[發明專利]Fe-X-C晶粒細化劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201110161142.2
• 申請日: 2009-09-24
• 公開（公告）號: CN102277523A
• 公開（公告）日: 2011-12-14
• 發明（設計）人: 高海燕;阮曉明;沈建國;王超;孫寶德;鄭慶;王俊;劉自立
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;寶山鋼鐵股份有限公司
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C1/10;C22C1/02;B22D11/11
• 代理公司: 上海交達專利事務所 31201
• 代理人: 王錫麟;王桂忠

本發明是由專利申請號為：200910307631.7，專利申請名稱為：“Fe-X-C晶粒細化劑及其制備方法”，專利申請人為：上海交通大學、寶山鋼鐵股份有限公司，專利申請日為：2009年9月24日的專利分案申請。

技術領域

本發明涉及一種金屬材料技術領域的晶粒細化劑及其制備方法，具體是一種Fe-X-C晶粒細化劑及其制備方法。

背景技術

鋼材的組織結構決定其性能，尤其是強度和韌性。晶粒越細，鋼材的強度和韌性就越高。連鑄過程中，如果僅從外部冷卻，寬厚的鋼坯內部的冷卻速度慢，形核核心少，將主要以柱狀晶的方式生長，導致晶粒粗大、中心偏析等缺陷，在后續熱軋時容易產生邊部裂紋。解決這一問題的關鍵是對鋼液進行形核處理，擴大鑄坯等軸晶區比例，細化晶粒。通過添加形核劑來控制金屬凝固組織是常用的晶粒細化方法，目的是減小枝晶間距、促進等軸晶的形成、抑制柱狀晶的生長。形核核心主要有兩種來源：外來形核質點和內生形核質點。其中，通過增加外來形核質點達到細化目的的方法主要是指向熔體中添加晶粒細化劑。

經對現有技術的文獻檢索發現，王國承，方克明，王鐵明等在《高溫純鐵熔體中外加氮化鈦超級顆粒的研究”，鋼鐵釩鈦，2006，27(2)：21～25》中描述了如下內容：采用向純鐵熔體中外加TiN顆粒的方法細化鑄態組織。但是，由于TiN顆粒比較細小，很難用噴吹、喂絲的方法將其加入熔體中，并且容易偏聚。本發明要解決的技術問題是：提供一種新的鋼的晶粒細化劑，該晶粒細化劑制備簡單，使用方便。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種Fe-X-C晶粒細化劑及其制備方法。本發明的晶粒細化劑制備簡單；向鋼熔體中添加Fe-X-C晶粒細化劑，可細化鋼的晶粒，使鋼坯鑄態組織等軸晶區比例提高到60％以上。

本發明涉及一種Fe-X-C晶粒細化劑，其組分及質量百分比為：Fe?35～99.4％，C?0.1～15％，X?0.5～50％；其中，X為Ti，V和Nb中的一種或者多種。

所述Fe-X-C晶粒細化劑中XC的密度≥10000個/mm³。

所述Fe-X-C晶粒細化劑，其組分及質量百分比為：Fe?99.4％，C?0.1％，Ti?0.5％。

所述Fe-X-C晶粒細化劑，其組分及質量百分比為：Fe?35％，C?15％，Ti?0.5％，Nb?25％。

所述Fe-X-C晶粒細化劑，其組分及質量百分比為：Fe?67.5％，C?7.5％，Ti?10％，Nb?10％，V?5％。

本發明還涉及一種上述Fe-X-C晶粒細化劑的制備方法，包括如下步驟：

步驟一，取Fe-C合金，與金屬X混合；

或者，取純鐵與石墨，之后與金屬X混合；

之后將混合物在真空中頻感爐中融化得熔體；

步驟二，當熔體的溫度為1550～1650℃時，向熔體中通入氬氣，時間為10s～3h；

步驟三，停止通入氬氣，斷電，得Fe-X-C的晶粒細化劑。

步驟二中，所述通入氬氣，流量為100～1000ml/min。

本發明將含有Fe，C及X的混合物放入中頻真空感應爐坩堝內加熱熔化，將通氣管插入合金熔體中，通氣達到預定時間后，抽出通氣管，斷電澆鑄即獲得鋼的晶粒細化劑。為防止合金在熔煉過程中氧化燒損，合金的熔煉在真空下進行，同時采用向熔體中插入吹氣管吹氬氣的方法實現對熔體的攪拌，提高TiC、VC、NbC第二相顆粒在晶粒細化劑中的彌散分布。

與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果：本發明的晶粒細化劑制備簡單，成本低廉；本發明制備得到的Fe-X-C晶粒細化劑中第二相顆粒密度至少達到10000個/mm；向鋼熔體中添加Fe-X-C晶粒細化劑，可細化鋼的晶粒，使鋼坯鑄態組織等軸晶區比例提高到60％以上。

附圖說明

圖1為Fe-X-C晶粒細化劑制備裝置示意圖；

圖2為不添加細化劑的409L鐵素體不銹鋼宏觀組織照片圖；

圖3為添加2wt％細化劑后409L鐵素體不銹鋼宏觀組織照片圖。

具體實施方式

以下實例將結合附圖對本發明作進一步說明。本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。下列實施例中未注明具體條件的實驗方法，通常按照常規條件，或按照制造廠商所建議的條件。