[發明專利]含納米TiO2氧化物鐵合金中間體及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 200610030722.7
• 申請日: 2006-08-31
• 公開（公告）號: CN101135023A
• 公開（公告）日: 2008-03-05
• 發明（設計）人: 鄭慶;沈建國;陳兆平
• 申請（專利權）人: 寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C35/00
• 分類號: C22C35/00;C22C33/06
• 代理公司: 上海東信專利商標事務所
• 代理人: 楊丹莉

技術領域

本發明涉及一種冶金材料的制備及使用方法，尤其涉及一種含納米TiO2氧化物鐵合金中間體及其制備方法和用途。

背景技術

過去二十多年來，冶金界發現某些細小彌散的氧化物顆粒可以顯著改善鋼材的某些性能，典型的例子是氧化物冶金技術，這一技術為日本的研究人員首創并應用到鋼鐵生產中。其基本的原理是在鋼中形成細小彌散的TiO_x氧化物顆粒，這些顆粒在焊接熱循環過程中將成為新相的析出核心在奧氏體晶粒內部誘發出針狀鐵素體組織，這種針狀鐵素體組織可以大幅度提高鋼材焊接熱影響區的沖擊韌性。這一技術首先在日本的一些高強度的結構鋼如管線鋼、大線能量焊接用鋼等品種上得到應用，在這些鋼中，Ti的含量在0.01-0.02％，其中大部分形成了氧化物和氮化物，少部分固溶在鋼中，氮化物和氧化物對于改善鋼的性能鋼有非常重要的效果，氧化物的效果更好。

為了得到細小彌散的氧化物顆粒，目前采用的方法為內生法，即通過采用Ti脫氧，使之形成鈦的氧化物并使其留存下來，日本的鋼廠發明了這項技術并應用到管線鋼等厚板產品的生產上。采用這種方法，因為在冶煉過程中控制夾雜物的種類及大小在工藝上具有較大的難度且會增加較多的煉鋼成本，因此，如果能夠采用外加的辦法將納米氧化物粉末加入鋼液中將起到同樣的效果，由于不再需要進行復雜的夾雜物形態控制，冶煉工序較內生法相對簡化。但由于鈦的氧化物與鋼液之間是不潤濕的，所以，直接向鋼液加入氧化物粉末，其收得率非常差，獲得的氧化物濃度很低，而且對于納米氧化物顆粒，還容易發生“團聚”行為，即氧化物粉末顆粒彼此粘結在一起，形成較大的顆粒，而大顆粒的夾雜物不利于鋼的性能。因此，要采用外加的辦法加入氧化物顆粒，需要解決氧化物與鋼液的潤濕性問題和團聚問題。制備TiO₂氧化物顆粒和鐵粉潤濕性好的中間體復合材料是一種可行的方案，具體的工藝手段可以通過粉末冶金的方法來實現，即將兩種材料的粉末在一定溫度下燒結成材，但這種工藝也存在下面兩個難點，其一是金屬/非金屬之間的潤濕性改善，其二是如何防止粉末在燒結和向鋼液添加過程中的過度長大。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種不涉及復雜的冶煉過程就能夠獲得潤濕性好、主要原料包括鐵粉和納米TiO₂氧化物的復合材料中間體及其制備方法。本發明的另一個目的是提供一種采用中間體形式向鋼液添加的用途以及特殊的添加工藝，以保證納米氧化物顆粒在鋼中穩定收得，顆粒只發生有限長大并保持彌散分布。

本發明的目的是這樣實現的：(除非相反的表述，本文中的所有百分比、比率和比例都是以重量計的)

一種含納米TiO₂氧化物鐵合金中間體，其特征在于：其原料包括以下組份：TiO₂氧化物8～30％，添加劑粉末1～3％，其余為鐵粉，以上百分比為重量百分比。其中，所述添加劑粉末的成分為Ti、Si、Al中的一種元素，所述TiO₂的細度≤200納米，所述添加劑的細度≤325目，所述鐵粉的細度≤400目。

含納米TiO₂氧化物鐵合金中間體的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)按以下的重量百分比加入以下原料：TiO₂氧化物8～30％，添加劑粉末1～3％，其余為鐵粉；

(2)將原料粉末在混合機中進行機械混合；

(3)將混合均勻的粉末中加入粘結劑，粘結劑的比例為粉末重量的+2～7％；

(4)將粘結料放入模具內壓制成中間體毛坯；

(5)對中間體毛坯進行脫脂處理以除去粘結劑介質；

(6)毛坯燒結成型。

其中，所述粘結劑的成分為石蠟或者硬脂酸鋅中的至少一種，步驟(2)中的混合時間為0.5～1.5小時；步驟(4)中的壓制可以采用普通型壓或者采用注射成型，壓制壓力不低于50Mpa；步驟(5)中脫脂處理的萃取介質為二氯甲烷和CCl₄中的一種，靜置時間1～3小時，產品出槽后干燥1小時以上；步驟(6)中燒結過程中，控制爐子的真空度不高于200Pa、燒結溫度950～1360℃，升溫速度4～10℃/分鐘，燒結時間30～120分鐘。

一種含納米TiO₂氧化物鐵合金中間體的用途，其特征在于，可用于向鋼液中添加該中間體。其添加工藝方法包括以下步驟：

(1)鋼液熔化后，經脫氧和調整鋼液，調節溫度至液相線以上20～60℃；