專利名稱：用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線及方法
技術領域：
本發明涉及一種用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線以及用于實現鋼液釩、氮合金化的方法。
背景技術：
氮化釩合金是一種新型合金添加劑，可以替代釩鐵用于微合金化鋼的生產。氮化釩合金添加于鋼中能提高鋼的強度、韌性、延展性及抗熱疲勞性等綜合機械性能，并使鋼具有良好的可焊性。在達到相同強度下，添加氮化釩節約釩加入量30 40%，進而降低了成本。氮化釩合金可用于結構鋼，工具鋼，管道鋼，鋼筋及鑄鐵中。氮化釩合金應用于高強度低合金鋼中可同時進行有效的釩、氮微合金化，促進鋼中碳、釩、氮化合物的析出，更有效的發揮沉降強化和細化晶粒作用。由于直接將氮化釩合金以塊狀形態加入鋼液中的回收率較低，因此現有技術中主要是通過向鋼液中喂入包芯線的方法實現鋼液釩、氮合金化。該方法是把塊狀或球狀氮化釩合金用物理方法破碎，再用鐵皮或鋼皮包制成包芯線，氮化釩合金形成包芯線的芯層，鐵皮或鋼皮形成包芯線的外皮；然后將上述包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液中，使鋼液釩、氮合金化。該種方法釩、氮合金元素回收率較高，釩回收率在88 95%，氮回收率在 70 90%。但該種方法存在以下不足釩回收率仍然較低，釩回收率和氮回收率的波動幅度較大，影響產品質量的穩定性；鋼渣的流動性較差時，包芯線在喂入鋼液過程中，受到鋼渣的阻力作用較大，經常發生斷線或卡線。另外，中國專利200610020447.0公開了一種用于實現鋼液釩、氮合金化的包芯線，該包芯線包括鋼制外皮和由氮化釩合金制成的芯層。該包芯線在實際使用時，也會出現上述問題。
發明內容
本發明解決的技術問題是提供一種可提高釩回收率的用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線。本發明解決其技術問題所采用的技術方案是用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層含有氮化釩合金，所述芯層還含有金屬鋁。進一步的是所述芯層的氮化釩合金和金屬鋁都為粉料，所述粉料的粒徑小于等于 5mm。進一步的是所述芯層還含有鐵合金添加物，所述氮化釩合金，金屬鋁和鐵合金添加物的含量按重量百分比為氮化釩合金50% 90%，金屬鋁10% 40%，鐵合金添加物0 40%，其中，所述鐵合金添加物為以下合金中的至少一種鈦鐵合金，鈮鐵合金，釩
鐵合金。進一步的是所述芯層的鐵合金添加物為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。本發明還提供了一種用于實現鋼液釩、氮合金化的方法，該方法可提高釩的回收率。該方法包括以下步驟A、制造包芯線，包括制造包芯線的芯層以及將芯層通過外皮包裹形成包芯線，其中，所述包芯線的芯層含有氮化釩合金以及金屬鋁；B、將步驟A制成的包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液。進一步的是所述步驟A中的芯層的氮化釩合金和金屬鋁都為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。進一步的是所述步驟A中的芯層還含有鐵合金添加物，所述氮化釩合金，金屬鋁和鐵合金添加物的含量按重量百分比為氮化釩合金50% 90%，金屬鋁10^-40%, 鐵合金添加物0 40%，其中，所述鐵合金添加物為以下合金中的至少一種鈦鐵合金，鈮鐵合金，釩鐵合金。進一步的是所述芯層的鐵合金添加物為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。進一步的是所述步驟B中，一邊將包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液，一邊對鋼包進行搖晃。進一步的是所述步驟B中，一邊將包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液，一邊對包芯線與鋼液接觸區域噴吹惰性氣體。本發明的有益效果是在包芯線喂入鋼液過程中，由于鋁和氧的親和力遠高于釩和氧的親和力，所以鋁首先和鋼液中的自由氧結合，從而使鋼液的自由氧含量大幅降低，這就相應減少了釩與氧結合的可能性，從而使更多的釩參與合金化，進而提高了釩的回收率， 且釩的回收率的波動幅度較小。另外，由于鋁被氧化是一個放熱過程，有助于提高鋼液表面的鋼渣的流動性，進而可便于將包芯線快速喂入鋼液內，減少包芯線在鋼渣層的損失，這也可相應提高釩和氮的回收率，還可防止在喂線過程中出現包芯線的卡線和斷線。釩回收率可提高至96%至98%。
