[發明專利]一種冶金用釩氮微合金化及復合脫氧的包芯線

無效

• 申請號: 201210377151.X
• 申請日: 2012-10-08
• 公開（公告）號: CN102828000A
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發明（設計）人: 侯巍;楊青;侯昊男
• 申請（專利權）人: 侯巍;楊青;侯昊男
• 主分類號: C21C7/06
• 分類號: C21C7/06;C22C33/06
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責任公司 21101
• 代理人: 楊濱

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金技術領域，具體地說是一種冶金用釩氮微合金化及復合脫氧的包芯線。

背景技術

釩和氮的微合金化是生產低合金高強度鋼（例如HRB400以上級別的螺紋鋼）的主要方法。在含釩鋼中添加氮元素，可在鋼中形成釩的碳化物或氮化物，通過其沉淀析出強化和細化晶粒的雙重作用，可大大提高鋼材的屈服強度，并使鋼材兼具良好的塑性、韌性和焊接性。

在對鋼進行釩和氮的微合金化時，鋼中的釩含量與氮含量的比值（簡稱釩氮比V/N）對鋼材的性能有很大的影響。在鋼中釩含量不變的情況下，隨著氮含量的提高（相應V/N比值降低），鋼材的屈服強度明顯提高。當V/N比值達到理想化學配比3.64時（相當于原子比1:1），釩能最大程度的析出，從而達到最佳的強化效果。若V/N比值超過3.64，則有部分釩仍固溶于鋼中，未能起到沉淀析出的作用。因此若能提高鋼中氮的含量，使鋼中V/N比值降到3.64以下，就可利用廉價的氮元素來提高釩的利用率，在提高鋼材強度的同時，降低鋼中的釩含量，從而達到節約昂貴的釩資源，降低煉鋼成本的目的。

目前，對鋼水進行釩和氮的微合金化的方法主要有三種：一是添加釩氮合金（又稱氮化釩），二是添加氮化釩鐵，三是在添加釩鐵的同時添加氮化硅鐵合金。但是，這三種方法都存在著一定的缺陷。

（1）釩氮合金：是用五氧化二釩經過真空碳還原和氮化的方法制得的釩的氮化物。釩氮合金的釩含量比較高，一般在76%到80%，而氮含量一般在12%到16%之間，因此V/N比值在6.5到5之間。其缺點一是V/N比值過高；二是釩氮合金密度較小，將塊狀釩氮合金加入鋼水中后，會漂浮在鋼水的上面，造成部分釩氮合金燒損，釩和氮的回收率都比較低，特別是氮的回收率僅40%到50%，比釩的回收率80%要低很多，進一步加大了鋼中的V/N比值。因此單獨使用釩氮合金，釩的利用率并不高。中國專利CN1818086A提出了一種將釩氮合金粉末制成包芯線的專利，此方法雖然可以提高釩氮合金的回收率，但該專利的包芯線中只含有釩氮合金及少量鈮鈦合金，沒有添加富氮合金，因此，使用該專利所述的包芯線對鋼水進行微合金化時，若要增加鋼中的氮含量，就必須同時增加釩含量，不能調整鋼中V/N比值至最佳比例，釩的利用率仍比較低。

（2）氮化釩鐵：是用釩鐵經過氮化處理后制得的合金。氮化釩鐵中含40%左右的鐵，釩含量在40%~45%，氮含量在9%到13%。它的V/N比值在4.5左右，比較接近最佳釩氮比，而且密度也比釩氮合金要高，因此，從理論上說，添加氮化釩鐵對鋼進行微合金化時，氮的回收率應該比釩氮合金要高一些。但是，實踐證明，添加氮化釩鐵時氮的回收率反而低于釩氮合金。原因在于，氮化釩鐵中所含的氮，有一部分氮不是固溶于合金中的，而是以氣態吸附于合金中的，這部分氮受熱后會變成氣體從鋼水中冒出，很難溶解在鋼水中，因此氮的回收率并不高，再加上氮化釩鐵中的氮含量波動較大，因而鋼中的氮含量不穩定，導致成品鋼材的屈服強度出現較大波動，難以控制鋼材質量。

（3）添加釩鐵和氮化硅鐵：中國專利CN1405351A提出了分別加入塊狀的富氮合金和含釩合金進行釩和氮的微合金化的方法，其目的是靠富氮合金來增加氮含量，降低V/N比值。該專利所述的添加富氮合金和含釩合金的方法，是在出鋼的過程中隨脫氧合金一起加入鋼水中。這種添加方法存在三個問題，一是由于塊狀的富氮合金密度較低，甚至低于爐渣的密度，加入鋼水中后會漂浮在鋼渣上面，造成部分合金燒損；二是富氮合金熔點較高，導熱性差，且與鋼水不浸潤，加入鋼水中后，塊狀合金在鋼水中的熔化速度很慢，僅靠出鋼過程中鋼水的沖擊攪拌難以使富氮合金分散進入鋼水中；三是出鋼時鋼水脫氧不徹底，含氧量較高，塊狀合金表面易生成氧化物的膜，進一步降低了氮在鋼水中的溶解度和擴散速度；這三個缺陷造成富氮合金中的大部分氮變成氮氣泡從鋼水中冒出，很難溶解在鋼水中，導致氮的回收率偏低，且不穩定，一般在20%到50%之間波動。因此富氮合金的使用量較大，增氮成本較高。同時，鋼中氮含量不穩定，會導致成品鋼材的屈服強度出現較大波動，難以控制鋼材質量。這一點對抗震鋼筋的生產尤為不利。這是因為抗震鋼筋對鋼材屈服強度的波動范圍有更為嚴格的要求。

發明內容

本發明的目的是提供一種冶金用釩氮微合金化及復合脫氧的包芯線。

本發明的目的是這樣實現的：它包括有線芯和包覆鋼帶，其特征在于：線芯由以下成份組成，其各組分粒度小于6mm且在線芯總重中所占的重量百分比分別為：

含釩的鐵合金或釩氮合金或釩的氧化物作為增釩劑，50%～80%；