一种用于钢水脱氧、微合金化的材料和制备方法及应用方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于钢水脱氧、微合金化的材料和制备方法及应用方法，属于钢铁冶金领域。其包括内芯线和外包覆层，所述的钢带的成份质量百分数为：C：0.05～0.10％，Si：0.01～0.03％，Mn：0.22～0.40％，Al：0.03～0.08％，P≤0.020％，S≤0.030％，Cr：0.012～0.03％，Ni：0.05～0.10％，Cu：0.09～0.15％，Ti：0.13～0.20％，As≤0.015％；余量为Fe。其能在喂线过程中可以顺畅穿过钢包上层的高温钢渣，并可进入到钢水深部熔化，其间不被烧损和氧化，使其脱氧、微合金化及强化处理效果稳定可靠。
【专利说明】一种用于钢水脱氧、微合金化的材料和制备方法及应用方 法
【技术领域】
[0001] 本发明属于钢铁冶金领域，具体地说，涉及一种用于钢水脱氧，微合金化及强化处 理的新材料新方法，更具体地说，涉及一种用于钢水脱氧、微合金化的材料和制备方法及应 用方法。
【背景技术】
[0002] 钢铁冶金方面，钢水脱氧需要加入相应的脱氧剂，其中金属铝及其铝合金是一类 重要的钢水脱氧剂。对一些钢种，铝及其铝合金在对钢水脱氧的同时还可以进行微合金化 及对钢质进行了强化作用。
[0003] 目前铝及铝合金是采用金属铝块、铝线和铝粒及铝铁、铝硅、铝猛等合金形式用于 钢水脱氧和微合金化。其突出缺点是损耗大，收得率波动大，导致使用成本很高，脱氧、微合 金化效果不稳定。其中用金属铝线进行脱氧是相对较好的工艺方法，但因其在穿过高温钢 渣层时烧损很大，以及在高温钢水中不能进入到钢液深部熔化，利用率不高又不稳定，仍然 不能解决高消耗和工艺控制不稳的问题。
[0004] 关于钢水脱氧的方法有很多，研发人员投入了大量的人力物力，例如中国专利号： 201310582160. 7,专利名称为：一种低铝中碳钢的低成本脱氧方法，该发明涉及一种低铝中 碳钢的低成本脱氧方法，属于冶金【技术领域】。该方法具体工艺步骤包括：1)在转炉吹炼过 程中，控制吹炼终点碳含量在0.08 %以上，控制终点钢水氧含量在0.04%以下；2)在转炉 出钢时加入硅、锰的铁合金和铝进行脱氧合金化，铝的加入量为〇. 3?lkg/t钢，硅、锰合金 的加入量按钢种要求；3)出钢结束后调运至LF精炼站，根据钢水脱氧情况，一次性补喂铝 线0?1. 5m/t钢，精炼过程微调成分和去除夹杂物，控制LF终点的铝含量在0. 015 %以内。 该方法的优点在于：提高转炉终点碳含量，脱氧用铝量减少；出钢加少量铝弱脱氧，精炼终 点钢水的铝含量较低，减少了脱氧用铝的消耗。其就是通过改变成分来减少铝的用量。
[0005] 再如：中国专利号：201210346111. 9,专利名称为：一种利于改善浇注的钢水复合 脱氧的方法，发明属于冶金炼钢工艺类，具体涉及一种利于改善浇注的钢水复合脱氧的方 法，该方法适用于齿轮钢、非调质钢和结构钢及高钛焊丝系列钢种的冶炼，即采用包芯线将 硅钡合金喂入钢水深处，完成钢水的复合脱氧，所述包芯线的芯线中的各组分所占重量百 分比分别是为：娃48%-58%、钡25%-32%,余量为铁。该发明的优点是：通过合金元素的 调整强化钢水脱氧效果，降低钢水脱氧铝合金的消耗；同时能显著提高钢液纯净度和改善 钢液质量，并有效促使钢液中的夹杂物聚集并上浮至渣中，也有利于确保多炉连浇生产的 顺利；提高了钢水洁净度、保证连铸工艺的顺行、提高连铸的连浇炉数、防止连铸水口堵塞、 节省脱氧铝的消耗
[0006] 以上两份专利代表了现在的研发方向是希望借助合金元素的调整强化钢水脱氧 效果，降低钢水脱氧铝合金的消耗，但是没注意到损耗最大的部分在于金属铝线进行脱氧 时，其穿过高温钢渣层时烧损很大，以及在高温钢水中不能进入到钢液深部熔化，利用率不 高又不稳定，这才是问题的关键。
