[發(fā)明專(zhuān)利]一種納米復(fù)合鋼水凈化劑及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210157102.5
• 申請(qǐng)日: 2012-05-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102676740A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張芬紅;姚永茂;蔡健飛
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 合肥開(kāi)爾納米能源科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C21C7/06
• 分類(lèi)號(hào): C21C7/06;B22F3/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 吳啟運(yùn)

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種鋼水凈化劑及其制備方法，具體地說(shuō)是一種納米復(fù)合鋼水凈化劑及其制備方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。

二、背景技術(shù)

為提高金屬材料的各項(xiàng)性能，目前在煉鋼行業(yè)主要是采用AOD、VOD、LF幾種精煉工藝來(lái)達(dá)到凈化鋼水的目的，在鑄造行業(yè)主要采用在鋼液中加入各種凈化劑以及稀土變質(zhì)劑來(lái)實(shí)現(xiàn)鋼液最終脫氧和凈化。

傳統(tǒng)的鋼水凈化劑通常采用稀土合金、硅鈣合金、硅鋁鋇合金等，但由于這類(lèi)合金生產(chǎn)都需要采用高溫冶煉，使得工藝過(guò)程能耗高、污染嚴(yán)重。特別是國(guó)家為了寶貴的資源能持續(xù)應(yīng)用到國(guó)防和高科技技術(shù)上而對(duì)稀土資源統(tǒng)一管理后，近年來(lái)稀土合金價(jià)格是成倍的上漲，造成一些微利產(chǎn)品無(wú)法再采用稀土合金來(lái)提高產(chǎn)品的性能。因此為了節(jié)約稀土合金等寶貴資源必須研究新的凈化劑產(chǎn)品進(jìn)行替代。

煉鋼的主要反應(yīng)是氧化反應(yīng)，吹氧使鋼鐵中的Si，Mn，P，C氧化，獲得不同碳含量的鋼液同時(shí)，也使鋼液中溶解了過(guò)多的氧．鋼中的氧包括溶解的自由氧和夾雜物中的氧。脫氧是通過(guò)降低溶解于鋼中的氧含量，使氧轉(zhuǎn)移到氧化物夾雜中，上浮去除，達(dá)到降低鋼中的氧含量的目的，凈化鋼鐵，使鋼的性能得到提高。

鉀、鈉等元素位于元素周期表中第一列，是最活躍的元素，應(yīng)用于鋼鐵熔液中進(jìn)行凈化和變質(zhì)技術(shù)是山東工業(yè)大學(xué)楊相壽教授于是1992年發(fā)明的，山東工業(yè)大學(xué)首先研究了鉀、鈉在鑄鐵材料中的作用，發(fā)現(xiàn)鉀、鈉在改善鑄鐵性能方面效果明顯，對(duì)鉀、鈉加入鑄鐵中的形式、作用機(jī)理及其應(yīng)用效果進(jìn)行了初步的研究，之后國(guó)內(nèi)其它單位也開(kāi)展了這方面的研究，顯示出鉀、鈉在鑄造生產(chǎn)中有良好的應(yīng)用前景。

近年來(lái)，納米材料在許多科學(xué)領(lǐng)域中逐漸得到了重視和應(yīng)用，納米材料是由納米量級(jí)的納米粒子組成的固體材料，其顆粒大小一般不超過(guò)50nm（1nm=10^-9m），具有許多特殊的性能，如韌性高、耐磨性高等，具有廣泛的應(yīng)用前景。納米材料（TiN、SiC、TiC等）分散尺寸極細(xì)、有較高硬度并有巨大表面能。納米變質(zhì)技術(shù)打破了鋼鐵耐磨材料生產(chǎn)中的一些常規(guī)規(guī)律。通常，在鋼鐵耐磨材料強(qiáng)化過(guò)程中提高硬度必然伴隨韌性下降，但由于納米合金變質(zhì)劑的高表面活性以及它在細(xì)化晶粒過(guò)程中同時(shí)起到彌散硬化作用，所以經(jīng)常能夠達(dá)到同時(shí)提高合金硬度及韌性的綜合效果。

由于納米材料具有高硬度、耐高溫、粒度小（小于50nm）、表面能大、分散性好和表面ZETA電位低（-18.0mv）等特點(diǎn)，與金屬具有更好的結(jié)合力，具有比一般變質(zhì)劑更強(qiáng)的細(xì)化晶粒和彌散強(qiáng)化作用，可明顯改變金屬基體和碳化物等組織結(jié)構(gòu)。因此，這種變質(zhì)劑和這項(xiàng)技術(shù)可以大幅度的提高鋼鐵和有色合金材料的硬度、強(qiáng)度和延性及韌度，從而大大改善原有鋼鐵材料的品質(zhì)并降低稀有和貴重元素的含量，或減少、從簡(jiǎn)原有熱處理工藝，大大降低生產(chǎn)成本。

由于納米材料特有的性質(zhì)，如何將納米粒子加入到鋼鐵材料液體中的始終是一個(gè)非常困難的課題，對(duì)納米材料的應(yīng)用一直受到一定的制約。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在提供一種納米復(fù)合鋼水凈化劑及其制備方法，所要解決的技術(shù)問(wèn)題是遴選一種鋼水凈化劑使其可以達(dá)到LF爐的凈化效果，從而達(dá)到降低煉鋼成本、減少生產(chǎn)工序的目的。

本發(fā)明納米復(fù)合鋼水凈化劑以鉀、鈉元素為主，同時(shí)添加納米粉體等其他原料，納米粉體由于比重輕，顆粒細(xì)小，同時(shí)極容易聚合，如何使納米粉體在凈化劑中分散均勻并在凈化劑加入鋼水后也能分散均勻是本發(fā)明首要解決的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明納米復(fù)合鋼水凈化劑的原料按質(zhì)量百分比構(gòu)成為：

納米SiC?3-10%，硅鈣合金粉10-20%，K₂O粉4-15%，Na₂O粉5-16%，Mg粉2-6%，Ti粉2-8%，粘結(jié)劑3-5%，余量為鐵粉。硅鈣合金粉中硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)55-60wt%，鈣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)25-35wt%。

所述粘結(jié)劑為玻璃水和膨潤(rùn)土，其中膨潤(rùn)土的質(zhì)量為粘結(jié)劑質(zhì)量的1%，余量為玻璃水。

所述納米SiC的粒徑小于50nm。

本發(fā)明納米復(fù)合鋼水凈化劑的制備方法按以下步驟操作：

a、將納米SiC和硅鈣合金粉混合均勻得到混合料a；

b、將所述混合料a、K₂O粉和Na₂O粉混合均勻得到混合料b，所述混合料b呈顆粒狀；

c、將所述混合料b、Mg粉、Ti粉和鐵粉混合均勻得到混合料c，向所述混合料c中加入粘結(jié)劑攪拌均勻，最后壓塊成型即可。