圖1為包芯線的示意圖。圖中標記為1-外皮，2-芯層。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發明進一步說明。如圖1所示，本發明的用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層2， 所述芯層2含有氮化釩合金，所述芯層2還含有金屬鋁。在包芯線喂入鋼液過程中，由于鋁和氧的親和力遠高于釩和氧的親和力，所以鋁首先和鋼液中的自由氧結合，從而使鋼液的自由氧含量大幅降低，這就相應減少了釩與氧結合的可能性，從而使更多的釩參與合金化， 進而提高了釩的回收率。另外，由于鋁被氧化是一個放熱過程，有助于提高鋼液表面的鋼渣的流動性，進而可便于將包芯線快速喂入鋼液內，減少包芯線在鋼渣層的損失，這也可相應提高釩和氮的回收率，還可防止在喂線過程中出現包芯線的卡線和斷線。為了便于氮化釩合金快速熔入鋼液內，也為了便于金屬鋁快速與氧反應，所述芯層的氮化釩合金和金屬鋁都為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。
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為了在提高釩回收率的同時，還便于將其它合金元素加入鋼液，上述包芯線的芯層2中還含有鐵合金添加物，所述氮化釩合金，金屬鋁和鐵合金添加物的含量按重量百分比為氮化釩合金50% 90%，金屬鋁10% 40%，鐵合金添加物0 40%，其中，所述鐵合金添加物為以下合金中的至少一種鈦鐵合金，鈮鐵合金，釩鐵合金。上述鐵合金添加物的重量百分比為0 40%，也就是說，鐵合金添加物的含量可為零。包芯線采用上述配比方式，一方面可通過金屬鋁的加入，提高釩的回收率，另一方面可保證氮化釩合金的喂入效率較高，如果金屬鋁含量過高，則氮化釩合金的含量相應較低，會使氮化釩合金的喂入效率較低，因此氮化釩合金與金屬鋁的含量應控制在一個合理的配比范圍內。此外，當包芯線中不含有鐵合金添加物時，也就是只含有氮化釩合金與金屬鋁，則氮化釩合金與金屬鋁按重量百分比可以為氮化釩合金60% 90%，金屬鋁10% 40%。為了便于將上述鐵合金添加物熔入鋼液內，也便于包芯線的芯層2的制作，所述芯層2的鐵合金添加物為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。本發明的用于實現鋼液釩、氮合金化的方法包括以下步驟A、制造包芯線，包括制造包芯線的芯層2以及將芯層2通過外皮1包裹形成包芯線，其中，所述包芯線的芯層2含有氮化釩合金以及金屬鋁；B、將步驟A制成的包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液。采用上述方法，通過鋁與氧的反應，可提高釩的回收率，另外，在將包芯線喂入鋼液中時，如果鋼液表層的鋼渣流動性較好，則包芯線可順利喂入鋼液內；如果鋼液表層的鋼渣較厚，流動性較差，包芯線也可順利喂入鋼液內，這是由于包芯線的芯層內含有的金屬鋁可增加鋼渣的流動性，相應降低了包芯線喂入時遇到的阻力。而且，在包芯線持續喂入鋼液的過程中，包芯線的芯層內的金屬鋁可持續熔入鋼渣內與氧反應，保證整個喂入過程中，鋼渣的流動性都較好，進而可有效提高釩的回收率。另外，包芯線加工過程中，氮化釩合金可以與金屬鋁均勻混合形成芯層，然后通過鋼皮或鐵皮包裹芯層形成包芯線；還可以為金屬鋁作為外層，氮化釩合金作為內層，采用金屬鋁包裹氮化釩合金的形式制成芯層，然后在金屬鋁層外包裹由鋼皮或鐵皮制成的外皮，形成包芯線。上述方法中，為了便于氮化釩合金快速熔入鋼液內，也為了便于金屬鋁快速與氧反應，所述步驟A中的芯層2的氮化釩合金和金屬鋁都為粉料，所述粉料的粒徑小于等于 5mm ο上述方法中，為了在提高釩回收率的同時，還便于將其它合金元素加入鋼液，所述步驟A中的芯層2還含有鐵合金添加物，所述氮化釩合金，金屬鋁和鐵合金添加物的含量按重量百分比為氮化釩合金50% 90%，金屬鋁10% 40%，鐵合金添加物0 40%， 其中，所述鐵合金添加物為以下合金中的至少一種鈦鐵合金，鈮鐵合金，釩鐵合金。在上述基礎上，為了便于將上述鐵合金添加物熔入鋼液內，也便于包芯線的芯層的制作，所述芯層的鐵合金添加物為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。此外，上述氮化釩合金、鐵合金添加物、金屬鋁可均勻混合制成包芯線的芯層，然后通過鋼皮或鐵皮包裹芯層，形成包芯線；也可為氮化釩合金與鐵合金添加物均勻混合制成芯層的內層，金屬鋁作為芯層的外層，然后在金屬鋁層外包裹由鋼皮或鐵皮制成的外皮，形成包芯線。