【发明内容】
[0007] 1.要解决的问题
[0008] 要针对现有钢水脱氧时损耗最大的部分在于金属铝线进行脱氧时，其穿过高温钢 渣层时烧损很大，以及在高温钢水中不能进入到钢液深部熔化，利用率不高又不稳定，造成 铝及铝合金大量损耗的问题，本发明提供一种用于钢水脱氧、微合金化的材料和制备方法 及应用方法，其能在喂线过程中可以顺畅穿过钢包上层的高温钢渣，并可进入到钢水深部 熔化，其间不被烧损和氧化，使其脱氧、微合金化及强化处理效果稳定可靠。
[0009] 2.技术方案
[0010] 为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0011] 一种用于钢水脱氧、微合金化的材料，其包括内芯线和外包覆层，所述的内芯线的 成份和质量分数为：Fe :0· 20 ?3. 50%，Si :0· 10 ?2. 10%，P 彡· 0· 1%，S 彡 0· 1%，Cu : 0.08?0. 15%，Ti :0.09?0.2%，余量为A1 ;所述的外包覆层的成份为钢带，所述的钢 带的成份质量百分数为：C :0· 05 ?0· 10%，Si :0· 01 ?0· 03%，Μη :0· 22 ?0· 40%，A1 : 0· 03 ?0· 08%，Ρ 彡 0· 020%，S 彡 0· 030%，Cr :0· 012 ?0· 03%，Ni :0· 05 ?0· 10%，Cu : 0· 09 ?0· 15%，Ti :0· 13 ?0· 20%，As 彡 0· 015% ;余量为 Fe。
[0012] 优选地，所述的内芯线的直径为0 6-28mm;所述的外包覆层的内径等于内芯线的 直径，厚度为〇· 20?0· 45mm。
[0013] 优选地，所述的内芯线的成份和质量分数为：Fe :0. 27%，Si :0. 16%，P彡.0. 1%， S :彡0. 1%，Cu :0. 10%，Ti :0. 11%，余量为A1 ;所述的外包覆层的成份为钢带，所述的 钢带的成份质量百分数为：C :0· 07%，Si :0· 03%，Μη :0· 28%，A1 :0· 05%，P 彡 0· 020%， S 彡 0· 030%，Cr :0· 02%，Ni :0· 05%，Cu :0· 12%，Ti :0· 15%，As :0· 008% ;余量为 Fe ;所 述的内芯线的直径为<2 14mm ;所述的外包覆层的内径等于内芯线的直径，厚度为0. 29mm。
[0014] 一种用于钢水脱氧、微合金化材料的制备方法，其步骤为：
[0015] (1)制备内芯线和外包覆层，所述的内芯线的成份和质量分数为：Fe :0.20? 3. 50%，Si :0· 10 ?2· 10%，P 彡 0· 1%，S :彡 0· l%，Cu :0· 08 ?0· 15%，Ti :0· 09 ?0· 2%， 余量为A1 ;内芯线的直径为0 6-28mm ;
[0016] 内芯线制造
[0017] A原料熔化，选择铝块，铝块的成分为：Fe :0. 20?3. 50%，Si :0. 10?2. 10%， P彡.0· 1%，S彡0· 1%，Cu :0· 08?0· 15%，Ti :0· 09?0· 2% ;在熔化炉中熔化，加热到 680-700°C，每吨铝块中添加1?3kg的Na3AlF6 ;
[0018] B成分净化，在熔化的铝液中加入熔剂，每吨铝液中加入2?4 kg的熔剂，所述的 溶剂为成分及质量百分比为：45%的NaCl、40%的KC1、15%的MgCl2。
[0019] C熔铸，将步骤B中的液态铝液浇注在未用的模具内，得到铝棒；
