冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線的制作方法
【專利摘要】冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線，屬于低合金高強度鋼，尤其涉及爐外精煉釩微合金化鋼增釩添加劑。該釩氧化物包芯線，包括線芯和外包皮，外包皮緊密包覆在線芯上，其特點是，線芯由粉狀釩氧化物V2O5和粉狀還原劑鋁粉充分混合組成，按重量百分比（%）V2O5?60～75、Al?39～24，其余為雜質(zhì)；外包皮為低碳鋼鋼帶，厚度為0.32mm～0.45mm，包芯線呈圓形條狀，直徑為￠9～13mm，每米線芯與外包皮的重量比為：1.16～1.22。按制備粉劑、烘干、配料、粉料攪拌、制包芯線、成品包裝、檢驗步驟制造。優(yōu)點是，構(gòu)思新穎，簡化了冶煉釩鐵合金工藝過程；節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本；釩回收率顯著提高，還避免粉塵大、污染現(xiàn)場等弊病，有利于安全生產(chǎn)。
【專利說明】冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于低合金高強度鋼領(lǐng)域，尤其涉及爐外精煉釩微合金化鋼增釩添加劑?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]20世紀(jì)70年代以來，世界低合金高強度鋼的發(fā)展進入了一個全新時期一出現(xiàn)了微合金化鋼新品種。微合金化鋼與一般低合金鋼相比，具有顯著的經(jīng)濟優(yōu)勢，可節(jié)約鋼材25%左右，降低成本10%左右，鋼的力學(xué)性能和使用工藝性能得到明顯提高，滿足了各種特殊性能要求。 [0003]釩是一種重要的合金元素，在冶金特性方面具有明顯的優(yōu)勢:V (C、N)的析出物在奧氏體中的溶解度要比Nb，Ti合金元素相應(yīng)的碳氮化合物高'N (C、N)的析出物不僅能直接增加鋼的析出強度，還能在奧氏體一鐵素體相界面“軋釘”，具有細(xì)化晶粒的作用；固溶的V微合金化元素溶質(zhì)的“拖拽”作用小，使奧氏體晶粒在軋制過程中得到更有效的細(xì)化。
[0004]長期以來，煉鋼廠生產(chǎn)釩微合金化鋼用增釩物料有三種:
1、向鋼包鋼液中直接加入含釩合金，如VN合金、釩鐵等。一般在出鋼過程中，于錳鐵、硅錳合金、硅鐵加入鋼液后加入，在出鋼3/4前加完。其缺陷是:含釩合金價格昂貴，煉鋼成本太高。
[0005]2、在煉鋼爐冶煉過程中加入釩渣。一般加入煉鋼爐內(nèi):轉(zhuǎn)爐在冶煉后期加入爐內(nèi)，電爐在還原期加入爐內(nèi)。其缺陷是:V2O5熔點低(943K)，飽和蒸汽壓高。釩氧化物中的釩容易在煉鋼溫度下?lián)]發(fā)，釩的回收率低(〈80%)。另外釩渣中含磷高，使鋼液增磷；釩渣中含SiO2高，增加渣量，另外為保持高堿度，需要配入大量石灰，使渣量進一步增大；加重對爐襯與包襯的侵蝕。
[0006]3、向鋼包鋼液中投入袋裝粉狀釩氧化物或釩渣。一般在出鋼的1/4后開始人工投入鋼包，在出鋼的1/2前投完。其缺陷是:投入鋼包過程中，不僅增加工人的勞動強度；并且粉塵飛揚，惡化了工作環(huán)境；熔化性能差，易浮到液面凝固的粉狀釩氧化物或釩渣，無法還原合金化，另外揚塵造成的V2O5損耗，因此釩的回收率很低，只有55% — 75%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服【背景技術(shù)】存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線。在爐外精煉時喂入鋼液中，釩氧化物與鋁反應(yīng)后直接還原出釩，使鋼液增釩。
[0008]冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線，包括線芯和外包皮，外包皮緊密包覆在線芯上，其特點是，線芯由粉狀釩氧化物V2O5和粉狀還原劑鋁粉充分混合組成，按重量百分比(％) V2O5 60~75、AL 39~24，其余為雜質(zhì)；外包皮為低碳鋼鋼帶，厚度為0.32mm~
0.45mm，包芯線呈圓形條狀，直徑為0 9~13mm，每米線芯與外包皮的重量比為:1.16~
1.22 ;冶煉15MnV鋼，釩回收率83.2%~88.3%。
[0009]本發(fā)明進一步改進，所述的氧化物V2O5純度≥98%，粒度:0.125~1.0mm。[0010]本發(fā)明進一步改進，所述的還原劑鋁粉Al純度≥98%，粒度0.42~1.0mm。
