氮化鈦硅包芯線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種包芯線，具體涉及一種氮化鈦硅包芯線。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化鈦硅包芯線是鋼鐵生產(chǎn)中新型的復(fù)合包芯線，在精煉后期起加入，可提高鋼中氮鈦的收得率，降低其他鐵合金用量，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]鈦?zhàn)鳛閺?qiáng)碳氮化物生成元素，只須向鋼中加入很少的量(不大于萬分之I)，既可顯著改善鋼的性能，對(duì)提高鋼的強(qiáng)度的作用超過稀有貴重合金釩鈮合金。但是，鈦鐵中的鈦元素與鋼中的氮、硫、碳、氧有強(qiáng)烈的親和力，使鈦在微合金化時(shí)回收率低、且不穩(wěn)定；當(dāng)鋼中溶解氧較高時(shí)，鈦嚴(yán)重氧化可使中包水口結(jié)瘤，造成連鑄“死流”。即使這樣現(xiàn)有全球的鋼鐵廠加鈦的方式都是以鈦鐵合金的形式加入，而鈦鐵現(xiàn)今的生產(chǎn)方法分為:鋁熱法生產(chǎn)低鈦含量的鈦鐵，這種方法
[0004]用圓筒形熔爐為冶煉工具，以鈦精礦、硅鐵、鐵礦、石灰、鋁粒為原料。當(dāng)冶煉含鈦40%以上的鈦鐵時(shí)，一般是在中頻爐內(nèi)以氯鹽渣覆蓋保護(hù)下重熔金屬鈦肩制得的鈦鐵合金。當(dāng)冶煉Ti70 %以上的高鈦鐵時(shí)，一種方法是采用含雜質(zhì)低的金紅石、鋁粒、氯酸鉀、石灰等為原料，采用上部火法熔煉熔爐冶煉；另一種方法是在真空爐中進(jìn)行冶煉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種性能更加優(yōu)異的氮化鈦硅包芯線。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:氮化鈦硅包芯線，包括芯層和包裹在所述芯層外部的鋼皮層，所述芯層為氮化鈦硅合金層。
[0007]Ti與鋼中的碳或氮形成尺寸為納米級(jí)的化合物，它們對(duì)晶粒的長大起強(qiáng)烈的阻礙作用，并且這種納米級(jí)的化合物所占的體積分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，對(duì)組織的細(xì)化效果最好。這些強(qiáng)碳氮化物形成元素I)阻止均熱時(shí)奧氏體晶粒的長大:Ti等微合金鋼在鍛造或軋制前加熱和均熱時(shí)，未溶解的微合金碳氮化物質(zhì)點(diǎn)釘扎奧氏體晶界的迀移，阻止其晶粒長大，因而使微合金鋼在壓力加工之前就具備了較小的奧氏體晶粒，為進(jìn)一步細(xì)化鐵素體晶粒提供了有利的條件。2)奧氏體形變過程中阻止奧氏體再結(jié)晶:在奧氏體形變過程中，通過應(yīng)變誘導(dǎo)析出的Ti的碳氮化物沉淀能抑制形變奧氏體再結(jié)晶和再結(jié)晶后晶粒的長大，起到細(xì)化晶粒的效果。因?yàn)闊峒庸み^程中應(yīng)變誘導(dǎo)析出的微合金元素的碳氮化物粒子優(yōu)先沉淀在奧氏體晶界、亞晶界和位錯(cuò)線上，從而能有效的阻止晶界、亞晶界和位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，其作用不僅能阻止再結(jié)晶過程的開始，而且還能抑制再結(jié)晶過程的進(jìn)行。3)鐵素體相變后的沉淀強(qiáng)化作用:奧氏體形變后，將發(fā)生鐵素體相變，這時(shí)將有大量的彌散微合金碳氮化物粒子析出，這些析出的粒子對(duì)鐵素體晶粒同樣也起釘扎作用，限制其長大。
