一种炼钢合金化用稀土硅镁氮合金及制备方法与流程

文档序号:30981695发布日期:2022-08-03 00:48阅读:66来源:国知局
35%,稀土硅镁10-25%,氮化硅30-40%,氮化锆12-28%,ti6al4v合金5-15%,添加剂3-10%,其余为铁和不可避免的其他杂质元素。
8.进一步,稀土镧中各元素按重量百分比为:镧≥95%,其余为稀土铈和不可避免的其他杂质元素。
9.进一步,稀土硅镁中各元素按重量百分比为:re 0.25%-7%,镁2-5%,钙1-5%,硅≥30%,其余为锰、钛和不可避免的其他杂质元素,re中ce/re≥40%。
10.进一步,氮化硅中各元素按重量百分比为:硅40-55%,铝≤5%,氮≥20%,其余为铁和不可避免的其他杂质元素。
11.进一步,氮化锆中各元素按重量百分比为:锆50-65%,氮≥5%,其余为铁和不可避免的其他杂质元素。
12.进一步,添加剂为炼钢脱磷剂界面改性剂。
13.进一步,炼钢合金化用稀土硅镁氮合金粒度为3-30mm。
14.一种炼钢用稀土硅镁氮合金制备方法,包括以下步骤:
15.一、将稀土镧、稀土硅镁、氮化硅、氮化锆、ti6al4v合金、添加剂按比例称重后配料;然后将配好的混合料磨细制粉,在颗粒粒度直径≤10mm;
16.二、将磨好的混合粉料加到烧结机上,开启真空泵抽真空处理,然后向炉内充入氮气,在加压到压力大于1.01x105pa时,进行加压氮化烧结,烧结温度为200-900℃;
17.三、将烧结好的合金投入环形冷却机,喷吹氮气进行冷却,温度降到低于100℃后对合金进行破碎、筛分,取其中粒度在3-30mm范围的颗粒进行包装,粒度大于30mm的颗粒返回重新破碎、筛分,粒度小于3mm的细粉返回重新混料。
18.本发明的工作原理及有益效果为:
19.1、本发明提供了一种炼钢用稀土硅镁氮合金,利用合金中的镧、镁等元素能够对钢液进行深脱氧和深脱硫,合金在生产过程中在氮气环境下进行烧结,稀土镧、稀土硅镁反应生成稀土氮化镧和稀土氮化硅镁,并且烧结合金粉料颗粒空隙中也加压充满氮气,提高合金含氮量,利用合金中的稀土镧硅镁氮、氮化硅和氮化锆对钢水成分进行有效增氮和合金化,从而实现有效提高螺纹钢脱氧、脱硫效果的同时,进行深度氮化,提高氮合金元素的收得率,在确保螺纹钢各项性能达标的前提下,降低吨钢成本。同时,将炼钢脱磷剂界面改性剂作为添加剂加入其中,起到脱氧合金化过程抑制回磷作用。
20.2、本发明提供的一种炼钢用稀土硅镁氮合金,该合金采用烧结法生产,成分均匀稳定,广泛适用于高强螺纹钢生产,有效提高螺纹钢炼钢过程的脱氧、脱硫、抑制回磷效果。采用该合金进行螺纹钢出钢脱氧合金化,工艺过程稳定,可控性好,提高氮元素的收得率,稳定钢材性能,降低吨钢生产成本。
具体实施方式
21.下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都涉及本发明保护的范围。
22.实施例1
23.某钢厂原100吨转炉,出钢量为95-102吨,采用本发明的稀土硅镁氮合金,目标钢种hrb400,原料配比和使用工艺流程如下:
24.稀土硅镁氮合金的原料组分按重量百分比包括如下:稀土镧22%,稀土硅镁10%,氮化硅33.8%,氮化锆15.2%,ti6al4v合金15%,添加剂3%,其余为fe和不可避免的其他杂质元素;
25.稀土镧中各元素按重量百分比为:镧为99.2%,其余为稀土铈和不可避免的其他杂质元素;
26.稀土硅镁中各元素按重量百分比为:re为4.5%(其中ce/re为43.5%),镁为4.2%,钙为2.2%,硅为56.2%,氮为7.5%,其余为锰、钛和不可避免的其他杂质元素;
27.氮化硅中各元素按重量百分比为:si为45.8%,al为4.5%,氮为29.5%,其余为fe和不可避免的其他杂质元素;
28.氮化锆中各元素按重量百分比为:锆为64.5%,氮为15.7%,其余为fe和不可避免的其他杂质元素;
29.添加剂为炼钢脱磷剂界面改性剂,且ti6al4v合金和炼钢脱磷剂界面改性剂均为市购原料。
30.制备方法步骤如下:
31.一、配料-磨料-制粉。将稀土镧、稀土硅镁、氮化硅、氮化锆、ti6al4v合金按上述比例称重5t后配料;然后分批将配好的混合料加入磨料机中磨细制粉,颗粒粒度直径达到≤10mm后停止磨料;