[0011]本發(fā)明進一步改進，所述的線芯由粉狀釩氧化物V2O5和粉狀還原劑鋁粉充分混合組成，按重量百分比(％) V2O5 60~67、AL 39~32，其余為雜質(zhì)；冶煉15MnV鋼，釩回收率 83.2% ~88.3%ο
[0012]本發(fā)明進一步改進，所述的線芯由粉狀釩氧化物V2O5和粉狀還原劑鋁粉充分混合組成，按重量百分比(％) V2O5 67~72、AL 32~27，其余為雜質(zhì)；冶煉15MnV鋼，釩回收率 88.3% ~~85.2%ο
[0013]本發(fā)明進一步改進，所述的線芯由粉狀釩氧化物V2O5和粉狀還原劑鋁粉充分混合組成，按重量百分比(％) V2O5 72~75、AL 27~24，其余為雜質(zhì)；冶煉15MnV鋼，釩回收率 85.2% ~~83.4%ο
[0014]爐外精煉時，鋼液中的Al、S1、C和釩氧化物還原反應(yīng)方程式如下:
?HJ|為處=棚麗
音 r2o5+s=*r_2 AGc1-腦 45f_r
i^ + 2C=?r+2CO ^=?29846
式中準(zhǔn)吉布斯1自由能，單位J/mol。
[0015]在精煉爐溫度下(1873K),上述三個反應(yīng)的AG0(J/mol)分別為-376.6,-233.8,-210.3，可見鋁的還原能力最強。另外鋁還原釩氧化物，反應(yīng)熱值高，熱量充足，反應(yīng)速度快且反應(yīng)完全。反應(yīng)速度快是鋼包喂線的基本要求，反應(yīng)完全能提高釩的還原率，經(jīng)理論計算招的還原率達(dá)98~99%,還原出的I凡直接參與微合金化。而Si或C還原氧化物時，熱量不足，反應(yīng)速度緩慢且不完全。
[0016]冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線制造方法，按以下步驟進行:
1、制備粉劑。
[0017]I)、釩氧化物制粉
鑰;氧化物V2O5純度≥98%,磨粉,粒度:0.125~1.0mm。
[0018]2)、鋁制粉
鋁Al純度≥98%，霧化制粉，粒度:0.42~1.0mm。
[0019]2、烘干
釩氧化物粉與鋁粉，分別在干燥 爐中進行烘干(不得有明火)，爐溫150~200°C，烘干時間2小時。
[0020]3、配料
按設(shè)定配比，對烘干的V2O5粉、Al粉分別進行稱量、計量后倒入配料桶中。
[0021]4、粉料攪拌
將配好的混合料，倒入攪拌機中，充分?jǐn)嚢?、混勻?br> [0022]5、制包芯線
將混合料和相應(yīng)的低碳鋼帶，置于制線機上，制成圓條狀包芯線，線經(jīng)0 9~13_，包芯線單位長度重量184~386g/m，其中線芯為99~213g/m。
[0023]6、成品包裝、檢驗。
[0024]冶煉釩微合金化鋼時，根據(jù)鋼種、鋼包容量確定包芯線規(guī)格、喂線量、喂線速度及吹氬量，進行冶煉。冶煉15MnV鋼喂線，在出鋼后爐外精煉時，本發(fā)明包芯線直接喂入50噸鋼包，直達(dá)鋼液深部，喂線速度1.5~2.5m/s,每爐喂入量200~300m，喂線過程吹A(chǔ)r量0.005~0.008Nm3 (t.min) 喂線后繼續(xù)吹A(chǔ)r 二分鐘，釩回收率83.2%~~88.3%。
[0025]與現(xiàn)有的向鋼液直接加入含釩合金的技術(shù)相比，優(yōu)點是粉狀釩氧化物和還原劑鋁充分混勻制成包芯線，爐外精煉時，喂入鋼液，釩氧化物直接還原合金化，簡化了將釩氧化物冶煉成VN合金或釩鐵合金的工藝過程，構(gòu)思新穎；由于釩在合金鋼鋼液中活度較小，合金化反應(yīng)容易進行，反應(yīng)所需的能量較低，而將f凡的氧化物冶煉成VN合金或f凡鐵合金,IJi在VN合金或釩鐵合金中的活度較大，其反應(yīng)難以進行，反應(yīng)所需的能量高，所以使用釩氧化物直接還原合金化，節(jié)能降耗，降低生產(chǎn)成本；與現(xiàn)有的在煉鋼爐冶煉過程加入釩渣和向鋼包鋼液投入粉狀釩氧化物或釩渣技術(shù)相比，使用本發(fā)明包芯線喂入鋼液，釩氧化物在鋼液深部與鋼液接觸，釩揮發(fā)損失大為減少，釩的回收率顯著提高達(dá)82~90%，還避免了向煉鋼爐內(nèi)或向鋼包鋼液投入袋裝釩氧化物或釩渣造成的粉塵大、嚴(yán)重污染現(xiàn)場等弊病，有利于安全生產(chǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]對照附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0027]圖1是冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2是冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線生產(chǎn)流程圖。
【具體實施方式】