[0008]另一方面，這些粒子也起沉淀強(qiáng)化作用，提高鋼鐵材料的強(qiáng)度。研宄表明，微合金碳氮化物析出粒子的大小及其體積分?jǐn)?shù)對(duì)鐵素體晶粒尺寸起決定作用，析出粒子越小，體積分?jǐn)?shù)越大，所獲得的鐵素體晶粒也就越小。因而，努力使析出粒子具有較大的體積分?jǐn)?shù)和較小的尺寸是晶粒細(xì)化過程中的一大目標(biāo)，同時(shí)也是本項(xiàng)目的方向。在加入這些稀有元素的同時(shí)，同時(shí)增氮，因?yàn)樵龅蟾淖兞?Ti在相間的分布，促進(jìn)Ti(C，N)析出，使析出相的顆粒尺寸明顯減小，從而增強(qiáng)了鈦的沉淀強(qiáng)化作用，大幅度提高鋼的強(qiáng)度。氮通過促進(jìn)Ti (C，N)析出，有效地釘扎奧氏體一鐵素體晶界，細(xì)化了鐵素體晶粒。增氮還可促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體的形成，進(jìn)一步細(xì)化了鐵素體組織。對(duì)微鈦處理非調(diào)質(zhì)鋼，增氮提高TiN顆粒的穩(wěn)定性，更有效地阻止奧氏體晶粒長大。充分利用廉價(jià)的氮元素，在保證一定的強(qiáng)度水平下，可節(jié)約鈦的添加量，進(jìn)一步降低非調(diào)質(zhì)鋼的成本。
[0009]優(yōu)選的，所述芯層和鋼皮層之間設(shè)有鋼或鐵制成的網(wǎng)狀支撐層。
[0010]優(yōu)選的，所述氮化鈦娃合金層由粒徑為3_以下的氮化鈦娃合金顆粒組成。
[0011]本發(fā)明的一種氮化鈦硅包芯線，Ti與鋼中的碳或氮形成尺寸為納米級(jí)的化合物，它們對(duì)晶粒的長大起強(qiáng)烈的阻礙作用，并且這種納米級(jí)的化合物所占的體積分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，對(duì)組織的細(xì)化效果最好。另一方面，這些粒子也起沉淀強(qiáng)化作用，提高鋼鐵材料的強(qiáng)度。對(duì)微鈦處理非調(diào)質(zhì)鋼，增氮提高TiN顆粒的穩(wěn)定性，更有效地阻止奧氏體晶粒長大。充分利用廉價(jià)的氮元素，在保證一定的強(qiáng)度水平下，可節(jié)約鈦的添加量，進(jìn)一步降低非調(diào)質(zhì)鋼的成本。
【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0013]圖1為本發(fā)明一種氮化鈦硅包芯線的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明一種氮化鈦硅包芯線的優(yōu)選實(shí)施例1，如圖1所示，包括芯層3和包裹在所述芯層3外部的鋼皮層I，所述芯層3為氮化鈦硅合金層?，F(xiàn)在鋼廠生產(chǎn)鋼鐵生產(chǎn)加入氮化鈦硅合金。由于氮化鈦硅合金比重過輕，在加入過程中，漂浮在鋼水表面而與鋼渣結(jié)合被氧化，造成釩鈦的回收率較低(平均為20% )，鋼中鈦含量0.0038%，達(dá)不到質(zhì)量?jī)?nèi)控要求。而氮化鈦硅合金在吹氬站通過包芯線的形式喂入鋼中，一方面可以是合金快速進(jìn)入鋼水，避免合金在鋼水表面被鋼渣氧化；另一方面，經(jīng)過爐后脫氧處理的鋼水氧化性低，可以減少釩鈦的“燒損”，從而提高和穩(wěn)定鈦在鋼中的回收率。
[0015]所述芯層3和鋼皮層I之間設(shè)有鋼或鐵制成的網(wǎng)狀支撐層2。
[0016]所述氮化鈦娃合金層由粒徑為3_以下的氮化鈦娃合金顆粒組成。
