[發(fā)明專利]一種用硼酸代替硼鐵進行鋼的硼微合金化的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310373636.6
• 申請日: 2013-08-26
• 公開（公告）號: CN103451362A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設計）人: 郭長慶;劉曉平;陶乾順
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;C22C33/04
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發(fā)明涉及鋼的硼微合金化，特指一種用硼酸代替硼鐵進行鋼的硼微合金化的方法。

背景技術

硼是目前所發(fā)現(xiàn)的能夠提高鋼的淬適性最有效和最經(jīng)濟的合金元素，研究表明：在鋼中加入0.002-0.003%B可以提高低碳鋼淬適性的效果相當于加入0.5%Mn，0.5%Mo和0.5%Wo，如果把這些合金元素與硼同時加入，則效果會更加顯著；鋼中加入硼后在不影響塑性和韌性的前提下，可大幅度提高鋼的強度。所以，硼鋼被廣泛地應用于拖拉機、機床及各種機械部件的制備；應用硼鋼可節(jié)省我國缺少的鉻、鎳、鉬等金屬資源；此外，由于硼具有俘獲中子的能力，在核工業(yè)中硼鋼也得到了廣泛應用。

傳統(tǒng)含硼鋼硼微合金化采用的方法是在鋼脫氧和定氮之后在熔池中加入硼鐵Fe-B合金；另外，我國一些有條件的企業(yè)也采用含硼生鐵或鐵水冶煉含硼鋼。

硼酸H₃BO₃在一定的溫度下會發(fā)生分解生成硼酐B₂O₃，即：2H₃BO_3?→?B₂O₃?+3H₂O；在高溫下，如果存在像稀土RE和鋁Al這樣的與氧具有更強親和力的元素，硼原子就會被還原出來，即：2RE+?B₂O₃?→?2[B]?+?RE₂O₃，2Al+?B₂O₃?→?2[B]?+?Al₂O₃，活性硼原子溶解在鋼中就可以實現(xiàn)硼的合金化了。所以，使用硼酸同樣可以用來對鋼進行硼的微合金化。

????與硼鐵相比，硼酸是一個廉價的供硼劑。所以，硼酸增硼劑的使用會降低含硼鋼的生產(chǎn)成本。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于提供一種用硼酸代替硼鐵對鋼進行硼的微合金化的方法。其工藝步驟如下：

（1）供硼劑為工業(yè)純市售硼酸（H₃BO₃≥98%wt），還原劑為稀土硅鐵（RE≥20%wt,?Si≥40%wt）；

（2）將硼酸粉加熱至500oC-600oC脫水和玻璃化，冷卻至室溫后，用鄂式破碎機破碎成為粒度小于10mm的顆粒；然后，在球磨機中研磨成粒度50目以上的細粉；大塊狀的稀土硅鐵也采用相同的方法研磨成粒度50目以上的細粉；

（3）供硼劑粉與還原劑稀土硅鐵粉按照1:2重量比配料，將稱量后的粉末放入球磨機中混合、研磨至均勻，倒出混合均勻后的粉末即制成增硼劑，增硼劑在使用之前需放置于干燥的容器中備用；

（4）煉鋼爐中冶煉鋼水，當鋼的成分和溫度達到要求后插鋁脫氧并加入0.1%wt?30Fe-Ti定氮；

（5）用鋁箔或空易拉罐桶包裹增硼劑，增硼劑的加入量為鋼水重量的0.1-0.15wt%，加入前在150oC-200oC進行干燥除氣處理50-80分鐘，然后，將增硼劑包裹放在鋼包底部，出鋼沖熔后即完成了硼的微合金化過程。

附圖說明

圖1為本發(fā)明流程圖。

具體實施方式

實施例1

將市售的工業(yè)純硼酸（H₃BO₃≥98%wt）加熱至500oC使之脫水并成為透明的玻璃體，冷卻至室溫后，用鄂式破碎機將玻璃體和稀土硅鐵（RE，23.5%wt,?Si，46%wt）破碎成為粒度小于10mm的小顆粒，在球磨機中將小顆粒原料研磨成粒度50目以上的細粉，硼酸供硼劑粉與稀土硅鐵粉還原劑按照1:2重量配比、稱量；將稱好后的原料放入球磨機中研磨混合60分鐘，倒出混合均勻后的粉末即制成增硼劑，增硼劑在使用之前需放置于干燥的容器中備用。

用鋁箔或空易拉罐桶包裹混合粉末，增硼劑的加入量為鋼水重量的0.15%。加入前在150oC進行干燥除氣處理80分鐘，然后，將其放在鋼包底部。

在中頻感應電爐或電弧爐中熔煉20Mn鋼水；當鋼的成分和溫度達到要求后插鋁脫氧并加入0.1%wt?30Fe-Ti定氮，出鋼混沖增硼劑即完成了硼的微合金化過程，經(jīng)檢測，20MnB鋼的含硼量為39ppm。

實施例2