[0020] D制丝，将铝棒用未用的铝丝轧制机组加工成型合适的铝丝0 6?28mm
[0021] (2)制备外包覆层用的钢带，所述的钢带的成份质量百分数为：C :0.05?0. 10%， Si :0· 01 ?0· 03%，Mn :0· 22 ?0· 40%，A1 :0· 03 ?0· 08%，P 彡 0· 020%，S 彡 0· 030%，Cr : 0.012?0.03%，Ni:0.05?0.10%，Cu:0.09?0.15%，Ti:0.13?0.20%，As<0.015% ; 余量为Fe ;所述的外包覆层的内径等于内芯线的直径，厚度为0. 20?0. 45mm ;
[0022] (3)包覆，将步骤⑵中得到的钢带包覆到步骤⑴中得到的内芯线上，包覆的工 艺是矫直内芯线并压接到钢带上，再送入包芯线机组上进行包覆。
[0023] -种用于钢水脱氧、微合金化材料的使用方法，将本发明的钢水脱氧、微合金化材 料在出钢完毕或在钢水吹氩站或在钢包精炼站，用喂线机在钢水温度1590?1670°C范围 以100?170m/min喂线速度插入到钢水中。
[0024] 3.有益效果
[0025] 相比于现有技术，本发明的有益效果为：
[0026] (1)本发明金属铝丝包芯线因能在铝丝外表层包覆一层钢带，在喂线过程中可以 顺畅穿过钢包上层的高温钢渣，并可进入到钢水深部熔化，其间不被烧损和氧化，使其脱 氧、微合金化及强化处理效果稳定可靠，内芯线的成份和质量分数为：Fe :0. 20?3. 50%， Si :0· 10 ?2· 10%，P 彡· 0· 1%，S 彡 0· l%，Cu :0· 08 ?0· 15%，Ti :0· 09 ?0· 2%，余量为 A1，其能用于钢水脱氧、微合金化；外包覆层的成份为钢带，钢带的成份质量百分数为：C: 0· 05 ?0· 10%，Si :0· 01 ?0· 03%，Mn :0· 22 ?0· 40%，A1 :0· 03 ?0· 08%，P 彡 0· 020%， S 彡 0· 030 %，Cr :0· 012 ?0· 03 %，Ni :0· 05 ?0· 10 %，Cu :0· 09 ?0· 15 %，Ti :0· 13 ? 0. 20%，As彡0. 015% ;余量为Fe，能确保喂线过程中可以顺畅穿过钢包上层的高温钢渣， 并可进入到钢水深部熔化，其间不被烧损和氧化；
[0027] (2)本发明金属铝丝包芯线的铝丝直径为0 6-28mm，可调节，包覆在铝丝外层的 钢带厚度为〇. 20?0. 45mm，能以适应不同工艺状况的要求，可做到对钢水脱氧、微合金化 的精准控制；
[0028] (3)本发明可使金属铝材料在钢水脱氧、微合金化过程中的利用率提高50? 70 %，其相应的使用成本可以降低40?50% ;
[0029] (4)本发明替代铝合金类材料用于钢水脱氧、微合金化过程中不仅降低成本，而且 几乎不带任何杂质，对钢水净化程度明显提高；
[0030] (5)本发明用于钢水脱氧、微合金化材料的制备方法，熔化炉中熔化，加热到 680-700°C，每吨铝块中添加1?3kg的Na 3AlF6，能最大的减少损耗，节约原料；
[0031] (6)本发明成分净化是在熔化的铝液中加入熔剂，每吨铝液中加入2?4kg的熔 剂，所述的溶剂为成分及质量百分比为：45 %的NaCl、40 %的KC1、15 %的MgCl2，能排除有 吾杂质；
[0032] (7)本发明的钢水脱氧、微合金化材料在出钢完毕或在钢水吹氩站或在钢包精炼 站，用喂线机在钢水温度1590?1670°C范围以100?170m/min喂线速度插入到钢水中，能 最大化的减少投加过程中的损耗，节约材料。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。
