 μπι)會上浮而吸附於渣中，但是 小型的介在物（顆粒尺寸數十μηι以下）則會殘留在鋼中，形 成惱人的缺陷問題。 介在物以來源分類可分為：外來介在物及内生介在物。 該外來介在物之來源係為耐火材或熔渣，其外形不規則， 尺寸較大和分佈不均勻。該内生介在物係脫氧或凝固過程 生成’其顆粒較小，分佈均勻。 介在物以化學成分分類可分為：氧化物介在物、硫化物 介在物及氮化物介在物。氧化物介在物包括：（1)簡單氧化 物·· FeO、MnO、Si02、Α12〇3 ; (2)複雜氧化物：FeO · Al2〇3、MnO · Al2〇3、MgO · Al2〇3 ; (3)矽酸鹽：2FeO · Si02、2MnO · Si02、3MnO · Al2〇3 · 2Si〇2。硫化物介在 116092.doc 1353386 物包括：FeS、MnS、（Fe· Mn)s、CaS。氮化物介在物包 括：AIN、TiN、BN、ZrN。 由於鋼t介在物會影響鋼材的機械性及加工性，因此需 要從鋼中分離出該介在物加以分析。 習知從鋼令分離該介在物的方法有二：電解法（snme

Method)及酸溶法用電位電解方式溶解金屬 鐵’以過瀘'方式將介在物分離’再藉由儀器定量分析該介

在物的成分及含量。此種方法之缺點為會產生大量淤泥， 不易過渡’最終所㈣的介在物顆粒尺寸以大於5〇㈣居 多’不能應用於顆粒尺寸小於2〇 _的小型介在物。另 外’酸溶法係利用低溫弱酸將鋼材樣品溶解，再以過濾方 式分離介在物。此财法的缺點騎錢基質溶解不完全 的門題因此在過濾時必須多次使用大量的溫酸液來沖 洗，如此會產生大量酸液。

因此’有必要提供—種創新且具進步性的分離鋼中介在 物的方法’以解決上述問題。 【發明内容】 ，本^明之主要目的在於提供—種分離鋼中介在物的方 法’其包括以下步驟：⑷提供—鋼樣品；（b)溶解該鋼樣 =’以形成-第_溶液；⑷過濾歧乾該[溶液，以取 得-第-粉朱；(d)對該第一粉末進行還原反應；⑷溶解 該還原後之第一扒士 ,, _ 、 η ，以形成一第二溶液；及（〇過濾及烘 乾S玄弟二溶液，以叛埋—__ + f 一第一叔束，忒第二粉末係包含該 ”在❸匕整個分離鋼中介在物所花費的時間縮短， 116092.doc 1353386 與習知s法相比’本發明可以節省一半的時間。此外利 用本發明之方法所分離出之介在物之顆粒尺寸可以小到 0.5 pm，因此可以應用到顆粒尺寸小於2〇 μιη的小型介在 物。 【實施方式】 參考圖1，顯示本發明分離鋼中介在物的方法之較佳實 施例之流程圖。本發明所分離之介在物之種類包括氡化物 介在物、硫化物介在物及氮化物介在物。氧化物介在物包 括·（1)間單氧化物：FeO、MnO、Si02、Al2〇3 ; (2)複雜 氧化物.FeO · Α12〇3、ΜηΟ · Al2〇3、MgO · α1203 ; (3)石夕 酸鹽：2FeO · Si02、2ΜηΟ · Si02、3ΜηΟ · Α12〇3 · 2Si02。硫化物介在物包括：FeS、MnS、（Fe · Mn)S、 CaS。氮化物介在物包括：AIN、TiN、BN、ZrN。 本發明之該方法包括以下步驟。步驟S101係提供一鋼樣 品，亦即從一鋼材中取適量的鋼樣品。在本實施例中，該 鋼樣品之取樣數量約200克。在本實施例中，該鋼樣品係 為鋁脫氧鋼，其可以是馬口鐵、1008 A鋼、軸承鋼、低碳 鋼或熱浸鍍鋅（GA)鋼。 步驟S 1 02係利用一酸洗液酸洗該鋼樣品之表面，以去除 該鋼樣品表面上之油脂及金屬屑。該酸洗液可以是鹽酸、 硝酸或硫酸等。在本實施例中，該酸洗液之濃度係為20重 量百分比（wt%)，體積係為4公升，溫度係為55°C。在本實 施例中，係利用鹽酸酸洗該鋼樣品之表面。 步驟S 1 03係利用一第一酸液將該鋼樣品溶解，以形成一 116092.doc 1353386 第—溶液》該第一酸液可以是鹽酸、硝酸或硫酸等，其濃 度為10〜30重量百分比（wt%)，其體積為每克鋼樣品對應 1〜3毫升之該第一酸液，其溫度為5〇〜9(rc。要注意的是， 该第一酸液之種類係對應該鋼樣品或是該介在物之材質， 亦即该第一酸液之選擇標準為可以將鋼樣品溶解但是不能 將該介在物溶解之酸液。 在本實施例中，係在5公升燒杯中加入硝酸丨〇〇〇 cc及水

3000 cc，再將該2〇〇克鋼樣品置入該燒杯中。接著，搜拌 及加熱至55 C，使該鋼樣品完全溶解，以形成一第一溶 液。 步驟S 104係過濾及烘乾該第一溶液以取得一第一粉 末。該過遽步驟係利用一濾紙進行過濾，其中該濾紙之孔 μπι。由於在過濾過程 控（Pore)係為2〜7 μηι，較佳為4〜5 中’該遽、紙之上表面上會形&一遽餅，該瀘餅之孔徑會小 於該遽紙之孔徑’因此即使顆粒尺寸小於1 μπι的介在物也

