專利名稱：一種在低合金鋼中獲得細小氧化物的合金絲及其制造方法與用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于低合金鋼鋼鐵材料技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種在低合金鋼中獲得細小 氧化物的合金絲及其制造方法與用途，在煉鋼過程中獲得細小氧化物的合金絲。
背景技術(shù)：
利用含Ti氧化物即所謂的“氧化物冶金”的技術(shù)思路可以顯著提高鋼在大線能量 焊接條件下的低溫韌性，這主要是由于Ti及Ti的復(fù)合氧化物具有促進晶內(nèi)針狀鐵素體形 核的能力，而晶內(nèi)針狀鐵素體組織相互交錯排列，韌性較高。但是Ti的氧化物是在鋼液中 形成，容易上浮和長大，如何在鋼中獲得細小的Ti氧化物和含Ti復(fù)合氧化物成為Ti氧化 物冶金技術(shù)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)Al脫氧鋼通過采用強脫氧劑Al來去除鋼中的氧，鋼中大部分氧 化物被有效去除，無法在鋼中獲得細小的氧化物顆粒。美國專利“含有細小氧化物的鋼及其制造工藝”(公開號US006129791A)介紹了 細小的氧化物在鋼中能有效抑止再加熱過程中奧氏體晶粒的長大，但是未給出在工業(yè)生產(chǎn) 條件下如何獲得細小氧化物的方法。歐洲專利“大線能量焊接時具有優(yōu)良低溫韌性低合金 高強鋼”(公開號EP 1052303A2)介紹了采用Ti-Mg復(fù)合的方法可以在試驗鋼中獲得細小 的氧化物粒子，但是該試驗方法僅適用于實驗室真空冶煉爐冶煉，中國專利“可大線能量焊 接厚鋼板制造過程中添加鎂的方法”介紹了通過在鑄模底部均勻鋪墊NiMg合金的方法獲得 鋼中穩(wěn)定的Mg收得率從而形成Mg的細小氧化物，但是該方法也僅適合于實驗室真空冶煉 爐冶煉。中國專利“一種煉鋼用鋼水脫氧劑及其設(shè)備方法”(申請?zhí)朇N101020942A)介紹 了一種含鎂、稀土的合金絲，該合金絲主要用于鋼水脫氧，無法獲得大量細小的氧化物。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種在低合金鋼中獲得細小氧化物的合金絲及其制造方 法與用途，一種廉價合金絲的制造方法，該合金絲通過喂絲機在煉鋼過程中喂入，并在鋼中 形成大量彌散分布且細小的氧化物顆粒。本發(fā)明的合金絲采用純鐵皮包裹合金粉末并拉拔成合金絲；包裹的合金粉末中包含Ti粉10_50%、Mg粉5 25%、&粉5 25%、Al粉 2 10%中的一種或多種，余量為鐵粉及不可避免的雜質(zhì)，還應(yīng)滿足按重量比Ti粉/Mg粉 彡 4，Ti 粉 Ιττ 粉彡 2、Ti/Al 彡 10 ；包裹合金粉末的粒度范圍為1 μ m-lmm ；包裹純鐵皮的厚度為0. 2-lmm ；合金絲經(jīng)拉拔后的直徑為l_8mm。本發(fā)明的是采用純鐵皮包裹合金粉末，再拉拔成直徑為I-Smm的合金絲；包裹的合金粉末中包含Ti粉10-50%、Mg粉5 25%、&粉5 25%、A1粉 2 10%中的一種或多種，余量為鐵粉及不可避免的雜質(zhì)，還應(yīng)滿足按重量比Ti粉/Mg粉 彡 4，Ti 粉 IrLr 粉彡 2、Ti/Al 彡 10。
3
