、Mn :1· 3 ~I. 5、P 彡 0· 03%、S 彡 0· 03%、Al 彡 0· 012%，钢水温度调整使 其温度：1590~1620°C，并对钢水实行脱气、除夹杂等钢水净化精炼工艺，使其钢中（H、0) 含量为：H彡5ppm，0彡30ppm ;(c)精炼钢水中喂入多元素氮化合金包芯线（喂线量I. Ikg/ ts，喂线速度280m/min) ;(d)精炼钢水实行全过程吹氩，并在喂入多元素氮化合金包芯线 前后吹入氩-氮混合气体（氩气的体积分数为95% )，吹入时间：9min，流量控制在5m3/ min ;(使其钢水温度和成分均匀化，并进行钢水测温和成分微调：C :0. 24%、Si :0. 55%、 Mn ：1, 37%^ V ：0. 013%^Ti ：0. 001 %：0. 0005%^Al ：0. 001%^N ：0. 014%^P ：0. 019%^ S ： 0. 012%，温度：1590°C ) ; (e)精炼钢水进入连铸工段铸成铸坯（240mmX240mm方坯）。
[0072] (6)铸坯乳制
[0073] 炉温控制在1210~1270°C，加热保温时间为3. 5h，采用控乳控冷工艺，开乳温度 1010~1040°C，二次乳制温度890~920°C，终乳温度790~810°C。本实施例的乳制工艺 主要体现在特定地加热温度和控乳控冷工艺，使其每次乳制变性后，奥氏体发生重复再结 晶而得到充分细化，多元素氮化合金非常弥散地、均匀地分布在奥氏体铁素体中和铁素体 区，产生强烈的沉淀强化作用，同时改善了钢的韧塑性。
[0074] (7)乳制钢材（φ28圆钢）性能检测（离散度小），屈服强度（Rel)为 478Mpa，抗 拉强度（Rm)为652Mpa，伸长率（A)为25. 3%。
[0075] 对本实施例冶炼的HRB400型钢种进行焊接性能测试，焊接后，再进行拉伸试验， 强度基本不变，试样拉伸断口均在远离焊接头的母材上为延性断口。原工艺情况是韧塑性 降低，其断口非完全延性断口，时效性能：HRB400钢材，自然时效1个月后Rel下降8Mpa，3 个月后下降111口3，趋势变平。1^1自然时效一周后下降21^^，1个月后下降91^^，其后基本 不变，伸长率自然时效后上升1.3%，时效后屈强比更趋合理，有利于抗震性能的改善。金相 组织及夹杂物：金相组织为铁素体+珠光体，其铁素体晶粒度级别达到11级，其夹杂物级别 为0. 5~I. 0级。本实施例的综合使用成本比原工艺成本降低41%。
[0076] 本实施例中的多元素氮化合金采用下述方法制备得到：
[0077] (1)选择原材料，硅铁、钒铁、锰铁和硼铁，并分别破碎成粒度< IOmm;然后磨粉， 其细粉细度彡〇. 15mm;选用的钒铁的各组分质量分数为V :75%，C :0.75%，Si :2. 5%，Al : 3. 0%，P :0. 1%，S :0. 08%，余量为Fe和微量Ca、Mg等不可避免的杂质；硅铁的各组分质量 分数为 Si :72%，Mn :0· 5%，Cr :0· 5%，P :0· 1%，S :0· 1%，余量为 Fe 和微量 C、Al、Ca、Mg 等不可避免的杂质；锰铁的各组分质量分数为：Mn :65%，C :4. 7%，Si :3. 2%，P :0. 01%， S :0. 19 %，余量为Fe和微量Ca、Mg等不可避免的杂质；硼铁的各组分质量分数为B :14%， C :2. 1%，Si :6· 2%，Al :L 1%，S :0.07%，P :0· 12%，余量为 Fe ;以上分数为质量分数。
[0078] (2)将（1)加工得到的原料细粉进行配比，然后加2% (质量分数）结合剂充分 混匀并用强力压球机在压力大于IOOMpa的压力下压块；结合剂由聚硼硅氧烷29%、硼砂 18 %、聚合树脂22 %、羧甲基纤维素17 %、丁基硬脂酸盐8 %和聚乙烯醇6 %组成，以上分数 为质量分数；
[0079] (3)将（2)制成的球块料放入真空炉内加热，控制温度在680~750°C范围内，同 时炉膛内充入Ar-N混合气体（Ar气体积分数为90%，N气体积分数为10% )，预处理4h。
[0080] (4)将预处理好的块料放入氮化炉内进行氮化处理，氮化处理过程中通入氮气， 控制氮化炉内压力〇. 15Mpa，炉内第一阶段升温至900~KKKTC，保温4h，第二阶段升温 至1150~1200°C，保温9h，第三阶段升温至1300~1350°C，保温6h，再加热到1450~ 1530°C，保温12h，最后随炉缓冷至300°C以下，获得成分：N :26. 1%，V :19· 3%，Si :45%， Mn :0. 05%，B :1. 4%，C :1. 3%，P :0. 10%，S :0. 06%，余量为Fe和微量杂质的多元素氮化 合金。