32.二、布料-真空-加压氮化烧结。在真空加压氮化烧结炉内,将磨好的混合粉料加到烧结机上,开启真空泵抽真空处理,在真空度小于1000pa条件下保持50min以上,然后向炉内充入氮气,在加压到压力大于11
×
105pa时,进行加压氮化烧结,使稀土镧、稀土硅镁反应生成稀土氮化镧和稀土氮化硅镁,同时使烧结合金粉料颗粒空隙中也加压充满氮气,提高合金含氮量。合金烧结温度为750℃。
33.三、冷却-破碎-筛分-包装。将烧结好的合金投入环形冷却机,喷吹氮气进行冷却,然后将温度降到低于72℃的烧结合金进行破碎、筛分,将粒度为3~30mm范围的颗粒进行包装,制成螺纹钢合金化用稀土硅镁氮合金。其中,大于30mm的颗粒返回重新破碎、筛分,小于3mm的细粉返回重新混料。
34.应用:
35.待转炉炉后出钢合金化后,将稀土硅镁氮合金投入钢包钢水中,成品钢主要成分的质量含量为c:0.23-0.24%、si:0.47-0.64%、mn:1.34-1.45%、p:0.03-0.04%、s:0.008-0.026%、n:0.006-0.0120%。平均屈服强度479mpa,平均拉伸强度631mpa,平均拉伸率23.5%。与原工艺相比吨钢成本可降5.2元。
36.实施例2:
37.某钢厂原210吨转炉,出钢量为205-220吨,采用本发明的稀土硅镁氮合金,目标钢种hrb500e。
38.原料配比及制备工艺流程如下:
39.稀土镧硅锆镁氮合金的原料组分按重量百分比包括如下:稀土镧26%,稀土硅镁12%,氮化硅30%,氮化锆12.2%,ti6al4v合金15%,添加剂4%,其余为fe和不可避免的其
他杂质元素;
40.稀土镧中各元素按重量百分比为:镧为98.8%,其余为稀土铈和不可避免的其他杂质元素;
41.稀土硅镁中各元素按重量百分比为:re为4.8%(其中ce/re为47.7%),镁为4.6%,钙为1.2%,硅为53.4%,氮为7.4%,其余为锰、钛和不可避免的其他杂质元素;
42.氮化硅中各元素按重量百分比为:si为47.8%,al为4.7%,氮为23.7%,其余为fe和不可避免的其他杂质元素;
43.氮化锆中各元素按重量百分比为:锆为63.5%,氮为12.6%,其余为fe和不可避免的其他杂质元素;
44.添加剂为炼钢脱磷剂界面改性剂,且ti6al4v合金和炼钢脱磷剂界面改性剂均为市购原料。
45.制备方法步骤如下:
46.一、配料-磨料-制粉。将稀土镧、稀土硅镁、氮化硅、氮化锆、ti6al4v合金按上述比例称重8t后配料;然后分批将配好的混合料加入磨料机中磨细制粉,颗粒粒度直径达到≤10mm后停止磨料;
47.二、布料-真空-加压氮化烧结。在真空加压氮化烧结炉内,将磨好的混合粉料加到烧结机上,开启真空泵抽真空处理,在真空度小于200pa条件下保持30min以上,然后向炉内充入氮气,在加压到压力大于5
×
105pa时,进行加压氮化烧结,使稀土镧、稀土硅镁反应生成稀土氮化镧和稀土氮化硅镁,同时使烧结合金粉料颗粒空隙中也加压充满氮气,提高合金含氮量。合金烧结温度为890℃。
48.三、冷却-破碎-筛分-包装。
49.将烧结好的合金投入环形冷却机,喷吹氮气进行冷却,然后将温度降到低于47℃的烧结合金进行破碎、筛分,将粒度为3~30mm范围的颗粒进行包装,制成螺纹钢合金化用稀土镧硅锆镁氮合金。其中,大于30mm的颗粒返回重新破碎、筛分,小于3mm的细粉返回重新混料。
50.应用:
51.待转炉炉后出钢合金化后,将稀土硅镁氮合金投入钢包钢水中,成品钢主要成分的质量含量为c:0.22-0.25%、si:0.55-0.7%、mn:1.43-1.52%、p:0.03-0.038%、s:0.006-0.025%、v:0.038-0.043%、nb:0.004-0.009%、n:0.01-0.015%。平均屈服强度552mpa,平均拉伸强度673mpa。吨钢降低生产成本27.7元。
52.以上仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
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