[發(fā)明專利]連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒細(xì)晶粒鋼的制備方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310576521.7
• 申請(qǐng)日: 2013-11-19
• 公開（公告）號(hào): CN103600046A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王建明;丁龍先;馬千賀
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D11/115
• 分類號(hào): B22D11/115
• 代理公司: 沈陽技聯(lián)專利代理有限公司 21205
• 代理人: 趙越

技術(shù)領(lǐng)域

????本發(fā)明涉及一種連鑄方法，特別是涉及一種連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒細(xì)晶粒鋼的制備方法。

背景技術(shù)

理論和實(shí)踐已經(jīng)表明金屬材料內(nèi)部彌散分布細(xì)小的非金屬夾雜，能夠細(xì)化金屬材料的組織并改善其力學(xué)性能。近年來針對(duì)鋼發(fā)展起來的氧化物冶金技術(shù)就是這一理論與實(shí)踐的具體體現(xiàn)，該方法采用的是在鋼液冷卻和凝固過程中在鋼液內(nèi)部和凝固的固體鋼中原位析出的方式獲得的細(xì)小而彌散分布的氧化物顆粒，其不足之處在于對(duì)鋼液的質(zhì)量要求很高。為此人們一直嘗試采用外部加入的方式將高熔點(diǎn)陶瓷顆粒添加進(jìn)鋼液中，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)在鋼中彌散分布細(xì)小第二相顆粒的目的。但由于添加的陶瓷顆粒的比重都遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于鋼液，若要將它們加入鋼液并使之彌散分布于固態(tài)鋼中將十分困難。有人嘗試向鋼液內(nèi)部噴吹或壓入細(xì)小的高熔點(diǎn)陶瓷顆粒，由于無法解決細(xì)小陶瓷顆粒尤其是納米陶瓷顆粒的團(tuán)聚問題而不盡人意，即便是將陶瓷顆粒事先制備成中間合金，然后采用喂絲的方式進(jìn)行添加，再配合添加過程和凝固過程中的各類攪拌（如電磁攪拌或超聲波攪拌等），也難以做到讓陶瓷顆粒分散到可期的程度，即大量的陶瓷顆粒因?yàn)閳F(tuán)聚成較大的顆粒要么滯留在鋼中成為有害夾雜，要么因?yàn)槿菀咨细《杆偕仙戒撘罕砻娉蔀楸砻娓≡?。如何有效的把要加入的第二相顆粒以單顆粒形式或較小團(tuán)聚尺寸（直徑為2微米以下）添加進(jìn)鋼液并使之彌散分布于固體鋼中是鋼冶金領(lǐng)域期待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒細(xì)晶粒鋼的制備方法，該方法為一種電磁攪拌連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒制備細(xì)晶粒鋼的方法，實(shí)現(xiàn)了納米陶瓷顆粒在鋼的結(jié)晶組織中的彌散分布，也因此起到了細(xì)化鋼晶粒組織和改善鋼的性能的目的。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒細(xì)晶粒鋼的制備方法，所述方法包括如下過程：

將平均顆粒直徑小于200納米、純度為99%以上的納米氧化鎂粉末，與平均粒徑為5-1微米?、純度為99%以上的鐵粉與鉬粉粉末按燒結(jié)成完全致密體的密度大于鋼液密度（7.6克/厘米³）的比例在瑪瑙研磨衣缽中手工仔細(xì)混合60-120分鐘，再進(jìn)行機(jī)械混合60-720分鐘形成混合粉體；將該混合粉體填入石墨模具中，隨后在惰性氣體保護(hù)下進(jìn)行熱壓燒結(jié)；然后卸除載荷，待燒結(jié)體溫度降低到873K溫度以下關(guān)閉惰性氣體，待燒結(jié)體冷卻至室溫后即可將燒結(jié)體從石墨模具中取出待用，該燒結(jié)體中彌散分布有氧化鎂納米陶瓷顆粒和不大于2微米的氧化鎂納米陶瓷顆粒的團(tuán)聚體；在連鑄中間包上安裝一個(gè)交流電磁攪拌器，該電磁攪拌器的頻率為工頻到高頻頻率，將上述燒結(jié)體按納米氧化鎂占鋼液質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.02-0.04%的比例投入進(jìn)連鑄中間包鋼液中，同時(shí)開啟連鑄中間包和結(jié)晶器上的交流電磁攪拌器進(jìn)行電磁攪拌，直至鋼液完全凝固。

所述的連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒細(xì)晶粒鋼的制備方法，所述熱壓燒結(jié)的壓力為1-30兆帕，在1300-1600K下保溫不少于10分鐘后形成燒結(jié)體。

所述的連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒細(xì)晶粒鋼的制備方法，所述其結(jié)晶器上的交流電磁攪拌器的頻率為3-20赫茲，并可在連鑄鋼液結(jié)晶部位建立起磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.02-0.06特斯拉的電磁場。

所述的連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒細(xì)晶粒鋼的制備方法，所述電磁攪拌器工作時(shí)在鋼液部位建立起磁感應(yīng)強(qiáng)度為0.02-0.06特斯拉的電磁場。

所述的連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒細(xì)晶粒鋼的制備方法，所述納米氧化鎂粉末可用納米氧化鈣粉末代替。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)與效果是：

本發(fā)明是采用預(yù)沉淀和電磁攪拌相結(jié)合的方法，將能在鋼液溫度下穩(wěn)定存在的氧化鎂、氧化鈣等高熔點(diǎn)納米陶瓷顆粒和不大于2微米的高熔點(diǎn)納米陶瓷顆粒的聚集體添加進(jìn)連鑄鋼液中，并使之在連鑄鋼液中均勻分布至鋼液完全凝固，進(jìn)而達(dá)到納米陶瓷顆粒和不大于2微米的納米陶瓷顆粒的聚集體在固體鋼中彌散分布，從而細(xì)化鋼組織和改善鋼的力學(xué)性能。

本發(fā)明是將比重大于鋼液的彌散分布有高熔點(diǎn)納米陶瓷顆粒的預(yù)制塊投入進(jìn)連鑄中間包鋼液中，同時(shí)對(duì)鋼液進(jìn)行電磁攪拌，伴隨著預(yù)制塊的熔化，陶瓷顆粒將保持預(yù)制塊熔化之前的尺寸分散進(jìn)入鋼液中，并在電磁攪拌的作用下均勻的分布于鋼液之中。隨后在鋼液的凝固過程中始終維持對(duì)鋼液的電磁攪拌直到鋼液完全凝固為止。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

實(shí)施例1

一種電磁攪拌連鑄鋼液中預(yù)沉淀納米陶瓷顆粒細(xì)晶粒鋼的制備方法：