[发明专利]一种大尺寸非金属夹杂物的制备方法及其应用

说明书

本发明提供的一种大尺寸非金属夹杂物的制备方法及其应用，涉及钢铁冶炼领域；其方法包括：1）以分析纯的粉末状非金属夹杂物产品测定其半球点温度和流淌温度；2）获取至少由两种核心成分组成的、制备非金属夹杂物的预处理样品粉末；3）对预处理样品粉末进行真空熔炼；4）保温结束后熔炼产物高真空随炉冷却，获得大尺寸非金属夹杂物；本发明采用分析纯组分结合真空炉熔炼工艺制备出与实际钢中非金属夹杂物化学成分一致性的厘米级大尺寸非金属夹杂物，解决钢材中的非金属夹杂物尺寸小而无法进行常规理化性能检测的技术问题。

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼技术领域，具体涉及一种大尺寸非金属夹杂物的制备方法及其应用。

背景技术

钢铁冶炼过程中，采用的保护渣、耐火材料、钢水中的非金属反应产物会卷入钢液，形成非金属夹杂物；钢中的非金属夹杂物会降低钢材的延展性，恶化钢材的机械性能。为了降低非金属夹杂物对钢材冶炼和轧制工艺的影响，需要对不同种类的非金属夹杂物的理化性能进行检测分析，从而制定合理的冶炼、轧制工艺。然而，由于在钢水和钢材中检测到的非金属夹杂物尺寸非常细小，基本都在几十个微米以下；如果要获得这些微米级夹杂物的理化性能，用目前的分析仪器和检测技术难以实现，因为目前理化分析技术需要夹杂物的样品尺寸至少达到毫米级，甚至是厘米级。

钢铁产品中的非金属夹杂物尺寸大多数在10mm以下，极少数夹杂物的尺寸能够达到50mm左右，为了获得轧钢过程中非金属夹杂物的变形参数及力学行为，需要对非金属夹杂物进行理化性能检测，而微米级非金属夹杂物无法实现。例如，MnS夹杂会随着轧钢过程延伸变形、破碎，影响钢板的探伤合格率、低温冲击性能等，往往需要对MnS的物性进行研究；目前MnS制备技术主要通过电解或钢铁熔样的方法获得，夹杂物尺寸为微米级，而微米级夹杂物的理化性能如上述无法通过相关设备获得，仅仅能够实现对其化学成分、形貌、尺寸等进行简单测量，而无法实现对其变形能力、强度及延展性等关键参数进行检测。本发明旨在于制备出大尺寸非金属夹杂物，以便通过对大尺寸非金属夹杂物的性能检测获得该类夹杂物的理化性能参数，从而为钢铁轧制提供数据支持。

发明内容

本发明目的在于提供一种大尺寸非金属夹杂物的制备方法及其应用，通过试验冶炼方法制备出厘米级大尺寸非金属夹杂物，解决目前钢铁轧制获得的钢材中非金属夹杂物样品因尺寸小而无法进行理化性能检测的问题。

为达成上述目的，本发明提出如下技术方案：一种大尺寸非金属夹杂物的制备方法，包括如下步骤：

1）以分析纯的粉末状非金属夹杂物产品测定其半球点温度和流淌温度；

2）获取制备大尺寸非金属夹杂物的预处理样品粉末，其中，所述预处理样品粉末由制备大尺寸非金属夹杂物的至少两种核心成分组成；

3）对预处理样品粉末进行真空熔炼，真空熔炼的条件为：炉内抽真空度至-0.1MPa时停止抽真空开始加热熔炼，升温速度为15~20℃/min，炉内温度升至半球点温度后升温速率降为6~8℃/min，继续升温至流淌温度以上40~50℃保温，保温时间为0.5~1.5min/g；

4）保温结束后熔炼产物高真空随炉冷却至室温，获得大尺寸非金属夹杂物。

进一步的，所述步骤1）采用全自动流淌温度熔速测定仪测定试样的半球点温度和流淌温度的过程为：铂丝炉初始升温速度为 15℃~20℃/min，试样升温至靠近熔化温度时，调整升温速度为 6℃~8℃/min，记录半球点温度和流淌温度。

进一步的，所述步骤2）中预处理样品粉末中任一核心成分的粒径为100~300目。

进一步的，所述步骤2）中预处理样品粉末中除制备大尺寸非金属夹杂物的各核心成分外，其他不可避免的杂质元素含量总计不超过0.05%质量份。

进一步的，所述步骤3）中保温时间不少于1 min/g。