本發(fā)明合金絲的用途是用于在低合金鋼煉鋼過程中獲得大量彌散分布且細小的 氧化物顆粒，粒度范圍0. 5 3 μ m的細小含Ti氧化物顆粒。本發(fā)明提供合金絲中包裹的合金粉末的成分設(shè)計理由如下Ti粉是本發(fā)明合金絲中包裹的主體合金粉末，Ti和鋼中的氮、氧結(jié)合會形成氮化 鈦和氧化鈦，但是Ti-O結(jié)合的能力大于Ti-N結(jié)合的能力，氧化鈦優(yōu)先于氮化鈦形成。10% 的Ti粉保證在鋼液中獲得足夠的Ti的氧化物，超過50%的Ti時無法形成細小的Ti及Ti 的復(fù)合氧化物，本發(fā)明控制Ti粉的含量為10 50%。Mg粉添加到合金粉末中會促進鋼液中形成Mg的氧化物以及Mg-Ti等復(fù)合氧化物， Mg有利于細化鋼中的Ti的氧化物以及其它類型的氧化物夾雜，Mg粉含量最低滿足5 %時能 起到細化氧化物的作用，但是當(dāng)Mg粉含量超過25%時鋼液中容易形成大量尺寸較大的Mg 的氧化物。本發(fā)明控制Mg粉的含量為5 25%。&粉添加到合金粉末中會促進鋼液中形成&的氧化物以及&_Ti、Zr-Mg, &-Ti-Mg等復(fù)合氧化物，&的加入可以細化鋼中Ti的氧化物以及其它類型的氧化物夾雜， Zr粉含量最低滿足5 %時能起到細化鋼中氧化物的作用，但是當(dāng)ττ粉含量超過25 %時鋼液 中容易形成尺寸較大的ττ的氧化物。本發(fā)明控制ττ粉的含量為5 25%。Al粉添加到合金粉末中可以促進鋼液中形成Al的氧化物以及其它類型復(fù)合氧 化物等，Al含量最低滿足2%時可以促進復(fù)合氧化物的形成，還可以有效去除鋼中多于的 自由氧。Al含量超過10%時會形成尺寸較大的Al氧化物。本發(fā)明控制Al粉含量為2 10%。Fe粉作為余量主要是由于降低了 Ti、Mg、Zr、Al粉在鋼液中的反應(yīng)程度，同時Fe 粉作為基體熔于鋼液中不會改變鋼液的成分。本發(fā)明的特征在于上述包裹的合金粉末中按重量比Ti粉/Mg粉彡4，這主要是由 于Ti粉/Mg粉< 4時，Mg細化Ti氧化物及其復(fù)合氧化物的效果欠佳；Ti粉粉> 2時， &細化Ti氧化物及其復(fù)合氧化物的效果最好，Ti/Al ^ 10時Al對氧化物的形成無明顯影 響，同時能有效去除鋼液中多于的自由氧含量。本發(fā)明提供合金絲包裹合金粉末的粒度范圍以Iym-Imm為宜。合金粉末過細時， 容易帶來自燃、爆炸等運輸、保存上的問題，同時由于團聚等原因在進入鋼液是容易引起飛 濺。合金粉末粗大時，合金絲帶入鋼液中的氣體較多，同時影響合金的收得率。本發(fā)明提供 的合金絲通過純鐵皮包裹合金粉末的方法獲得，其中純鐵皮的厚度為0. 2-lmm。合金絲與鋼 液接觸時，首先是外層包裹的純鐵皮的熔化過程，隨后是合金粉末進入到鋼液中與鋼液發(fā) 生反應(yīng)。純鐵皮過薄時(小于0. 2mm)，合金絲進入鋼液前就開始發(fā)生溶解，合金粉末主要在 鋼液表面發(fā)生反應(yīng)，合金收得率較低。純鐵皮較厚時，合金絲的鋼度較大，影響送絲速度，同 時會造成未熔的鐵皮留在鋼中形成缺陷。本發(fā)明的合金絲采用拉拔成型的方法拉拔成直徑為I-Smm的合金絲。合金絲的直 徑小于Imm時，合金喂入量難以保證，送絲工藝要求復(fù)雜。合金絲直徑大于8mm時，送絲速 度較慢，合金粉末主要在鋼液表面發(fā)生反應(yīng)，收得率低。本發(fā)明提供的合金絲可以通過喂絲機在鋼包、中間包或結(jié)晶器喂入并獲得應(yīng)用。本發(fā)明合金絲的制造方法可以產(chǎn)生如下有益效果采用本發(fā)明方法制造的合金絲用于低合金鋼煉鋼生產(chǎn)過程中，能在鋼中能獲得大量粒度范圍0. 5 3 μ m的細小含Ti氧化物顆粒，這些氧化物對鋼的力學(xué)性能無明顯影響， 但在后續(xù)的焊接過程中能起到有益作用。