[0034] 实施例1
[0035] -种用于钢水脱氧、微合金化材料的制备方法，其步骤为：
[0036] (1)制备内芯线和外包覆层，所述的内芯线的成份和质量分数为：Fe :0. 250%， Si :2. 10%，P 彡 0· 1%，S :彡 0· 1%，Cu :0· 11%，Ti :0· 14%，余量为 A1 ;
[0037] 内芯线制造
[0038] A原料熔化，选择铝块，铝块的成分为：Fe :0. 250%，Si :2. 10%，P彡0. 1%，S : 彡0. l%，Cu :0. ll%，Ti :0. 14%，在熔化炉中熔化，加热到680-700°C，每吨铝块中添加2kg 的 Na3AlF6 ;
[0039] B成分净化，在熔化的铝液中加入熔剂，每吨铝液中加入3kg的熔剂，所述的溶剂 为成分及质量百分比为：45%的NaCl、40%的KC1、15%的MgCl 2。
[0040] C熔铸，将步骤B中的液态铝液浇注在未用的模具内，得到铝棒；
[0041] D制丝，将铝棒用未用的铝丝轧制机组加工成型合适的铝丝<2 14mm
[0042] (2)制备外包覆层用的钢带，所述的钢带的成份质量百分数为：C:0.06%，Si : 0. 02%, Μη ：0. 31%, A1 ：0. 05%, Ρ ^ 0. 020%, S ^ 0. 030%, Cr ：0. 019%, Ni ：0. 07%, Cu ： 0. 11%，Ti :0. 15%，As彡0. 015% ;余量为Fe ;所述的外包覆层的内径等于内芯线的直径， 厚度为〇· 30 mm ;
[0043] (3)包覆，将步骤⑵中得到的钢带包覆到步骤⑴中得到的内芯线上，包覆的工 艺是矫直内芯线并压接到钢带上，再送入包芯线机组上进行包覆，得到一种用于钢水脱氧、 微合金化的材料。
[0044] 上述钢水脱氧、微合金化材料的使用方法，将本发明的钢水脱氧、微合金化材料 在出钢完毕或在钢水吹氩站或在钢包精炼站，用喂线机在钢水温度1590?1670°C范围以 100?170m/min喂线速度插入到钢水中。
[0045] 本实施例采用公称容量120吨钢水包，钢水平均氧含量[0]87ppm，使用本发明的 用于钢水脱氧、微合金化的材料包芯线进行脱氧，在脱氧过程中用喂线机直接将金属铝丝 包芯线喂入钢水，喂线速度130?170m/min，钢中氧降至[0] :16ppm，钢中酸溶错为Als : 0.059%。和正常情况相比，铝的利用率提高了 52%，成本降低了 43%。
[0046] 实施例2
[0047] 一种用于钢水脱氧、微合金化材料的制备方法，其步骤为：
[0048] (1)制备内芯线和外包覆层，所述的内芯线的成份和质量分数为：Fe :0. 20%，Si : 0· 10%，P 彡 0· 1%，S :彡 0· 1%，Cu :0· 08%，Ti :0· 2%，余量为 A1 ;
[0049] 内芯线制造
[0050] A原料熔化，选择铝块，铝块的成分为：Fe :0. 20%，Si :0. 10%，P彡0. 1%，S : < 0. 1 %，Cu :0. 08%，Ti :0. 2%，余量为A1 ;在熔化炉中熔化，加热到680-700°C，每吨铝块 中添加3kg的Na3AlF6 ;
[0051] B成分净化，在熔化的铝液中加入熔剂，每吨铝液中加入4kg的熔剂，所述的溶剂 为成分及质量百分比为：45%的NaCl、40%的KC1、15%的MgCl 2。
[0052] C熔铸，将步骤B中的液态铝液浇注在未用的模具内，得到铝棒；
[0053] D制丝，将铝棒用未用的铝丝轧制机组加工成型合适的铝丝0 6mm
