一种微合金添加剂及其应用
【技术领域】
[0001] 本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种微合金添加剂及其在钢材熔炼中的应 用。
【背景技术】
[0002] 钢，是对含碳量质量百分比介于0.02份至2.06份之间的铁碳合金的统称，其性能 指标包括脆性、延性、弹性、展性和韧性。耐磨钢是当今耐磨材料中用量最大的一种。磨损是 铸件失效的主要形式之一，磨损造成了能源和原材料的大量消耗，根据不完全统计，能源的 1/3到1/2消耗于摩擦与磨损。据原联邦德国技术科学部估测，原联邦德国因磨损造成的损 失每年达到100亿马克。美国机械工程师学会(ASME)和美国能源发展局(ERDA)提出的一项 减轻摩擦和磨损的发展计划，可使美国每年节支160亿美元，即为能源消耗的11份。据美国 刊物介绍，美国几大类产品每年由于磨损所造成的损失是:飞机134亿美元，船舶64亿美元， 汽车400亿美元，切削工具28亿美元。中国对摩擦和磨损所造成的损失尚缺乏全面的统计， 根据中国机械部门1974~1975年的调查报告，汽车配件年耗用钢材23万t，其中2/3用于维 修，而大部分是由于磨损所致。另据中国电力、建材、冶金、采煤和农机等5个部门的不完全 统计，每年备件消耗钢材在150万t以上，以煤矿所用刮板输送机为例，由于中部槽磨损所造 成的损失每年为1~2亿元人民币。其他机械设备磨损造成的经济损失和钢材的消耗同样是 很惊人。
[0003] 化工、建材、矿山等耐磨钢和对性能要求比较高的钢材通过普通熔炼工艺铸造出 的铸件，其使用性能有待进一步提高，传统的添加剂是单一的微量元素(钒、钼、硼、稀土硅 等），对细化晶粒，提高性能有一定作用，但存在很难控制且效果有限的问题，应用在实际生 产中无法达到预期的机械性能指标。
[0004] 综上所述，亟需本领域技术人员开发出一种能够改善钢材熔炼工艺并提高钢材性 能的添加剂，以降低由于磨损造成的损失，满足实际生产需要。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的之一是为解决上述的问题，提供一种微合金添加剂，并将其应用于 钢材的熔炼过程中，作为炉前变质剂和浇注孕育剂，改善钢材熔炼工艺并提高钢材性能。
[0006] 本发明所采用的技术方案是：
[0007] -种微合金添加剂，包括炉前变质剂和浇注孕育剂，所述炉前变质剂的包含如下 组分：￥、他3、11、1^，所述浇注孕育剂包含如下组分 :1、3丨、]\1〇、11。
[0008] 进一步的，所述炉前变质剂各组分的重量分数为：V: 0.03~0.07份，Nb: 0.02~ 0 · 06份，B: 0 · 002~0 · 005份，Ti : 0 · 15~0 · 3份，Re: 0 · 01~0 · 06份，粒度为4~6目；所述浇注 孕育剂各组分的重量分数为:W: 0 · 015~0 · 025份，Si : 0 · 1~0 · 25份，Mo: 0 · 1~0 · 6份，Ti : 0 · 2 ~0.5份，粒度为120~220目。
[0009] 进一步的，所述炉前变质剂各组分的重量分数为：V: 0.04~0.06份，Nb: 0.02~ Ο · 05份，B: Ο · 003~Ο · 005份，Ti : Ο · 15~Ο · 2份，ReO · 01~Ο · 05份，粒度为5目；所述浇注孕育 剂各组分的重量分数为:W: 0 · 015~0 · 02份，Si : 0 · 1~0 · 2份，Mo: 0 · 1~0 · 5份，Ti : 0 · 2~0 · 4 份，粒度为150~200目。
[0010] 微合金添加剂应用于钢材熔炼，具体应用步骤如下：