具體實施例方式下面將通過不同的實施例和對比例的比較來描述本發(fā)明。這些實施例僅用于解釋 的目的，本發(fā)明不限于這些實施例中。表1為實施例和對比例中各種合金絲的合金配比。這些合金絲均用于E36鋼的制 造過程中，E36鋼基體的化學(xué)成分示于表2。E36鋼加入實施例和對比例的合金絲后，取鋼 連鑄坯的心部位置進行氧化物觀察，并采用SEM能譜分析以及定量分析統(tǒng)計的方法統(tǒng)計了 鋼中的球形氧化物，鋼中氧化物類型和平均粒度的統(tǒng)計結(jié)果示于表3。由表1和表3可見，在相同的低合金鋼中，加入本發(fā)明的各種合金絲時，鋼中形成 了大量粒度為0. 5-3 μ m的含Ti氧化物。表1實施例與對比例合金絲中的合金粉配比(wt，% )
權(quán)利要求
一種在低合金鋼中獲得細小氧化物的合金絲，其特征在于采用純鐵皮包裹合金粉末并拉拔成合金絲；包裹的合金粉末中包含Ti粉10 50％ 、Mg粉5～25％、Zr粉5～25％、Al粉2～10％中的一種或多種，余量為鐵粉及不可避免的雜質(zhì)，還應(yīng)滿足按重量比Ti粉/Mg粉≥4，Ti粉/Zr粉≥2、Ti/Al≥10；包裹合金粉末的粒度范圍為1μm 1mm；包裹純鐵皮的厚度為0.2 1mm；合金絲經(jīng)拉拔后的直徑為1 8mm。
2.一種制備權(quán)利要求1所述的合金絲的方法，其特征在于，采用純鐵皮包裹合金粉末， 再拉拔成直徑為l-8mm的合金絲；包裹的合金粉末中包含Ti粉10-50%、Mg粉5 25%、&粉5 25%、A1粉2 10%中的一種或多種，余量為鐵粉及不可避免的雜質(zhì)，還應(yīng)滿足按重量比Ti粉/Mg粉>4， Ti 粉，粉彡 2、Ti/Al 彡 10。
3.一種制備權(quán)利要求1所述的合金絲的用途，其特征在于，合金絲用于在低合金鋼煉 鋼過程中獲得大量彌散分布且細小的氧化物顆粒；粒度范圍0. 5 3 μ m。全文摘要
一種在低合金鋼中獲得細小氧化物的合金絲及其制造方法與用途，屬于低合金鋼鋼鐵材料技術(shù)領(lǐng)域。該合金絲包裹的合金粉末以質(zhì)量％計，包含Ti粉10-50％、Mg粉5～25％、Zr粉5～25％、Al粉2～10％中的一種或多種，余量為鐵粉及不可避免的雜質(zhì)，還應(yīng)滿足Ti粉/Mg粉≥4，Ti粉/Zr粉≥2、Ti/Al≥10。所述的合金粉末的粒度為1μm-1mm，包裹鐵皮的厚度為0.2-1mm，合金絲經(jīng)拉拔后的直徑為1-8mm。優(yōu)點在于，合金絲用于低合金鋼煉鋼生產(chǎn)過程中，能在鋼中能獲得大量彌散分布且粒度范圍為0.5～3μm的細小含Ti氧化物。
文檔編號C21C7/00GK101967535SQ201010536989
公開日2011年2月9日 申請日期2010年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月5日
發(fā)明者張倩, 楊才福, 柴鋒, 蘇航, 薛東妹 申請人:鋼鐵研究總院