為了在上述基礎上進一步的提高鋼渣的流動性，有利于包芯線快速喂入鋼液內， 所述步驟B中，一邊將包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液，一邊對鋼包進行搖晃。如果包芯線的芯層中不含有金屬鋁，單純搖晃鋼包，雖然也可提高鋼渣的流動性，但效果不明顯；通過金屬鋁以及對鋼包的搖晃，則鋼渣的流動性得到十分明顯的改善，便于喂入包芯線，有利于防止包芯線發生卡線和斷線，也可提高釩和氮的回收率。另外，為了進一步便于將包芯線喂入鋼液內，所述步驟B中，一邊將包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液，一邊對包芯線與鋼液接觸區域噴吹惰性氣體。通過向包芯線與鋼液接觸區域噴吹惰性氣體，一方面可提高該區域內的鋼渣的流動性，另一方面可防止該區域以外的鋼渣朝該區域流動匯集，尤其是在對鋼包搖晃過程中，其它區域的鋼渣有可能朝包芯線附近流動，通過向包芯線附近噴吹惰性氣體，可有效保證包芯線的快速喂入，并可防止包芯線發生卡線或斷線，也可提高釩和氮的回收率。實施例一用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層由氮化釩合金和金屬鋁組成，上述氮化釩合金與金屬鋁的重量配比為氮化釩合金90%，金屬鋁10%， 氮化釩合金與金屬鋁都為粉料，粒徑為2mm以下，芯層外部包裹有冷軋帶鋼制成的外皮，整個包芯線的外徑為12mm，釩回收率為96%。實施例二 用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層由氮化釩合金和金屬鋁組成，上述氮化釩合金與金屬鋁的重量配比為氮化釩合金65%，金屬鋁35%， 氮化釩合金與金屬鋁都為粉料，粒徑為3mm以下，芯層外部包裹有冷軋帶鋼制成的外皮，整個包芯線的外徑為12mm，釩回收率為97.8%。實施例三用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層含有氮化釩合金、金屬鋁和釩鐵合金，上述氮化釩合金與金屬鋁和釩鐵合金的重量配比為氮化釩合金80 %，金屬鋁10 %，釩鐵合金10 %。氮化釩合金、金屬鋁和釩鐵合金都為粉料，粒徑為3mm以下，芯層外部包裹有冷軋帶鋼制成的外皮，整個包芯線的外徑為13mm，釩回收率為 96. 5%。實施例四用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層含有氮化釩合金、金屬鋁和鈦鐵合金，上述氮化釩合金與金屬鋁和鈦鐵合金的重量配比為氮化釩合金80%，金屬鋁10%，鈦鐵合金10%。氮化釩合金、金屬鋁和鈦鐵合金都為粉料，粒徑為3mm以下，芯層外部包裹有冷軋帶鋼制成的外皮，整個包芯線的外徑為13mm，釩回收率為 96. 5%。實施例五用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層含有氮化釩合金、金屬鋁和鈮鐵合金，上述氮化釩合金與金屬鋁和鈮鐵合金的重量配比為氮化釩合金80%，金屬鋁10%，鈮鐵合金10%。氮化釩合金、金屬鋁和鈮鐵合金都為粉料，粒徑為3mm以下，芯層外部包裹有冷軋帶鋼制成的外皮，整個包芯線的外徑為13mm，釩回收率為 96. 5%。實施例六用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層含有氮化釩合金、金屬鋁、鈮鐵合金和鈦鐵合金，上述氮化釩合金、金屬鋁、鈮鐵合金和鈦鐵合金的重量配比為氮化釩合金70%，金屬鋁15%，鈮鐵合金5%，鈦鐵合金10%。氮化釩合金、金屬鋁、鈮鐵合金和鈦鐵合金都為粉料，粒徑為3mm以下，芯層外部包裹有冷軋帶鋼制成的外皮，整個包芯線的外徑為13mm，釩回收率為96.9%。實施例七用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層含有氮化釩合金、金屬鋁、鈮鐵合金和釩鐵合金，上述氮化釩合金、金屬鋁、鈮鐵合金和釩鐵合金的重量配比為氮化釩合金60%，金屬鋁30%，鈮鐵合金5%，釩鐵合金5%。氮化釩合金、金屬鋁、鈮鐵合金和釩鐵合金都為粉料，粒徑為3mm以下，芯層外部包裹有冷軋帶鋼制成的外皮，整個包芯線的外徑為13mm，釩回收率為97. 5%。實施例八用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層含有氮化釩合金、金屬鋁、鈦鐵合金和釩鐵合金，上述氮化釩合金、金屬鋁、鈦鐵合金和釩鐵合金的重量配比為氮化釩合金65%，金屬鋁10%，鈦鐵合金5%，釩鐵合金20%。