一种硅钙合金冶金材料制造技术

本发明专利技术提供一种硅钙合金冶金材料，其质量百分比组成为：纳米ＴｉＯ↓［２］：２～１０％，硅钙合金：９０～９８％，其中ＴｉＯ↓［２］为粉末状态，硅钙合金为合金颗粒形式。本发明专利技术还提供该硅钙合金冶金材料在冶金工业中的应用。本材料使用于炼钢，特别是针对氧化物冶金所对应的炼钢过程，用于对钢中的夹杂物形态进行控制，其用量为０．０７－０．５０公斤／吨钢。该硅钙合金既能够通过钙处理使夹杂物球化改善横向性能，也能够通过钙和钢液中氧化铝夹杂物反应形成低熔点夹杂物，从而减少甚至消除脆性的氧化铝夹杂物，改善钢材的冲击性能。

Calcium silicon alloy metallurgical material

The invention provides a silicon calcium alloy metallurgy material, the mass percentage is composed of nano TiO: 2: 2 ~ 10%, 90 ~ 98%, CASI: TiO: 2 for powder, calcium alloy to form alloy particles. The invention also provides the application of the calcium silicon alloy metallurgical material in the metallurgical industry. The materials used in steelmaking, especially the steelmaking process corresponded to oxide metallurgy, which is used to control the morphology of inclusions in steel, the amount of 0.07 to 0.50 kg / ton. The Si Ca alloy can make inclusions spheroidizing improving lateral performance by calcium treatment, but also to the formation of low melting point inclusions by the reaction of calcium and alumina inclusions in molten steel, so as to reduce or even eliminate the brittleness of alumina inclusions, improve the impact resistance of steel.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冶金材料，.具体地说，本专利技术涉及一种新型硅药合金。
技术介绍
过去二十多年来，冶金界发现某些细小弥散的氧化物颗粒可以显著改善钢材的某 些性能，典型的例子是氧化物冶金技术，这一技术为日本的研究人员首创并应用到钢铁生产中。其基本的原理是在钢中形成细小弥散的TiO, =1.5或者2)氧化物颗粒， 这些颗粒在焊接热循环过程中将成为新相的析出核心，在奥氏体晶粒内部诱发出针状 铁素体组织，这种针状铁素体组织可以大幅度提高钢材焊接热影响区的冲击韧性。这 一技术首先在日本的一些高强度的结构钢如管线钢、大线能量焊接用钢等品种上得到 应用，在这些钢中，11的含量在0.01-0.02%，其中大部分形成了氧化物和氮化物，少 部分固溶在钢中，氮化物和氧化物对于改善钢的性能钢有非常重要的效果，氧化物的 效果更好，且钢中的氧化钛数量越多，效果越显著。为了得到细小弥散的氧化钛夹杂物颗粒，需要在炼钢过程中实施夹杂物控制技术， 即通过特定的合金对钢水进行脱氧，使钢中形成合适种类的夹杂物并抑制其它夹杂物 的形成。目前采用的方法是用Ti脱氧，使之形成钛的氧化物并留存下来，日本的钢厂 专利技术了这项技术并应用到管线钢等厚板产品的生产上。对于结构钢厚板，氧化物冶金 技术可以通过夹杂物来控制钢材组织来提高焊接热影响区冲击韧性。要保障钢板的低温冲击性能，钢板含硫量应很低，或使钢中的硫化物球化，此外， 钢中需要有尽可能低的氧化铝夹杂物含量。常规的办法是采用硅钙合金处理，硅钙合 金是一种较为理想的复合脱氧剂、脱硫剂，被应用于优质钢、低碳钢、不锈钢等钢种 和镍基合金、钛基合金等特殊合金的生产当中，并适合作转炉炼钢用的增温剂，还可 用作铸铁的孕育剂和球墨铸铁生产中的添加剂。硅钙合金是由元素硅、钙和铁组成的 三元合金，主要有块状和粉状两种物理状态，含Ca量一般在24-31。/。之间，含Si量在 55-65%之间。通过向钢中添加钙和硅的合金， 一方面使钢中的氧化铝形成低熔点的铝酸钙夹杂物排出钢液进入渣中，另一方面使钢中的硫化物球化。但是，由于钙是一种非常活泼的元素，加入钙可以将钢中的氧化钛还原出来，即 变成氧化钙和金属钛，反应式如下式(1):3[Ca] + (Ti203) == 3 (Ca0) + 2[Ti] (1) 这和氧化物冶金技术需要获得尽可能多的氧化钛夹杂物的目标相矛盾。所以，日 本的钢厂在实施氧化物冶金技术时，不进行钙处理，而代之以将钢中硫含量控制在 0.0010wt。/。以下，同时在炼钢连铸过程中尽可能去除氧化铝夹杂物。但世界上只有很少 的钢厂能够达到这样苛刻的条件。在这种情况下，在实施氧化物冶金过程中，为保障 钢板的最终使用性能，必须对钢进行钙处理，同时设法维持钢中有用夹杂物的浓度在 合理的水平。