[發明專利]含鈦和氮的包芯線及其應用

在審

• 申請號: 202011183477.X
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112375870A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 郭躍華;劉明;鄧通武;羅志強
• 申請（專利權）人: 攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司;四川攀研技術有限公司
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;B22D1/00;B22D11/11
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙) 51124
• 代理人: 黃鑫

本發明涉及含鈦和氮的包芯線及其應用，屬于鋼鐵冶煉技術領域。本發明提供了含鈦和氮的包芯線，所述包芯線的芯層用納米氮化鈦粉末制成，所述納米氮化鈦粉末的尺寸小于100nm。本發明還進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。采用本發明含鈦和氮的包芯線進行鋼液合金化，鋼中鈦元素幾乎全部以析出質點的形式存在，且析出質點的尺寸幾乎全部小于100nm，鈦元素析出質點析出率≥98％，析出質點尺寸小于100nm的比例≥99％。

技術領域

本發明涉及含鈦和氮的包芯線及其應用，屬于鋼鐵冶煉技術領域。

背景技術

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，達到明顯提升強度、韌性、延展性、可焊性及抗疲勞性等綜合性能的鋼，特別是提高鋼的強度指標。現有技術條件下，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合形成碳或氮的化合物析出質點，即V(C、N)，Nb(C、N)或Ti(C、N)析出質點。眾所周知，這些析出質點的尺寸越細小、數量越多，對鋼的綜合性能，特別是強度的提升越有利。當析出質點的尺寸在100nm以下時，才具有較強的沉淀強化和細晶強化作用，可明顯提高鋼的強度。沒有析出的微合金元素或當析出質點的尺寸大于100nm時，一般起不到沉淀強化和細晶強化作用，對提高鋼的強度基本不起作用，造成貴重微合金化元素資源的浪費。

根據上述微合金化原理可知，微合金鋼涉及所要控制的化學元素主要有釩、鈮、鈦、碳和氮，涉及所要控制的析出質點主要有V(C、N)，Nb(C、N)和Ti(C、N)，關鍵是涉及所要控制析出質點的尺寸在100nm以下，而且析出質點的尺寸越細小越好、數量越多越好。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的合金方式來實現。碳元素可通過加入一定的石墨、無煙煤或碳粉獲得。一般情況下轉爐鋼殘氮含量在0.004％-0.006％范圍內，電爐鋼殘氮含量在0.006％-0.008％范圍內，很多情況下還需額外添加含氮類合金補充氮元素來促進V(C、N)，Nb(C、N)或Ti(C、N)質點的析出。

現有微合金鋼的釩、鈮或鈦元素合金化方法是在裝有鋼液的鋼包中加入相應合金塊或相應含氮合金塊，或將相應合金塊或相應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的鋼液中，必要時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，對提升鋼的強度產生較明顯的效果，釩、鈮、鈦的碳氮化物質點析出率一般在50％～80％，析出質點的尺寸一般在10nm～500nm。但該種方法存在以下不足：釩、鈮、鈦的碳氮化物質點析出率仍然較低，存在20％以上沒有析出的微合金元素，同時存在部分100nm以上的碳氮化物質點析出物，導致貴重微合金元素資源的浪費，也一定程度上影響鋼鐵產品質量的穩定性。另外，CN201410439695.3公開了一種提高中碳V鋼強韌性的方法，CN201410527716.7公開了一種控制細化VN析出相尺寸及數量的方法，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。

發明內容

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明的目的在于提供含鈦和氮的包芯線。本發明的第二個目的在于提供該包芯線在鋼液合金化中的用途。本發明的第三個目的在于提供鋼液合金化的方法。

本發明提供了含鈦和氮的包芯線，所述包芯線的芯層用納米氮化鈦粉末制成，所述納米氮化鈦粉末的尺寸小于100nm。

進一步地，用粘合劑將所述納米氮化鈦粉末粘合成粒徑小于3mm的粘合粉料。

進一步地，粘合劑占芯層總重量的5～9％。