氮化釩合金、金屬鋁、鈦鐵合金和釩鐵合金都為粉料，粒徑為3mm以下，芯層外部包裹有冷軋帶鋼制成的外皮，整個包芯線的外徑為13mm，釩回收率為96. 7%。實施例九用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層，所述芯層含有氮化釩合金、金屬鋁、鈮鐵合金、鈦鐵合金和釩鐵合金，上述氮化釩合金、金屬鋁、鈮鐵合金、鈦鐵合金和釩鐵合金的重量配比為氮化釩合金55%，金屬鋁15%，鈮鐵合金5%，鈦鐵合金 5%，釩鐵合金20%。氮化釩合金、金屬鋁、鈮鐵合金、鈦鐵合金和釩鐵合金都為粉料，粒徑為3mm以下，芯層外部包裹有冷軋帶鋼制成的外皮，整個包芯線的外徑為13mm，釩回收率為 97. 2%。
權利要求
1.用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，包括芯層O)，所述芯層(2)含有氮化釩合金，其特征是所述芯層( 還含有金屬鋁。
2.如權利要求1所述的用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，其特征是所述芯層O)的氮化釩合金和金屬鋁都為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。
3.如權利要求1或2所述的用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，其特征是 所述芯層( 還含有鐵合金添加物，所述氮化釩合金，金屬鋁和鐵合金添加物的含量按重量百分比為氮化釩合金50% 90%，金屬鋁10% 40%，鐵合金添加物0 40%，其中，所述鐵合金添加物為以下合金中的至少一種鈦鐵合金，鈮鐵合金，釩鐵合金。
4.如權利要求3所述的用于實現鋼液釩、氮合金化的釩氮合金包芯線，其特征是所述芯層⑵的鐵合金添加物為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。
5.用于實現鋼液釩、氮合金化的方法，其特征是包括以下步驟A、制造包芯線，包括制造包芯線的芯層O)以及將芯層(2)通過外皮⑴包裹形成包芯線，其中，所述包芯線的芯層(2)含有氮化釩合金以及金屬鋁；B、將步驟A制成的包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液。
6.如權利要求5所述的用于實現鋼液釩、氮合金化的方法，其特征是所述步驟A中的芯層O)的氮化釩合金和金屬鋁都為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。
7.如權利要求5所述的用于實現鋼液釩、氮合金化的方法，其特征是所述步驟A中的芯層( 還含有鐵合金添加物，所述氮化釩合金，金屬鋁和鐵合金添加物的含量按重量百分比為氮化釩合金50% 90%，金屬鋁10% 40%，鐵合金添加物0 40%，其中，所述鐵合金添加物為以下合金中的至少一種鈦鐵合金，鈮鐵合金，釩鐵合金。
8.如權利要求5所述的用于實現鋼液釩、氮合金化的方法，其特征是所述芯層(2)的鐵合金添加物為粉料，所述粉料的粒徑小于等于5mm。
9.如權利要求5所述的用于實現鋼液釩、氮合金化的方法，其特征是所述步驟B中， 一邊將包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液，一邊對鋼包進行搖晃。
10.如權利要求5至9中任意一項所述的用于實現鋼液釩、氮合金化的方法，其特征是 所述步驟B中，一邊將包芯線通過喂線裝置喂入鋼包內的鋼液，一邊對包芯線與鋼液接觸區域噴吹惰性氣體。
全文摘要
本發明公開了一種用于實現鋼液釩、氮合金化的包芯線及方法，可提高釩回收率，防止卡線和斷線的發生，便于包芯線的喂入。該包芯線包括芯層和外皮，芯層含有氮化釩合金和金屬鋁。該方法主要是在包芯線的芯層內添加金屬鋁，然后將包芯線喂入鋼液。通過在芯層內加入金屬鋁，可降低鋼液中的自由氧含量，減少了釩與氧結合的可能性，從而使更多的釩參與合金化，進而提高了釩的回收率。另外，金屬鋁的加入還可改善鋼渣流動性，鋼渣的流動性較好可便于將包芯線喂入鋼液內，減少包芯線在鋼渣層的損耗，這也有利于提高釩回收率和氮回收率，還可防止包芯線在喂入鋼液過程中的卡線和斷線。
文檔編號C22C33/04GK102206731SQ20111012104
公開日2011年10月5日 申請日期2011年5月11日 優先權日2011年5月11日
發明者劉昌恒, 劉明, 吳仕富, 張國才, 楊杰, 柏萬春, 羅開金, 鄧通武 申請人:攀鋼集團攀枝花鋼鐵研究院有限公司, 攀鋼集團有限公司, 攀鋼集團研究院有限公司