[0054] (2)制备外包覆层用的钢带，所述的钢带的成份质量百分数为：C:0. 10%，Si: 0. 01%, Μη ：0. 40%, A1 ：0. 03%, P ^ 0. 020%, S ^ 0. 030%, Cr ：0. 03%, Ni ：0. 05%, Cu ： 0. 15%，Ti :0. 13%，As彡0.015% ;余量为Fe ;所述的外包覆层的内径等于内芯线的直径， 厚度为〇· 45mm ;
[0055] (3)包覆，将步骤⑵中得到的钢带包覆到步骤⑴中得到的内芯线上，包覆的工 艺是矫直内芯线并压接到钢带上，再送入包芯线机组上进行包覆。
[0056] 公称容量60吨钢水包，钢水平均氧含量[0] :66ppm,使用本发明的用于钢水脱氧、 微合金化的材料包芯线进行脱氧，在脱氧过程中用喂线机直接将金属铝丝包芯线喂入钢 水，用喂线机在钢水温度1590?1670°C范围的喂线速度90?140m/min，钢中氧降至[0]: 12ppm，钢中酸溶铝为Als :0. 067 %，和正常情况相比，铝的利用率提高68 %，成本降低了 51%。
[0057] 实施例3
[0058] -种用于钢水脱氧、微合金化材料的制备方法，其步骤为：
[0059] (1)制备内芯线和外包覆层，所述的内芯线的成份和质量分数为：Fe :3. 50%，Si : 0· 16%，P 彡 0· 1%，S :彡 0· 1%，Cu :0· 15%，Ti :0.09%，余量为 A1 ;内芯线的直径为0 28mm ；
[0060] 内芯线制造
[0061] A原料熔化，选择铝块，铝块的成分为：Fe :3. 50%，Si :0. 16%，P < 0. 1%，S : <0.1%，（：11:0.15%，11:0.09%，余量为八1 ;在熔化炉中熔化，加热到680-7001：，每吨铝 块中添加 lkg的Na3AlF6 ;
[0062] B成分净化，在熔化的铝液中加入熔剂，每吨铝液中加入2kg的熔剂，所述的溶剂 为成分及质量百分比为：45%的NaCl、40%的KC1、15%的MgCl 2。
[0063] C熔铸，将步骤B中的液态铝液浇注在未用的模具内，得到铝棒；
[0064] D制丝，将铝棒用未用的铝丝轧制机组加工成型合适的铝丝0 28mm
[0065] (2)制备外包覆层用的钢带，所述的钢带的成份质量百分数为：C:0.05%，Si : 0. 03%, Μη ：0. 22%, A1 ：0. 08%, P ^ 0. 020%, S ^ 0. 030%, Cr ：0. 012%, Ni ：0. 10%, Cu ： 0. 09%，Ti :0. 20%，As彡0. 015% ;余量为Fe ;所述的外包覆层的内径等于内芯线的直径， 厚度为0· 20mm ;
[0066] (3)包覆，将步骤⑵中得到的钢带包覆到步骤⑴中得到的内芯线上，包覆的工 艺是矫直内芯线并压接到钢带上，再送入包芯线机组上进行包覆。
[0067] 公称容量180吨钢水包，钢水平均氧含量[0]87ppm,使用本发明的用于钢水脱氧、 微合金化的材料包芯线进行脱氧，用喂线机在钢水温度1590?1670°C范围以130?170m/ min喂线速度插入到钢水中，钢中氧降至[0] :16ppm，钢中酸溶铝为Als:0. 059%。和正常 情况相比，铝的利用率提高了 53%，成本降低了 45%。
【权利要求】
1. 一种用于钢水脱氧、微合金化的材料，其特征在于：其包括内芯线和外包覆层，所 述的内芯线的成份和质量分数为：Fe :0· 20?3. 50%，Si :0· 10?2. 10%，P彡·0· 1%， S彡0· l%，Cu:0.08?0· 15%，Ti :0.09?0.2%，余量为A1 ;所述的外包覆层的成份为钢 带，所述的钢带的成份质量百分数为：C :0. 05?0. 10%，Si :0. 01?0. 03%，Μη :0. 22? 0· 40%，Α1 :0· 03 ?0· 08%，Ρ 彡 0· 020%，S 彡 0· 030%，Cr :0· 012 ?0· 03%，Ni :0· 05 ? 0· 10%，Cu :0· 09 ?0· 15%，Ti :0· 13 ?0· 20%，As 彡 0· 015% ;余量为 Fe。
