[发明专利]一种预测焊丝钢中TiN夹杂物析出的方法和焊丝钢生产工艺

说明书

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，一种预测焊丝钢中TiN夹杂物析出的方法，包括收集钢种成分；计算钢液1873K时，Ti、N的活度系数；根据启普曼‑科里甘公式及准正规溶液理论计算在不同温度下的Ti、N的活度系数；基于Wagner模型,依据钢液成分计算出TiN的析出热力学条件；根据计算出的温度与钢液的液相线温度T液进行比较，判断是否会析出TiN。该方法首先收集目标钢种的成分，然后通过计算得到钢液中TiN的析出条件，建立焊丝钢冶炼过程中TiN夹杂物析出的数学模型，最后对析出进行预测。本发明提供的焊丝钢冶炼过程中TiN夹杂物析出的预测方法，为控制钢中TiN的析出和提高钢水质量提供了理论指导。本发明还提出一种焊丝钢生产工艺。

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，尤其涉及一种预测焊丝钢中TiN夹杂物析出的方法。

背景技术

含适量钛元素的焊丝钢具有优良的熔敷性和低飞溅性，在焊接过程中可以实现能量的高效转换。在生产过程中，钢液中的Ti与N结合生成TiN，TiN具有固氮、提高焊缝金属抗氮气孔能力的效果，同时起到细化晶粒的作用，对改善焊丝钢的使用性能有着积极效果。含钛焊丝钢在航空航天、军工产业、石油化工等领域得到广泛的应用，随着国家对基础建设和国防事业的大力投入，含钛焊丝钢的市场需求也在逐年扩大。

在一定温度下，当钢液中的钛氮积超过临界值时，就会析出固体的TiN，钢液中产生的固态TiN具有聚集长大的倾向，容易成为颗粒较大并带有棱角的TiN夹杂。此类夹杂物的熔点高达2950℃，远高于炼钢温度，一旦析出，无法在钢液中熔化，严重影响钢液的流动性。在浇铸的过程中，固体TiN容易造成水口结瘤，影响生产效率。产品中含有TiN夹杂物，钢基体的连续性会遭到破坏，降低钢的强度、塑性等力学性能，严重影响焊丝钢的服役安全。为了避免此类情况的产生，就需要在生产过程中对TiN进行严格控制。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种预测焊丝钢中TiN夹杂物析出的方法，预测焊丝钢冶炼过程中TiN的析出情况，优化了焊丝钢的生产工艺，提高了钢水的洁净度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

在第一个技术方案中，一种预测焊丝钢中TiN夹杂物析出的方法，包括以下步骤：

步骤1：收集钢种成分；

步骤2：计算钢液1873K时，Ti、N的活度系数；

步骤3：根据启普曼-科里甘公式及准正规溶液理论计算在不同温度下的Ti、N的活度系数；

步骤4：基于Wagner模型,依据钢液成分计算出TiN的析出热力学条件；

步骤5：根据计算出的温度与钢液的液相线温度T液进行比较，判断是否会析出TiN。

在第一个技术方案中，作为优选的，在步骤2中，计算钢液1873K时Ti、N的活度系数；

a_[M]＝[％M]f_[M]；

式中，[％M]表示元素M基于质量1％标准的浓度；f[M]表示元素M的活度系数；表示元素j对元素i的相互作用系数；M表示元素Ti或N，[M]表示元素M溶解在钢液中。

在第一个技术方案中，作为优选的，在步骤3中，根据启普曼-科里甘公式及准正规溶液理论计算不同温度下的Ti、N活度系数，

在第一个技术方案中，作为优选的，在步骤4中，依据钢液成分计算TiN析出的热力学条件，根据热力学平衡状态对TiN析出的临界温度进行计算，热力学公式如下所示：

[Ti]+[N]＝TiN_(s)；