因此，本专利技术的目的在于提供一种新型硅钙合金，以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种硅钙合金冶金材料，其特征在于，其质量百分比组成为:纳米Ti02 2 10%硅钙合金 90 98% 其中Ti02为粉末状态，硅钙合金为合金颗粒形式。 所述硅钙合金含有药 15 35%硅 30 60%添加成分 0.5 12% 其余为不可避免的杂质。所述添加成分选自Ti、 Si、 Al、 Ba、 Mg、 Fe中的一种或几种。所述杂质少于8%。所述TiO2的细度《50纳米。所述硅钙合金混合均匀，无大于6毫米颗粒。本专利技术还提供该硅钙合金冶金材料在冶金工业中的应用。本专利技术的主要思想基于以下两个方面1、通过改变反应式(1)左右两边反应物 的浓度(活度)使反应不能向右进行；2、通过混合粉末向钢水中引入更多的Ti02颗粒， 使钢液在完成钙处理的同时不影响钢中有用夹杂物Ti203的数量和分布。后者的原理基 于以下反应2( Ti02 ) == ( Ti203 ) + [ 0 ] (2) 因为反应最先在混合粉末和钢水界面间发生，在界面邻近区域富含钙和Ti02/ Ti203，此时钙将主要参与两个反应，其一如常规钙处理那样使硫化物球化，其二则是 和界面附近的Ti(VTi203发生反应，因为在进行喂线处理时，混合粉末和钢水邻近区域 Ti02/Ti203的浓度大大高于钢水中Ti203的平均浓度，故大部分^消耗在和混合粉末中 Ti(VTi203的反应。相应地，和钢水中已经存在的11203反应的|15减少，即降低了反应(l) 朝右发生的可能性。在通常情况下，由于Ti02颗粒与钢液之间界面不浸润，纳米Ti02颗粒非常容易上 浮进入渣中或者团聚成大颗粒最终上浮进入渣中，因此采用其它方法直接向钢液中加 入的Ti02粉末几乎难以在钢液中停留。而根据本专利技术，由于混合粉末中少量界面活性 元素如Ti、 Si、 Al、 Ba或者Mg的存在，以及反应界面因放热反应所形成的短时间局 部高温，改变了 Ti02颗粒和钢水之间的界面行为，阻碍了纳米Ti02颗粒在钢水中的上 浮和团聚过程，大量的纳米Ti02颗粒通过反应式(2)所示的还原反应以TiA的形式 进入钢液中，最终停留在钢液内部。该硅钙合金可以直接加入钢液中，但优选的是通过钢壳包裹起来制成包芯线，采 用钢带将混合均匀的粉末合金包裹起来，外径为12 — 20毫米，内部混合粉末包裹致密， 以保证操作更简单、合金收得率更稳定。本包芯线材料用于炼钢过程的钙处理。在钢 水的成分和温度调整完毕后，向钢水中直接添加这种材料或者通过喂丝机直接向钢水 中连续喂入，(除钢壳以外)材料的加入数量为0.07 — 0.50公斤/吨钢。有益效果1、本专利技术所采用的冶金材料的功能完全涵盖原有硅钙合金的作用。既能够通过钙 处理使夹杂物球化，改善横向性能，也能够通过钙和钢液中氧化铝夹杂物反应形成低 熔点夹杂物，从而减少甚至消除脆性的氧化铝夹杂物，改善钢材的冲击性能。2、当特定过程需要将钢中的夹杂物控制为以氧化钛为主时，采用本专利技术所述的冶5金材料，不会发生前述的公式(1)中的反应，钢中原有的氧化钛的数量和种类不会有 明显变化。从而保障特定夹杂物的冶金功能的完成。具体实施例方式以下用实施例结合附图对本专利技术作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本专利技术最 佳实施方式的描述，并不对本专利技术的范围有任何限制。实施例h按一定重量比将下述三种材料通过混料机混合均匀粒度为-325目(45微米以下) 的Ti02粉末、硅钙合金粉末、一325目铁粉，最终混合物中含Ti02粉末9%，含22 %的钙，57%的硅，1%的铝，以及6%铁，然后通过机器设备包裹成包芯线材料，外 径为16毫米。在真空感应炉内将钢水熔化和脱氧，然后调整成分，钢水成分范围及目标如表l。 事后分析证实钢液中形成了以氧化钛为主的夹杂物，在温度保持在1550—157(TC范围 时，取合适长度的包芯线材料使其加入量为0.3公斤/吨钢插入钢液中熔化后出钢，浇 注成锭，钢锭经锻造和热轧生产成18mm钢板，在钢板上取样作夹杂物分析和力学性能 分析，部分试样采用Gleeble热模拟机模拟焊接后作低温冲击测试，最后分析邻近断 口区域焊接热影响区组织。表l钢水成分范围<table>table see original document page 6</column></row><table>作为对比，对比试验钢的成本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种硅钙合金冶金材料，其特征在于，其质量百分比组成为：　纳米ＴｉＯ↓［２］　２～１０％　硅钙合金　９０～９８％　所述ＴｉＯ↓［２］为粉末状态，所述硅钙合金为合金颗粒形式。

【技术特征摘要】
1、一种硅钙合金冶金材料，其特征在于，其质量百分比组成为纳米TiO22～10％硅钙合金90～98％所述TiO2为粉末状态，所述硅钙合金为合金颗粒形式。2、 如权利要求1所述的硅钙合金冶金材料，其特征在于，所述硅钙合金含有钙 15 35%硅 30 60%添加成分 0.5 12% 其余为不可避免的杂质。3、 如权利要求2所述的硅钙合金冶金材料，其特征在于，所述添加成分...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑庆，沈建国，陈兆平，刘自立，
申请(专利权)人：宝山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]