[0029]由圖1可以看出，冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線由線芯I和外包皮鋼帶2組成，外包皮鋼帶緊密包覆在線芯上，線芯由釩氧化物V2O5粉和金屬Al粉混合組成。冶煉釩微合金化鋼時，根據(jù)鋼種、鋼包容量確定包芯線規(guī)格、喂線量、喂線速度及吹氬量，進行冶煉。
[0030]實施例1
包芯線直徑Φ 13mm,外包皮鋼帶厚度0.42mm,線芯按重量百分比(%)配料:f凡氧化物V2O5粉60、金屬Al粉39，雜質(zhì)余量。包芯線單位長度重量378g/m，線芯單位長度重量205g/m。用于50t的鋼包，冶煉15MnV鋼，每爐喂入量250m，喂線速度2.0~2.2m/s，喂線吹A(chǔ)r量0.005~0.008Nm3(t.mir!)'喂線后吹A(chǔ)r 二分鐘，釩回收率83.2%。數(shù)據(jù)列于表1中。
[0031]實施例2
同實施例1，數(shù)據(jù)列于表1中。
[0032]實施例3
同實施例1，數(shù)據(jù)列于表1中。
[0033]實施例4
同實施例1，數(shù)據(jù)列于表1中。
【權(quán)利要求】
1.冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線，包括線芯(I)外包皮(2)，包皮緊密包覆在線芯上，其特征在于，線芯由粉狀釩氧化物V2O5粉和粉狀還原劑鋁粉充分混合組成，按重量百分比(％) V2O5 60~75、AL 39~24，其余為雜質(zhì)；外包皮為低碳鋼鋼帶，厚度為0.32mm~0.45mm，包芯線呈圓形條狀，直徑為0 9~13mm，每米線芯與外包皮的重量比為:1.16~1.22;冶煉15MnV鋼，釩回收率83.2%~88.3%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線，所述的氧化物V2O5 純度≥ 98%，粒度:0.125 ~1.0mm0
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線，所述的還原劑鋁粉Al純度≥98%,粒度0.42~L 0_。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線，線芯由粉狀釩氧化物V2O5和粉狀還原劑鋁粉充分混合組成，按重量百分比(％) V2O5 60~67、AL 39~32，其余為雜質(zhì)；冶煉15MnV鋼，釩回收率82.2%~88.3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線，線芯由粉狀釩氧化物V2O5和粉狀還原劑鋁粉充分混合組成，按重量百分比(％) V2O5 67~72、AL 32~27，其余為雜質(zhì)；冶煉15MnV鋼，釩回收率88.3%~~85.2%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線，線芯由粉狀釩氧化物V2O5和粉狀還原劑鋁粉充分混合組成，按重量百分比(％) V2O5 72~75、AL 27~24，其余為雜質(zhì)；冶煉15MnV鋼，釩回收率85.2%~~83.4%。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的冶煉釩微合金化鋼增釩用釩氧化物包芯線，其制造方法，按以下步驟進行: 1)、制備粉劑。 (1)、釩氧化物制粉 鑰;氧化物V2O5純度≥98%,磨粉,粒度:0.125~1.0mm。 (2)、鋁制粉 鋁Al純度≥98%，霧化制粉，粒度:0.42~1.0mm。 2)、烘干 釩氧化物粉與鋁粉，分別在干燥爐中進行烘干(不得有明火)，爐溫150~200°C，烘干時間2小時。 3)、配料 按設(shè)定配比，對烘干的V2O5粉、Al粉分別進行稱量、計量后倒入配料桶中。 4)、粉料攪拌 將配好的混合料，倒入攪拌機中，充分?jǐn)嚢琛⒒靹颉? 5)、制包芯線 將混合料和相應(yīng)的低碳鋼帶，置于制線機上，制成圓條狀包芯線，線經(jīng)0 9~13_，包芯線單位長度重量184~386g/m，其中線芯為99~213g/m。 6)、成品包裝、檢驗。
【文檔編號】C21C7/00GK103571996SQ201310488417
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年10月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月18日
【發(fā)明者】黃志勇, 徐廣治, 顏根發(fā), 袁庭偉, 夏晶晶, 沙宣保 申請人:馬鞍山中冶鋼鐵冶金高新技術(shù)有限公司, 安徽中實冶金材料工程技術(shù)研究有限公司