會殘留在該遽餅中。在本實施例中，係先冷卻該第一溶液 後，再利用孔徑為4〜5 μηι之渡紙過渡該第一雜，再將該 濾紙上之殘留物放至一高溫爐中烘乾以完全灰化約_ C ’以取传-第-粉末，第—粉末係、包含鐵基質物質及氧 化紹介在物。 步驟S105㈣該第—粉末進行還原反應 以利用許多方式達成，舉例 一還原性氣體（例如氫氣）中 對該第一粉末進行還原反應 。該還原反應可 而言’可以將該第一粉末置於 ’反應溫度為600〜700°C，以 ’使得該第一粉末中鐵基質物 116092.doc -9- 丄353386 質還原成金屬鐵。在本實施例中，係將該第一粉末置於一 官狀爐，該管狀爐内含氫氣且溫度為650°C，以對該第一 粉末進行還原反應’使得該第一粉末中鐵基質物質還原成 金屬鐵。 步驟S106係利用一第二酸液將該還原後之第一粉末溶 解’以形成一第二溶液。該第二酸液可以是鹽酸、硝酸或 硫酸等’該第二酸液可以與該第一酸液相同或不相同’但 是其體積可以少許多。在本實施例中，該第二酸液係為稀 鹽酸’其濃度係為18重量百分比（wt%)、體積係為50 cc， 溫度係為251 ’其可以將該金屬鐵溶解，以形成一第二溶 液。 步驟S107係過濾及烘乾該第二溶液，以取得一第二粉 末。本過濾步驟與該步驟S104之過濾步驟一樣，皆利用一 濾紙進行過濾，其中該濾紙之孔徑（P〇re)係為2〜7 μιη，較 佳為4〜5 μπι。本步驟所使用之濾紙可以與步驟S1〇4相同， 然而可以理解的是’本步驟之濾紙可以與步驟S1〇4不同。 在本實施例中，係先冷卻該第二溶液後，再利用孔徑為 4〜5 μιη之濾紙過濾該第二溶液，再將該濾紙上之殘留物放 至該高溫爐中烘乾以完全灰化約80(TC，以取得一第二粉 末’第二粉末係包含該氧化鋁介在物，且該氧化鋁介在物 之顆粒尺寸係大於0.5 μιη以上。 接著’如果需要的話，可以再藉由儀器定量分析該氧化 鋁介在物的成分及含量。 本發明之優點為整個分離鋼中介在物所花費的時間縮 116092.doc •10 1353386 短’與習知方法相比，太双 本發明可以節省一半的時間。并 外’利用本發明之方法所八雜 凌所刀離出之介在物之顆粒尺寸可以 小到0 _ 5 p m *因此可(庙g· 應用到顆粒尺寸小於20 μηι的小型 介在物。 惟上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效而非用 以限制本發明H f於此技術之人士對上述實施例進 行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應 如後述之申請專利範圍所列。 【圖式簡單說明】 圖1顯示本發明分離鋼中介在物的方法之較佳實施例之 流程圖。

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Claims (1)

1. f 095149945號專利申 ，_圍替換本(¾ 十、申請專利範固： 丄:二| 「 種分離綱中介在物的方法，包括以下步驟 (a) 提供一鋼;^ # · οσ /、中該鋼樣品係為銘服/=· (b) 利用—第 站脫孔鋼； 液； 乂形成一第一溶 (c) 過渡及供乾該第一溶液’以取 一粉太 第—粉末，該第 末包含鐵基質物質及該介在物，罝 2?L fe; .. /、Τ δ亥介在物 1 糸為虱化物介在物； (d) 對該第—粉末進行還原反應 乡鐵基質物質還 原成金屬鐵： (e) 利用 y 第二酸液溶解該還原後之第一粉末，以形成 —第二溶液；及 ⑴過濾及烘乾該第二溶液’以取得一第二粉末，該第 一粉末係包含該介在物。 2.如凊求項1之方法，其中該铭脫氧鋼係為馬口鐵、1008A 細承鋼、低碳鋼或熱浸鍍鋅（GA)鋼。 3·如請求们之方法’其中該步驟⑷之後更包括一酸洗該 鋼樣品之表面之步驟。 月求項1之方法，其中該第—酸液係為鹽酸、硝酸或 硫酸。 月求項1之方法，其中該步驟（c)中之過濾步驟係利用 一渡紙進行過濾。 6’ 士 °月求項5之方法’其中該濾紙之孔徑（Pore)係為4〜5 U 6092-1000408 1353386 第^)95149945號專利申請案 申請專利範圍替換本(100年4月） μπι ° 7_如請求項！之方法，其中該 一，癸Ε 鄉（d)係將該第一粉古® 8 5 弟卷末進行還原反應。 8. 如吻未項7之方法，其中該 ο , ^ 7 f生礼體係為氫氣。 9. 如凊未項1之方法，J:中哕坌-絲、A 硫酸。 液係為鹽酸1駿或

   10·=請求項丨之方法，其中該第二酸液係與該第—酸液相 11 ·如明求項1之方法，其中該步驟（f)中之過濾步驟係利用 一遽紙進行過濾。 1 2.如請求項11之方法，其中該濾紙之孔徑（Pore)係為4〜5 μηι 〇 1 3.如請求項1之方法，其中該步驟（f)中該介在物係為氧化 鋁。

   14·如凊求項1之方法，其中該步驟（f)中該介在物之顆粒尺 寸係大於0.5 μπι。 116092-1000408