氮化鈦硅包芯線的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種包芯線，具體涉及一種氮化鈦硅包芯線。
【背景技術(shù)】
[0002]氮化鈦硅包芯線是鋼鐵生產(chǎn)中新型的復(fù)合包芯線，在精煉后期起加入，可提高鋼中氮鈦的收得率，降低其他鐵合金用量，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0003]鈦?zhàn)鳛閺?qiáng)碳氮化物生成元素，只須向鋼中加入很少的量(不大于萬(wàn)分之I)，既可顯著改善鋼的性能，對(duì)提高鋼的強(qiáng)度的作用超過(guò)稀有貴重合金釩鈮合金。但是，鈦鐵中的鈦元素與鋼中的氮、硫、碳、氧有強(qiáng)烈的親和力，使鈦在微合金化時(shí)回收率低、且不穩(wěn)定；當(dāng)鋼中溶解氧較高時(shí)，鈦嚴(yán)重氧化可使中包水口結(jié)瘤，造成連鑄“死流”。即使這樣現(xiàn)有全球的鋼鐵廠加鈦的方式都是以鈦鐵合金的形式加入，而鈦鐵現(xiàn)今的生產(chǎn)方法分為:鋁熱法生產(chǎn)低鈦含量的鈦鐵，這種方法
[0004]用圓筒形熔爐為冶煉工具，以鈦精礦、硅鐵、鐵礦、石灰、鋁粒為原料。當(dāng)冶煉含鈦40%以上的鈦鐵時(shí)，一般是在中頻爐內(nèi)以氯鹽渣覆蓋保護(hù)下重熔金屬鈦肩制得的鈦鐵合金。當(dāng)冶煉Ti70 %以上的高鈦鐵時(shí)，一種方法是采用含雜質(zhì)低的金紅石、鋁粒、氯酸鉀、石灰等為原料，采用上部火法熔煉熔爐冶煉；另一種方法是在真空爐中進(jìn)行冶煉。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題就是提供一種性能更加優(yōu)異的氮化鈦硅包芯線。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:氮化鈦硅包芯線，包括芯層和包裹在所述芯層外部的鋼皮層，所述芯層為氮化鈦硅合金層。
[0007]Ti與鋼中的碳或氮形成尺寸為納米級(jí)的化合物，它們對(duì)晶粒的長(zhǎng)大起強(qiáng)烈的阻礙作用，并且這種納米級(jí)的化合物所占的體積分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，對(duì)組織的細(xì)化效果最好。這些強(qiáng)碳氮化物形成元素I)阻止均熱時(shí)奧氏體晶粒的長(zhǎng)大:Ti等微合金鋼在鍛造或軋制前加熱和均熱時(shí)，未溶解的微合金碳氮化物質(zhì)點(diǎn)釘扎奧氏體晶界的迀移，阻止其晶粒長(zhǎng)大，因而使微合金鋼在壓力加工之前就具備了較小的奧氏體晶粒，為進(jìn)一步細(xì)化鐵素體晶粒提供了有利的條件。2)奧氏體形變過(guò)程中阻止奧氏體再結(jié)晶:在奧氏體形變過(guò)程中，通過(guò)應(yīng)變誘導(dǎo)析出的Ti的碳氮化物沉淀能抑制形變奧氏體再結(jié)晶和再結(jié)晶后晶粒的長(zhǎng)大，起到細(xì)化晶粒的效果。因?yàn)闊峒庸み^(guò)程中應(yīng)變誘導(dǎo)析出的微合金元素的碳氮化物粒子優(yōu)先沉淀在奧氏體晶界、亞晶界和位錯(cuò)線上，從而能有效的阻止晶界、亞晶界和位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)，其作用不僅能阻止再結(jié)晶過(guò)程的開(kāi)始，而且還能抑制再結(jié)晶過(guò)程的進(jìn)行。3)鐵素體相變后的沉淀強(qiáng)化作用:奧氏體形變后，將發(fā)生鐵素體相變，這時(shí)將有大量的彌散微合金碳氮化物粒子析出，這些析出的粒子對(duì)鐵素體晶粒同樣也起釘扎作用，限制其長(zhǎng)大。