[0017]采用海綿鐵和海綿鐵在一定的真空度下制成不同鈦含量的鈦硅合金。在鋼的合金化中，根據(jù)鋼鐵的種類選擇以塊的形式加入。為了增加鈦的收的率現(xiàn)在各鋼廠需要的把鈦鐵合金制成包芯線的形式，這就是市場(chǎng)上流行的70TiFe，40TiFe包芯線。當(dāng)以包芯線的形式加入鋼液時(shí)，提高了鈦的冶金效果。據(jù)上所述，要想發(fā)揮出鈦在鋼的最大效果，應(yīng)該在此基礎(chǔ)上增氮，因?yàn)樵龅蟾淖兞?Ti在相間的分布，促進(jìn)Ti (C，N)析出，使析出相的顆粒尺寸明顯減小，從而增強(qiáng)了鈦的沉淀強(qiáng)化作用，大幅度提高鋼的強(qiáng)度。氮通過促進(jìn)Ti (C，N)析出，有效地釘扎奧氏體一鐵素體晶界，細(xì)化了鐵素體晶粒。增氮還可促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體的形成，進(jìn)一步細(xì)化了鐵素體組織，即研宄出了氮化鈦鐵合金。當(dāng)?shù)佽F合金以塊的形式加入鋼中時(shí)，由于氮化鈦鐵合金比重過輕，在加入過程中，漂浮在鋼水表面而與鋼渣結(jié)合被氧化，造成鈦的回收率較低，平均為27 %，鋼中鈦含量0.0038 %，沒有達(dá)到試驗(yàn)的內(nèi)控要求。與塊狀氮化鈦鐵合金相比，氮化鈦鐵包芯線合金在向鋼中增Ti的同時(shí)增N，從而顯著提高Ti的冶金效果；同時(shí)，可以減小鈦在鋼中的氧化，提高收得率，減輕因鈦的氧化而造成的水口堵塞。通過采用包芯線的方法來加入氮化鈦鐵合金不僅能夠解決回收率低的問題，而且還能節(jié)省硅鐵、錳鐵的使用量，開發(fā)氮化鈦鐵及其包芯線合金應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.氮化鈦硅包芯線，包括芯層(3)和包裹在所述芯層(3)外部的鋼皮層(I)，其特征在于:所述芯層(3)為氮化鈦硅合金層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化鈦硅包芯線，其特征在于:所述芯層(3)和鋼皮層(I)之間設(shè)有鋼或鐵制成的網(wǎng)狀支撐層(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化鈦硅包芯線，其特征在于:所述氮化鈦硅合金層由粒徑為3mm以下的氮化鈦娃合金顆粒組成。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種氮化鈦硅包芯線，包括芯層和包裹在所述芯層外部的鋼皮層，所述芯層為氮化鈦硅合金層，所述芯層和鋼皮層之間設(shè)有鋼或鐵制成的網(wǎng)狀支撐層，所述氮化鈦硅合金層由粒徑為3mm以下的氮化鈦硅合金顆粒組成。本發(fā)明的Ti與鋼中的碳或氮形成尺寸為納米級(jí)的化合物，它們對(duì)組織的細(xì)化效果最好，提高鋼鐵材料的強(qiáng)度，增氮提高TiN顆粒的穩(wěn)定性，更有效地阻止奧氏體晶粒長大。充分利用廉價(jià)的氮元素，在保證一定的強(qiáng)度水平下，可節(jié)約鈦的添加量，進(jìn)一步降低非調(diào)質(zhì)鋼的成本。
【IPC分類】C21C7-00
【公開號(hào)】CN104726641
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510160282
【發(fā)明人】凌春源, 王發(fā)玉
【申請(qǐng)人】浙江寶信新型爐料科技發(fā)展有限公司
【公開日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年4月7日