[發(fā)明專利]含釩和氮的包芯線及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011179455.6
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112280934A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭躍華;劉明;鄧通武;陳平
• 申請（專利權(quán)）人: 攀鋼集團(tuán)攀枝花鋼鐵研究院有限公司;四川攀研技術(shù)有限公司
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00
• 代理公司: 成都虹橋?qū)＠聞?wù)所(普通合伙) 51124
• 代理人: 黃鑫

本發(fā)明涉及含釩和氮的包芯線及其應(yīng)用，屬于鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明提供了含釩和氮的包芯線，所述包芯線的芯層用納米氮化釩粉末制成，所述納米氮化釩粉末的尺寸小于100nm。本發(fā)明還進(jìn)一步提供了該包芯線在鋼液合金化中的用途，以及一種鋼液合金化的方法。采用本發(fā)明含釩和氮的包芯線進(jìn)行鋼液合金化，鋼中釩元素幾乎全部以析出質(zhì)點(diǎn)的形式存在，且析出質(zhì)點(diǎn)的尺寸幾乎全部小于100nm，釩元素析出質(zhì)點(diǎn)析出率≥98％，析出質(zhì)點(diǎn)尺寸小于100nm的比例≥99％。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及含釩和氮的包芯線及其應(yīng)用，屬于鋼鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微合金化鋼主要是指在鋼中添加微量或少量的某種或某幾種合金元素，達(dá)到明顯提升強(qiáng)度、韌性、延展性、可焊性及抗疲勞性等綜合性能的鋼，特別是提高鋼的強(qiáng)度指標(biāo)。現(xiàn)有技術(shù)條件下，微合金化鋼主要通過添加微量或少量的釩、鈮、鈦等中的一種或多種元素制備而來。微合金化的作用機(jī)理是：作為微量元素的釩、鈮或鈦加入鋼液后，與鋼液中的碳或氮結(jié)合形成碳或氮的化合物析出質(zhì)點(diǎn)，即V(C、N)，Nb(C、N)或Ti(C、N)析出質(zhì)點(diǎn)。眾所周知，這些析出質(zhì)點(diǎn)的尺寸越細(xì)小、數(shù)量越多，對鋼的綜合性能，特別是強(qiáng)度的提升越有利。當(dāng)析出質(zhì)點(diǎn)的尺寸在100nm以下時(shí)，才具有較強(qiáng)的沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化作用，可明顯提高鋼的強(qiáng)度。沒有析出的微合金元素或當(dāng)析出質(zhì)點(diǎn)的尺寸大于100nm時(shí)，一般起不到沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化作用，對提高鋼的強(qiáng)度基本不起作用，造成貴重微合金化元素資源的浪費(fèi)。

根據(jù)上述微合金化原理可知，微合金鋼涉及所要控制的化學(xué)元素主要有釩、鈮、鈦、碳和氮，涉及所要控制的析出質(zhì)點(diǎn)主要有V(C、N)，Nb(C、N)和Ti(C、N)，關(guān)鍵是涉及所要控制析出質(zhì)點(diǎn)的尺寸在100nm以下，而且析出質(zhì)點(diǎn)的尺寸越細(xì)小越好、數(shù)量越多越好。一般情況下鋼液中不存在釩、鈮或鈦元素，通常需要在鋼液中加入相應(yīng)的合金方式來實(shí)現(xiàn)。碳元素可通過加入一定的石墨、無煙煤或碳粉獲得。一般情況下轉(zhuǎn)爐鋼殘氮含量在0.004％-0.006％范圍內(nèi)，電爐鋼殘氮含量在0.006％-0.008％范圍內(nèi)，很多情況下還需額外添加含氮類合金補(bǔ)充氮元素來促進(jìn)V(C、N)，Nb(C、N)或Ti(C、N)質(zhì)點(diǎn)的析出。

現(xiàn)有微合金鋼的釩、鈮或鈦元素合金化方法是在裝有鋼液的鋼包中加入相應(yīng)合金塊或相應(yīng)含氮合金塊，或?qū)⑾鄳?yīng)合金塊或相應(yīng)含氮合金塊破碎后制備成包芯線，然后將上述包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內(nèi)的鋼液中，必要時(shí)再配以加入或喂入一定量的增氮劑。該種方法可使釩、鈮、鈦微合金元素在鋼中大量析出，對提升鋼的強(qiáng)度產(chǎn)生較明顯的效果，釩、鈮、鈦的碳氮化物質(zhì)點(diǎn)析出率一般在50％～80％，析出質(zhì)點(diǎn)的尺寸一般在10nm～500nm。但該種方法存在以下不足：釩、鈮、鈦的碳氮化物質(zhì)點(diǎn)析出率仍然較低，存在20％以上沒有析出的微合金元素，同時(shí)存在部分100nm以上的碳氮化物質(zhì)點(diǎn)析出物，導(dǎo)致貴重微合金元素資源的浪費(fèi)，也一定程度上影響鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性。另外，CN201410439695.3公開了一種提高中碳V鋼強(qiáng)韌性的方法，CN201410527716.7公開了一種控制細(xì)化VN析出相尺寸及數(shù)量的方法，上述方法可使鋼中80％以上VN析出相顆粒尺寸在20nm～100nm范圍，但仍存在部分100nm以上的VN析出相顆粒和沒有析出的V微合金元素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的在于提供含釩和氮的包芯線。本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供該包芯線在鋼液合金化中的用途。本發(fā)明的第三個(gè)目的在于提供鋼液合金化的方法。

本發(fā)明提供了含釩和氮的包芯線，所述包芯線的芯層用納米氮化釩粉末制成，所述納米氮化釩粉末的尺寸小于100nm。

進(jìn)一步地，用粘合劑將所述納米氮化釩粉末粘合成粒徑小于3mm的粘合粉料。

進(jìn)一步地，粘合劑占芯層總重量的5～8％。