[0008]另一方面，這些粒子也起沉淀強(qiáng)化作用，提高鋼鐵材料的強(qiáng)度。研宄表明，微合金碳氮化物析出粒子的大小及其體積分?jǐn)?shù)對(duì)鐵素體晶粒尺寸起決定作用，析出粒子越小，體積分?jǐn)?shù)越大，所獲得的鐵素體晶粒也就越小。因而，努力使析出粒子具有較大的體積分?jǐn)?shù)和較小的尺寸是晶粒細(xì)化過(guò)程中的一大目標(biāo)，同時(shí)也是本項(xiàng)目的方向。在加入這些稀有元素的同時(shí)，同時(shí)增氮，因?yàn)樵龅蟾淖兞?Ti在相間的分布，促進(jìn)Ti(C，N)析出，使析出相的顆粒尺寸明顯減小，從而增強(qiáng)了鈦的沉淀強(qiáng)化作用，大幅度提高鋼的強(qiáng)度。氮通過(guò)促進(jìn)Ti (C，N)析出，有效地釘扎奧氏體一鐵素體晶界，細(xì)化了鐵素體晶粒。增氮還可促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體的形成，進(jìn)一步細(xì)化了鐵素體組織。對(duì)微鈦處理非調(diào)質(zhì)鋼，增氮提高TiN顆粒的穩(wěn)定性，更有效地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大。充分利用廉價(jià)的氮元素，在保證一定的強(qiáng)度水平下，可節(jié)約鈦的添加量，進(jìn)一步降低非調(diào)質(zhì)鋼的成本。
[0009]優(yōu)選的，所述芯層和鋼皮層之間設(shè)有鋼或鐵制成的網(wǎng)狀支撐層。
[0010]優(yōu)選的，所述氮化鈦娃合金層由粒徑為3_以下的氮化鈦娃合金顆粒組成。
[0011]本發(fā)明的一種氮化鈦硅包芯線，Ti與鋼中的碳或氮形成尺寸為納米級(jí)的化合物，它們對(duì)晶粒的長(zhǎng)大起強(qiáng)烈的阻礙作用，并且這種納米級(jí)的化合物所占的體積分?jǐn)?shù)為2%時(shí)，對(duì)組織的細(xì)化效果最好。另一方面，這些粒子也起沉淀強(qiáng)化作用，提高鋼鐵材料的強(qiáng)度。對(duì)微鈦處理非調(diào)質(zhì)鋼，增氮提高TiN顆粒的穩(wěn)定性，更有效地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大。充分利用廉價(jià)的氮元素，在保證一定的強(qiáng)度水平下，可節(jié)約鈦的添加量，進(jìn)一步降低非調(diào)質(zhì)鋼的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0013]圖1為本發(fā)明一種氮化鈦硅包芯線的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]本發(fā)明一種氮化鈦硅包芯線的優(yōu)選實(shí)施例1，如圖1所示，包括芯層3和包裹在所述芯層3外部的鋼皮層I，所述芯層3為氮化鈦硅合金層?，F(xiàn)在鋼廠生產(chǎn)鋼鐵生產(chǎn)加入氮化鈦硅合金。由于氮化鈦硅合金比重過(guò)輕，在加入過(guò)程中，漂浮在鋼水表面而與鋼渣結(jié)合被氧化，造成釩鈦的回收率較低(平均為20% )，鋼中鈦含量0.0038%，達(dá)不到質(zhì)量?jī)?nèi)控要求。而氮化鈦硅合金在吹氬站通過(guò)包芯線的形式喂入鋼中，一方面可以是合金快速進(jìn)入鋼水，避免合金在鋼水表面被鋼渣氧化；另一方面，經(jīng)過(guò)爐后脫氧處理的鋼水氧化性低，可以減少釩鈦的“燒損”，從而提高和穩(wěn)定鈦在鋼中的回收率。
[0015]所述芯層3和鋼皮層I之間設(shè)有鋼或鐵制成的網(wǎng)狀支撐層2。
[0016]所述氮化鈦娃合金層由粒徑為3_以下的氮化鈦娃合金顆粒組成。
