[发明专利]一种实心金属钙、硅铁、镁稀土合金复合包芯线

说明书

技术领域

本发明涉及一种合金粉包芯线。

背景技术

我国钢铁产业正处于历史上最高峰时期，未来几年内，预计我国年钢产量将达到18亿吨，包芯线市场将达到50亿元以上。根据国际钢铁协会统计，2011年世界各国的钢产总量达到16亿吨，增幅15%；而中国以7亿吨的产量蝉联世界第一，另外，随着科学技术的不断进步，各种工程结构设计日益趋向高参数、轻量化及大型化，对钢铁材料性能的要求强度更高、韧性更优良，包芯线喂线处理技术对此起着不可缺少非常重要的作用。

获得更高纯净度、更高均匀性的产品是目前钢铁生产和研究的热点，也是冶金技术的发展方向。就目前的生产技术条件，钢中杂质元素含量的控制已经达到较高水平(钢中杂质总量:S+P+N+H+T•O≤100×10-6)，而随着钢水中杂质元素含量的进一步降低，钢中夹杂物对钢铁产品产生的不良影响作用就更加明显，因此，根据产品的不同质量要求来控制和改善钢中夹杂物的性状就显得尤为重要。

最为典型、应用最为广泛的夹杂物变性处理技术是铝脱氧钢的钙处理。钙处理可以将钢中Al2O3 夹杂转变成低熔点的复合氧化物，有利于其聚合长大从钢水中排除，不仅可以防止水口冻结，而且可以减少钢中氧化物夹杂的数量；同时，滞留在钢中的夹杂物其形状几乎为圆形并无规则地分布于钢中，可以减轻对钢性能的危害。但是钙处理存在的问题是：虽然钢中氧化物夹杂的数量可以大幅度减少，但残留下来的夹杂物往往尺寸比较大，由于CaO •Al2O3夹杂物不易变形，轧制过程中会在夹杂物周围沿变形方向形成微裂纹、空洞，导致钢的一系列性能的恶化。特别是那些对于疲劳性能有苛刻要求的钢种，在生产中则不允许采用钙处理。对于更高质量要求的纯净钢产品，寻找新的夹杂物变性手段，以减轻和消除铝脱氧钢中夹杂物所造成的危害，已经成为钢铁产品生产中一个迫切需要解决的问题。

在炼钢温度下镁不仅与氧和硫具有极好的亲和力，而且还具有极强的对夹杂物形态与尺寸的控制能力。对于铝脱氧钢，镁处理在进一步降低钢中的溶解氧的同时，可以将钢中的Al2O3夹杂变为高熔点的MgO •Al2O3，由于其在钢水中以固态存在，没有聚合长大的过程，因此，其氧化物夹杂的尺寸可以非常细小，弥散分布于钢中。研究表明钢中存在的MgO•Al2O3夹杂尺寸可以控制在5μm以内，对钢的力学性能基本没有负面影响。同样，钢中加镁在进一步降低硫含量的同时，使钢中硫化物以细小的MgS或MgS-MnS的形式存在，减轻因MnS夹杂对钢性能带来的影响。

虽然对钢水采用镁处理的优点非常突出，但是，由于镁元素自身特点（低熔点，650℃；低沸点，1080℃；高的蒸气压，炼钢温度1600℃时大于2.0Mpa），在没有有效的镁加入方法之前，在炼钢生产过程中，对钢水进行镁处理还存在很大困难。

钙处理是目前特殊钢冶炼的必需工艺，钢水钙处理是以喷射冶金方法或喂线法将金属钙或合金加入钢液深部，达到脱氧、脱硫、使非金属夹杂变性等冶金效果的炉外精练技术。由于金属钙的熔点低（838℃），沸点也低（1450℃），在钢液中的溶解度很小（当1600℃、钙蒸汽压为0.186MPa时为0.03%），钙的密度也很小（1.55g/cm³），加入钢液中极易上浮到钢渣表面上与空气中的氧及渣液中的氧化物反应而烧损掉。故一般使用含金属钙的包芯线如CaSi包芯线（Ca28%～32%）或cafe包芯线（Ca约30%,Fe约70%），且处理时要尽量加到金属液深部，利用金属液的静压，使钙在变成钙气泡之前即与钢中的氧、硫等起反应，不至于一加进去就变成钙气泡上浮损失掉。尽管如此，金属钙的收得率仍仅有7～18%左右，大量的金属钙都无谓浪费了。经过大量的研究发现，由粉剂（硅钙粉或金属钙、铁粉）组成的包芯线进入钢包后，在高温的作用下已经软化，即使较高的喂线速度，包芯线也无法穿透高温钢水进入深部，大多位于钢水的上部,很容易形成钙气泡上浮到钢渣表面而烧损掉。

发明内容

本发明的目的是提供一种实心金属钙、硅铁、镁稀土合金复合包芯线，通过采用包芯线的方法来加入到微合金化钢中可以使钙、镁处理过程平稳并获得较高吸收率，使目前面临的问题得到较好解决。并且，保存时间更长，收得率更加稳定的优点，具有显著的经济效益。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：