【主权项】
1. 一种多元素氮化合金包芯线，包括线芯和包覆层，其特征在于：所述的线芯是多元 素氮化合金，由钒铁、硅铁、金属硅、锰铁、金属锰、钛铁和硼铁中三种以上材料进行氮化处 理制备得到，线芯包括以下组成成分：N:21~30%，V:9~28%，Si:29~45%，Mn:0. 05~ 6%，Ti:0 ~4. 0%，B:0 ~3. 5%，C:0· 12 ~1. 3%，P彡 0· 10%，S彡 0· 10%，余量为Fe 和不可避免的杂质；所述的包覆层为光亮钢带。2. 根据权利要求1所述的一种多元素氮化合金包芯线，其特征在于：所述的线芯由粒 径为0. 01~4. 5mm的多元素氮化合金制成。3. 权利要求1所述的多元素氮化合金包芯线在HRB400钢种强化处理工艺中的应用。4. 权利要求3所述的多元素氮化合金包芯线在HRB400钢种强化处理工艺中的应用方 法，其步骤为： 1) 转炉终点出钢：包括测温、终点成分分析、挡渣出钢、钢水脱氧、钢水合金化工艺； 2) 钢水精炼：调整钢水成分和温度，并对钢水实行脱气、除杂净化工艺，然后往钢水中 喂入权利要求1中所述的多元素氮化合金包芯线； 3) 连铸：将精炼钢水铸成铸坯； 4) 铸坯乳制：炉温控制在1220~1270°C，加热保温时间为3. 0~4. 0h，采用控乳控冷 工艺，开乳温度1010~1070°C，二次乳制温度890~930°C，终乳温度790~830°C。5. 根据权利要求4所述的氮化合金包芯线在HRB400钢种强化处理工艺中的应用方法， 其特征在于：钢水精炼过程中，在喂入氮化合金包芯线前后向钢水中吹入氮-氩混合气体， 其中氩气的体积分数为85~95%，氮气的体积分数为5~15%。6. 根据权利要求4所述的氮化合金包芯线在HRB400钢种强化处理工艺中的应用方法， 其特征在于：钢水精炼过程中温度控制在1580~1620°C。7. 根据权利要求4所述的氮化合金包芯线在HRB400钢种强化处理工艺中的应用方 法，其特征在于：钢水精炼过程中氮化合金包芯线的喂线量为0. 8~1. 6kg/ts;喂线速度为 200~280m/min〇8. 根据权利要求4所述的氮化合金包芯线在HRB400钢种强化处理工艺中的应用方法， 其特征在于：所述步骤2)中调整钢水成分，使钢水中各元素质量分数为C:0. 20~0. 24%， Si:0· 40 ~0· 60%，Μη:1· 2 ~1. 5 %，A1 :0· 001 ~0· 006%，V:0· 008 ~0· 017%，Ti: 0· 001 ~0· 004%，B:0· 0005 ~0· 0012%，N:0· 009 ~0· 016%，P彡 0· 035%，S彡 0· 035%。9. 根据权利要求8所述的氮化合金包芯线在HRB400钢种强化处理工艺中的应用方法， 其特征在于：HRB400钢中H、0含量控制为：Η< 5ppm，0 < 30ppm。
【专利摘要】本发明公开了一种多元素氮化合金包芯线及其在HRB400钢种强化处理工艺中的应用和应用方法，属于合金材料应用技术领域。多元素氮化合金包芯线的线芯包括以下组成成分(以质量分数计)：N：21～30％，V：9～28％，Si：29～45％，Mn：0.05～6％，Ti：0～4.0％，B：0～3.5％，C：0.12～1.3％，P≤0.10％，S≤0.10％，余量为Fe和不可避免的杂质；本发明的多元素氮化合金成分与HRB400钢种微合金化强化工艺的要求十分匹配，即充分地保证了N元素的供给又兼顾了各合金元素的正相关性，采用完全不同于现行的工艺方法对钢水实行氮化合金微合金化处理，使其强化效果得到充分发挥，具有强化效果充分、工艺稳定性好、目标钢种命中率高等优点。
【IPC分类】C22C33/04, C22C38/12, C22C38/04, C22C38/02, C22C38/14, C22C38/06, C22C30/00, C21C7/00
【公开号】CN105400927
【申请号】CN201510998779
【发明人】陈来祥
【申请人】马鞍山中科冶金材料科技有限公司
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年12月24日