[發明專利]一種向鋼中加入超細氧化物的中間體及制備方法

有效

• 申請號: 200910187510.3
• 申請日: 2009-09-18
• 公開（公告）號: CN102021271A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 尚德禮;李德剛;廖相巍;呂春風;于廣文;康磊
• 申請（專利權）人: 鞍鋼股份有限公司
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;B22F1/00;B22F3/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，涉及一種冶金材料的制備及使用方法，特別涉及一種向鋼中加入超細氧化物的中間體的制備和使用方法。

背景技術

近年來，冶金工作者已經認識到某些細小夾雜物在鋼的固態轉變過程中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氧化鈦顆粒，由于氧化鈦自由能很低，在高溫下也能穩定存在。在高功率、大線能量的焊接技術條件下，焊接溫度較高，因而氧化鈦超細粒子可以釘扎焊接熱影響區的奧氏體晶界，細化焊接后的組織，提高焊接熱影響區的鋼材韌性。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。

超細粒子在鋼中的這種良好作用主要依賴于它的細小程度和彌散分布程度，粒子越小、彌散程度越高，對鋼組織的細化作用就越強；否則，鋼中粒子越大、彌散程度越差，就變成了有害的夾雜物。因此，希望氧化物夾雜盡可能細小且彌散分布。

為了得到細小彌散的氧化物顆粒，目前主要采用兩種方法，一種方法是在精煉過程控制極低的鋁含量，采用弱脫氧工藝，以保持精煉后的鋼水仍含有一定的自由氧含量(20～30ppm)，在凝固過程中這些自由氧將析出，并與鋼中合金元素鈦反應生成穩定的氧化物，見《含鈦低碳潔靜鋼凝固過程氧化物的析出和長大》(Second?International?Conference?on?Advanced?Structural?Steels，1160～1169)。由于鋼水凝固從液相線到固相線僅有幾分鐘的時間，因此所形成的氧化物粒子極小，這些細小的氧化物粒子可有效的細化鋼的凝固組織、抑制了晶粒的長大。但是該方法需要鋼液中鋁的含量必須小于0.001％。由于在脫氧合金、耐火材料及造渣劑中均含有鋁元素，煉鋼過程中這些鋁在物理化學條件的作用下，必然要向鋼液轉移，因此在實際生產中，若將鋁控制在0.001％以下是相當困難的，因此也不易實現工業大生產。另一方面，精煉后鋼水中的自由氧難以控制，自由氧含量低無法形成大量的氧化物粒子，起不到細化凝固組織作用。反之，自由氧含量高就會造成鑄坯大量皮下氣泡，嚴重影響鑄坯質量。另一種方法是先將氧化鈦細粉和鐵粉在一定溫度下燒結成材，制成含氧化物夾雜的中間合金體，然后將該中間合金加入到鋼液中，鐵基體融化后氧化鈦可分布到鋼液中。見《含納米TiO₂氧化物鐵合金中間體及其制備方法和用途》(申請號：CN200610030722.7，公開號：CN101135023)。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。但是，燒結過程中的氧化物顆粒過度長大無法解決。

如上所述，將細小氧化物彌散鋼的生產方法應用于大量生產的鋼鐵工藝中，還有許多未解決的問題。

發明內容

本發明公開一種向鋼中加入超細氧化物的中間體及制備方法，其基本思想在于使超細氧化物盡可能均勻的分散在鋼中，以避免夾雜物對鋼材質量帶來不利影響，從而保證超細氧化物顆粒在鋼中穩定收得，并保持彌散分布。對其后的鋼材加工過程中的相變、熱處理以及焊接等晶粒長大起到有效的抑制作用。

本發明的中間體包含重量百分比為30％～60％的三氧化二鐵粉，10％～25％的鈦粉，其余為鐵粉。

上述成分中起還原作用的鈦粉可以用鋁粉或鎂粉替代，起氧化作用的三氧化二鐵也可以用氧化亞鐵或四氧化三鐵替代。

其制備方法按下列步驟進行：

(1)按比例向混料機中加入以下原料：三氧化二鐵粉、鈦粉及鐵粉；其粒度均要求大于120目；

(2)將原料粉末在混料機中進行機械混合，混合時間1.5～3小時；

(3)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％～5％，粘結劑為石蠟或硬脂酸鋅中的至少一種。

(4)將粘結料放入模具內壓制成型，壓制壓力不低于40Mpa；

(5)對中間體毛坯進行脫脂處理以除去粘結劑介質；

(6)中間體毛坯烘干，干燥1～3小時以上，待用。

其脫脂處理的萃取介質為二氯甲烷和CCl₄中的一種，萃取時間1～2小時；步驟(6)中間體毛坯干燥1小時以上。