[發明專利]基于自蔓延反應的螺紋鋼專用鈦鐵合金的低成本生產方法

在審

• 申請號: 202111560608.6
• 申請日: 2021-12-20
• 公開（公告）號: CN114182154A
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 婁永琰
• 申請（專利權）人: 婁永琰
• 主分類號: C22C30/00
• 分類號: C22C30/00;C22C38/14;C22C38/06;C22C38/02;C22C38/60;C22C33/00
• 代理公司: 黃石市三益專利商標事務所 42109
• 代理人: 滕金葉

本發明涉及一種基于自蔓延反應的螺紋鋼專用鈦鐵合金的低成本生產方法，包括下述步驟：(1)連續均衡的鋁熱自蔓延還原：將按比例混勻的首批原料通過給料系統向下流入到已經預熱的中頻爐中，將鎂粉從物料頂部投入點燃以引發自蔓延反應，之后通過計給料系統均勻持續性地加入與感應爐爐容相適應的物料，直至反應完全；(2)通過感應加熱保溫熔煉得到上層低熔點復合熔渣和下部熔融合金；(3)從感應爐底部吹入氮氣，促進合金液中的雜質上浮以及熔渣與合金液進一步分離；(4)冷卻至室溫，除去上層熔煉渣后得到含鋁和氮的鈦鐵合金；本發明生產的鈦鐵合金是專用與螺紋鋼用鈦鐵合金，設備簡單、能耗少、成本低，可節約螺紋鋼微合金化成本30元/噸以上，市場競爭力強。

技術領域

本發明涉及鋼鐵冶金行業、鈦鐵合金生產技術領域，特別是一種基于自蔓延反應的螺紋鋼專用鈦鐵合金的低成本生產方法。

背景技術

鈦是鋼中最重要的合金元素之一。

鈦在鋼中具有廣泛的有益作用。鈦和氮、氧、碳都有極強的親和力，是一種良好的脫氧去氣劑和固定氮、碳的有效元素。鈦和碳的化合物(TiC)結合力極強，穩定性高，只有加熱到1000℃以上才會緩慢溶入鐵的固溶體中，TiC微粒有阻止鋼晶粒長大粗化的作用，鈦和N也極易結合形成TiN，這些微粒一方面可以作為異質核心促進鋼在凝固過程中形核量增多，同時也阻止晶粒的異常粗化，TiC和TiN的存在，可單獨和共同形成細晶強化的效果，明顯提高鋼材的強度，應用實踐證明，同等條件下，Ti對鋼材的強化效果可達到Mn的10～30倍，因此，在鋼中加入鈦進行微合金化，可節省Mn、Si等合金的使用量，明顯降低生產成本，優化成品性能。目前，加入微量的鈦進行固氮、細晶強化已經在碳素鋼、合金結構鋼、汽車板、壓力容器鋼等多種鋼種廣泛推廣應用，且效果比較穩定。

由于鈦具有密度小(僅為4.5g/ml)、熔點高(純鈦達到1690℃)且易與氧結合力極強的特點，直接在鋼鐵冶金過程中添加鈦的金屬，在鋼液面上穿過鋼渣界面前可能就已被被氧化燒損，最終的收得率極不穩定，且金屬鈦制取工藝復雜、生產成本很高，因此，鈦并不適合采用以純金屬狀態直接加入鋼液中。為此，經過研究和實踐，工業化制出了鈦和鐵的合金，使鈦元素以鐵合金的形式加入液水中，總體解決了鈦在鋼鐵行業廣泛應用的基礎。

從2018年年底開始，螺紋鋼開始全面執行GB/T 1499.2-2018新國標，為了在不進行強冷的情況下達到國標要求的強度和金相組織，必須加入一定量的V、Nb或者Ti等進行微合金化，而一直以來，V和Nb的合金同等有效含量的情況下，價格是含Ti合金的十倍左右，因此，Ti微合金化的性價比凸顯，成為螺紋鋼產線降成本的重要方向。由于螺紋鋼生產中對純凈度要求不高，且通常不進行深脫氧，因此直接加入鈦鐵合金收得率極不穩定，加入含有鋁的合金，則可以在對鋼液深脫氧的同時，實現Ti的穩定收得，且一定量N的存在，可以進一步促進TiN納米級或者準納米級顆粒在鋼液冷卻過程中的析出，提升Ti析出強化的作用，因此，螺紋鋼鈦微合金化的鈦系合金中含Ti、Al、N等均可視為有益元素。