[發明專利]微米納米冶金添加劑

有效

• 申請號: 200910135830.4
• 申請日: 2009-04-29
• 公開（公告）號: CN101875112A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 榮金相;周濤
• 申請（專利權）人: 方克明
• 主分類號: B22F3/02
• 分類號: B22F3/02;C21C7/076
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明屬于冶金領域，提供了一種往高溫冶金熔體中外加微米粉納米粉的添加劑和加入工藝。

背景技術

國內外大量研究工作和已發表的文獻表明，金屬材料中的微米相、納米相對材料中的夾雜物、組織結構有著重要的影響，從而顯著影響材料的性能。日本學者帥先提出鋼的氧化物冶金表明冶金工作者對鋼中微米相、納米相的高度關注。我國的許多高等學校和大型鋼鐵企業也在開展氧化物冶金的研究工作，比如：北京科技大學、東北大學、寶山鋼鐵公司、武漢鋼鐵公司等都在進行氧化物冶金的研究工作。氧化物冶金即在煉鋼過程中使鋼中產生微米級或納米級氧化物，使鋼的性能得到提高。但迄今為止，研究工作的重點是通過調控煉鋼過程中的高溫化學反應使微米級或納米級氧化物相在高溫冶金熔體內部產生。目前還沒有一種成熟的技術把微米相、納米相直接從外部加入高溫冶金熔體中。有些工作也在嘗試采用直接噴吹法或直接喂絲法把微米粉或納米粉從外部直接加入高溫冶金熔體中，但由于微米粉、納米粉尺寸很小，冶金熔體密度很大，直接噴吹法很難把微米粉、納米粉吹入高溫冶金熔體中，而且直接噴吹法嚴重污染環境，冶金熔體對微米粉、納米粉的吸收率很低，因此直接噴吹法無法在生產中應用。直接喂絲法是把微米粉或納米粉包裸在金屬絲中插入冶金熔體中，這種方法使微米粉或納米粉燒結成大顆粒，增加材料中的大型夾雜物，大型夾雜物降低材料的性能，即使偶爾部分微米粉或納米粉能進入熔體中，其分布也很不均勻，因此用直接喂絲法把微米粉或納米粉插入冶金熔體中也未獲得成功。

發明內容

本發明是把微米粉、納米粉制成一種添加劑，使之很容易把微米粉、納米粉直接加入高溫冶金熔體中。

微米納米冶金添加劑，是把微米粉、納米粉和金屬粉經球磨混勻、壓制成塊，金屬粉作為粘結劑。金屬粉與微米粉、納米粉的重量比為(4～12)∶1。微米粉、納米粉包括Al₂O₃粉、TiN粉、ZrO₂粉、CaCO₃粉、SiC粉、WC粉、CaO粉、CaF粉、鎂粉、Ca粉、鋁粉、高熔點金屬粉、合金粉、微米納米碳粉或纖維粉等。冶金添加劑所包含的許多粉體在高溫冶金熔體中很難通過高溫化學反應在熔體內部產生，冶金添加劑開創了一種物理冶金的新工藝，有著廣泛的應用開發前景。

壓制成塊的微米納米添加劑加入熔體中，由于比重與熔體接近，不易上浮，添加劑中的金屬粉與熔體接觸并迅速熔化，把微米粉、納米粉帶入熔體中。金屬粉的成分與產品基體成分相同或相近，因此不污染熔體，只起載體作用。

對于鋼鐵冶金或銅、鋁冶煉，壓制成塊的微米納米添加劑可以放置在包底部，利用熔體的沖擊和攪拌作用直接沖入熔體中，并使之均勻分散。微米納米添加劑也可用噴射法噴入熔體內部，也可用喂絲法插入熔體中。由于微米納米添加劑已經球磨和金屬粉混勻，并經過預分散壓制成塊，與一般的直接噴吹法，直接喂絲法不同。加入微米納米添加劑的沖入法、噴吹法、喂絲法也可以聯合使用。

本發明的優點是：

1、微米納米冶金添加劑是把微米粉、納米粉和金屬粉經球磨混勻。微米粉、納米粉經球磨混合起到預分散作用，容易均勻分散在高溫冶金熔體中；

2、壓制成塊的微米納米添加劑比重與熔體接近，不易上浮，金屬粉與熔體接觸并迅速熔化，把微米粉、納米粉帶入熔體中。微米粉、納米粉利用率高，不污染環境；

3、作為粘結劑的金屬粉的成分與產品基體成分相同或相近，因此不污染熔體；

4、微米納米添加劑加入熔體中的工藝簡單，容易推廣應用。

具體實施方式

實施例1：用250目的純鐵粉為粘結劑，把Al₂O₃納米粉和純鐵粉經球磨混勻、壓制成塊，純鐵粉與Al₂O₃納米粉的重量比為10∶1。把壓制成塊的添加劑放置在包底部，利用高溫鋼液的沖擊和攪拌作用，把Al₂O₃納米粉直接沖入鋼液中，并使之均勻分散。

實施例2、用250目的純鐵粉為粘結劑，把TiO₂納米粉和純鐵粉經球磨混勻、壓制成塊，純鐵粉與TiO₂納米粉的重量比為8∶1。把壓制成塊的添加劑放置在包底部，利用高溫鋼液的沖擊和攪拌作用，把TiO₂納米粉直接沖入鋼液中，并使之均勻分散。