2. 根据权利要求1所述的一种用于钢水脱氧、微合金化的材料，其特征在于：所述 的内芯线的直径为0 6-28mm ;所述的外包覆层的内径等于内芯线的直径，厚度为0. 20? 0. 45mm η
3. 根据权利要求1所述的一种用于钢水脱氧、微合金化的材料，其特征在于：所述的内 芯线的成份和质量分数为：Fe :0· 27%，Si :0· 16%，Ρ 彡· (λ 1%，S :彡（λ 1%，Cu :0· 10%， Ti :0. 11%，余量为A1 ;所述的外包覆层的成份为钢带，所述的钢带的成份质量百分数为： C ：0. 07%,Si ：0. 03%,Μη ：0. 28%,A1 ：0. 05%,P ^ 0. 020%,S ^ 0. 030%,Cr ：0. 02%,Ni ： 0· 05%，Cu :0· 12%，Ti :0· 15%，As :0· 008% ;余量为 Fe ;所述的内芯线的直径为 <2 14mm ; 所述的外包覆层的内径等于内芯线的直径，厚度为0. 29_。
4. 一种用于钢水脱氧、微合金化材料的制备方法，其步骤为： (1)制备内芯线和外包覆层，所述的内芯线的成份和质量分数为：Fe :0. 20?3. 50%， Si :0· 10 ?2· 10%，P 彡 0· 1%，S :彡 0· l%，Cu :0· 08 ?0· 15%，Ti :0· 09 ?0· 2%，余量为 A1 ;内芯线的直径为0 6-28mm; 内芯线制造 A原料熔化，选择铝块，铝块的成分为：Fe :0. 20?3. 50 %，Si :0. 10?2. 10 %， P彡· 0· 1%，S彡0· 1%，Cu :0· 08?0· 15%，Ti :0· 09?0· 2% ;在熔化炉中熔化，加热到 680-700°C，每吨铝块中添加1?3kg的Na3AlF6 ; B成分净化，在熔化的铝液中加入熔剂，每吨铝液中加入2?4kg的熔剂，所述的溶剂为 成分及质量百分比为：45%的NaCl、40%的KC1、15%的MgCl2。 C熔铸，将步骤B中的液态铝液浇注在专用的模具内，得到铝棒； D制丝，将铝棒用铝丝轧制机组加工成型合适的铝丝0 6?28mm ⑵制备外包覆层用的钢带，所述的钢带的成份质量百分数为：C :0. 05?0. 10%，Si : 0· 01 ?0· 03%，Μη :0· 22 ?0· 40%，A1 :0· 03 ?0· 08%，P 彡 0· 020%，S 彡 0· 030%，Cr : 0.012?0.03%，Ni:0.05?0.10%，Cu:0.09?0.15%，Ti:0.13?0.20%，As<0.015% ; 余量为Fe ;所述的外包覆层的内径等于内芯线的直径，厚度为0. 20?0. 45mm ; (3)包覆，将步骤（2)中得到的钢带包覆到步骤（1)中得到的内芯线上，包覆的工艺是 矫直内芯线并压接到钢带上，再送入包芯线机组上进行包覆。
5. -种用于钢水脱氧、微合金化材料的使用方法，其特征在于：将本发明的钢水脱氧、 微合金化材料在出钢完毕或在钢水吹氩站或在钢包精炼站，用喂线机在钢水温度1590? 1670°C范围以100?170m/min喂线速度插入到钢水中。
【文档编号】C21C7/06GK104152631SQ201410409612
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月19日 优先权日:2014年8月19日
【发明者】陈来祥 申请人:马鞍山中科冶金材料科技有限公司