[0011] a.称量:按照熔化钢水的总重量，分别称取炉前变质剂和浇注孕育剂，前者按总重 量的0.5份称量，后者按总重量的0.1份称量，烘干待用；
[0012] b.对钢材料进行熔炼:在钢水熔炼成分的炉前分析合格、达到出炉温度时，从熔炼 炉中倒入钢水包的过程中，将所述炉前变质剂均匀加入到钢水中；
[0013] c.对钢水进行浇注:在钢水从钢水包中浇注到铸件型腔的过程中，将所述浇注孕 育剂均匀加入到钢液中；
[0014] d.铸件开箱、打磨、热处理、机加工；
[0015] e .晶相分析及机械性能检测。
[0016] 进一步的，通过自吸式输送喷枪分别将所述炉前变质剂和浇注孕育剂加入到钢水 中。
[0017] 进一步的，所述的自吸式输送喷枪，包括:输送钢管、加料漏斗、球阀和氩气入口； 所述氩气入口设置在输送钢管上靠近球阀一端，所述加料漏斗通过球阀与输送钢管连接。
[0018] 进一步的，通过氩气输送方式加入所述炉前变质剂和所述浇注孕育剂，流量为： 0.08Kg/S〇
[0019] 进一步的，所述的出炉温度为1450°C~1480°C。
[0020] 进一步的，浇筑过程的浇注温度1420°C~1450°C。
[0021] 本发明的有益效果在于：
[0022]加入微合金添加剂后，在以下几个方面有明显的改善效果：
[0023] 1、晶粒组织:从断面看，未加微合金的晶粒比较粗大，加了微合金添加剂的铸件晶 粒比较细小、比较均匀，机械性能和耐磨性大幅度提高；
[0024] 2、表面硬度：加入微合金添加剂后比未加微合金的初始硬度相差布氏硬度10~ 20；
[0025] 3、加工方面:加微合金的高锰钢铸件比较难切削，刀削泛白色，刀片磨损较快；未 加微合金的铸件加工安全容易，刀削呈蓝色，刀片寿命长；
[0026] 4、同种材质，加入微合金的铸件耐磨，使用寿命长。
【附图说明】
[0027]图1所示为本发明实施例中铸件11380-4b-3_2未加微合金的金相照片；
[0028]图2所示为本发明实施例中铸件2044-3-3加微合金的金相照片；
[0029]图3所示为本发明实施例中铸件4200-5-1加微合金的金相照片；
[0030]图4所示为本发明实施例中铸件22131148-12-2加微合金的金相照片；
[0031]图5所示为本发明实施例中铸件22131148-12-3加微合金的金相照片；
[0032]图6所示为本发明实施例中铸件x7.014-4-2未加微合金的金相照片；
[0033] 图7所示为本发明实施例中铸件下刀盘-2未加微合金的金相照片；
[0034] 图8所示为本发明实施例中自吸式输送喷枪的结构示意图；
[0035]图9所示为本发明表1中图号为710-11004-01铸件15的金相照片；
[0036]图10所示为本发明表1中图号为710-11004-01铸件18金相照片；
[0037]图11所示为本发明表1中图号为Z14241B铸件5的金相照片；
[0038]图12所示为本发明表1中图号为1380-4B铸件3金相照片。
【具体实施方式】
[0039] 下文将结合具体实施例详细描述本发明具体内容。应当注意的是，下述实施例中 描述的技术特征或者技术特征的组合不应当被认为是孤立的，它们可以被相互组合从而达 到更好的技术效果。
[0040] 实施例1
[0041] -种微合金添加剂包括炉前变质剂和浇注孕育剂，炉前变质剂各组分的重量分数 为：V:0.03 ~0.07份，Nb:0.02 ~0.06份，Β:0·002 ~0.005份，Ti:0.15 ~0.3份，Re:0.01~ 〇 . 06份，粒度为4~6目；浇注孕育剂各组分的重量分数为:W: 0.015~0.025份，Si : 0.1~ 0 · 25份，Mo: 0 · 1 ~0 · 6份，Ti : 0 · 2~0 · 5份，粒度为 120~220 目。
[0042] 实施例2
[004