[0017]采用海綿鐵和海綿鐵在一定的真空度下制成不同鈦含量的鈦硅合金。在鋼的合金化中，根據(jù)鋼鐵的種類(lèi)選擇以塊的形式加入。為了增加鈦的收的率現(xiàn)在各鋼廠需要的把鈦鐵合金制成包芯線的形式，這就是市場(chǎng)上流行的70TiFe，40TiFe包芯線。當(dāng)以包芯線的形式加入鋼液時(shí)，提高了鈦的冶金效果。據(jù)上所述，要想發(fā)揮出鈦在鋼的最大效果，應(yīng)該在此基礎(chǔ)上增氮，因?yàn)樵龅蟾淖兞?Ti在相間的分布，促進(jìn)Ti (C，N)析出，使析出相的顆粒尺寸明顯減小，從而增強(qiáng)了鈦的沉淀強(qiáng)化作用，大幅度提高鋼的強(qiáng)度。氮通過(guò)促進(jìn)Ti (C，N)析出，有效地釘扎奧氏體一鐵素體晶界，細(xì)化了鐵素體晶粒。增氮還可促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體的形成，進(jìn)一步細(xì)化了鐵素體組織，即研宄出了氮化鈦鐵合金。當(dāng)?shù)佽F合金以塊的形式加入鋼中時(shí)，由于氮化鈦鐵合金比重過(guò)輕，在加入過(guò)程中，漂浮在鋼水表面而與鋼渣結(jié)合被氧化，造成鈦的回收率較低，平均為27 %，鋼中鈦含量0.0038 %，沒(méi)有達(dá)到試驗(yàn)的內(nèi)控要求。與塊狀氮化鈦鐵合金相比，氮化鈦鐵包芯線合金在向鋼中增Ti的同時(shí)增N，從而顯著提高Ti的冶金效果；同時(shí)，可以減小鈦在鋼中的氧化，提高收得率，減輕因鈦的氧化而造成的水口堵塞。通過(guò)采用包芯線的方法來(lái)加入氮化鈦鐵合金不僅能夠解決回收率低的問(wèn)題，而且還能節(jié)省硅鐵、錳鐵的使用量，開(kāi)發(fā)氮化鈦鐵及其包芯線合金應(yīng)用，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。
[0018]以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專(zhuān)利范圍之中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.氮化鈦硅包芯線，包括芯層(3)和包裹在所述芯層(3)外部的鋼皮層(I)，其特征在于:所述芯層(3)為氮化鈦硅合金層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化鈦硅包芯線，其特征在于:所述芯層(3)和鋼皮層(I)之間設(shè)有鋼或鐵制成的網(wǎng)狀支撐層(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述氮化鈦硅包芯線，其特征在于:所述氮化鈦硅合金層由粒徑為3mm以下的氮化鈦娃合金顆粒組成。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種氮化鈦硅包芯線，包括芯層和包裹在所述芯層外部的鋼皮層，所述芯層為氮化鈦硅合金層，所述芯層和鋼皮層之間設(shè)有鋼或鐵制成的網(wǎng)狀支撐層，所述氮化鈦硅合金層由粒徑為3mm以下的氮化鈦硅合金顆粒組成。本發(fā)明的Ti與鋼中的碳或氮形成尺寸為納米級(jí)的化合物，它們對(duì)組織的細(xì)化效果最好，提高鋼鐵材料的強(qiáng)度，增氮提高TiN顆粒的穩(wěn)定性，更有效地阻止奧氏體晶粒長(zhǎng)大。充分利用廉價(jià)的氮元素，在保證一定的強(qiáng)度水平下，可節(jié)約鈦的添加量，進(jìn)一步降低非調(diào)質(zhì)鋼的成本。
【IPC分類(lèi)】C21C7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104726641
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510160282
【發(fā)明人】凌春源, 王發(fā)玉
【申請(qǐng)人】浙江寶信新型爐料科技發(fā)展有限公司
【公開(kāi)日】2015年6月24日
【申請(qǐng)日】2015年4月7日