[发明专利]高氮合金包芯线

说明书

本发明公开了高氮合金包芯线，涉及钢水精炼技术领域。包芯线由包覆层、芯粉层和导芯组成；导芯与包覆层之间复合有芯粉层；导芯内填充有高氮层；芯粉层包括氮化硅铁合金、固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末，高氮层包括钒氮合金、氮化钒铁和氮化硅铁粉末。本发明通过采用价格相对低廉的、炼钢合金化常用的普通合金硅铁粉末经在氮化炉中锻烧制的含氮在25％以上的新型合金材料，具有原料制备简单，成本低廉；显著提高钢材的结构强度。

技术领域

本发明属于钢水精炼技术领域，特别是涉及高氮合金包芯线。

背景技术

现有技术中高氮合金包芯线的研制，包括：硅钙包芯线、钛铁包芯线、硼铁包芯线、硅锰钙包芯线、稀土硅包芯线、稀土硅镁包芯线、稀土硅钡包芯线、硅钙钡包芯线、硅钙钡铝包芯线、金属镁包芯线、铁钙包芯线、钙铁包芯线、纯钙包芯线、铝钙包芯线、稀土镁硅钙包芯线、碳包芯线等。对于钒在钢中的作用，过去钢铁界一直普遍关注的是它对析出强化的贡献，而对其晶粒细化作用研究较少。随着钒氮合金研究开发成功并替代钒铁广泛应用于微合金钢生产，人们才充分认识到钒氮合金中N的强化作用。钒氮合金钢中的N能与钢中的C、V形成化合物，在奥氏体中析出的V(C、N)在相变过程中，可以作为铁素铁的形核核心，诱导晶内铁素铁的形成，可提高铁素铁的形核率，从而能提高钢的强度、韧性、延展性及抗疲劳性等综合机械性能，并使钢具有良好的焊接性能。钒氮微合金钢中钒、氮收得率稳定，减少钢的性能波动，可以节约钒的加入量，降低合金生产成本，比钒铁具有更有效的沉淀强化和晶粒细化作用。因而钒氮合金作为一种高强度低合金钢最经济有效的添加剂，广泛应用于非调质钢、高强度厚壁H型钢、工具钢、高强度热乳带肋钢筋等钢生产。但在钒氮合金生产过程中，首先将V205、V203还原，再在氮气环境下煅烧制得，生产过程对温度控制要求苛刻，生产工艺复杂，投资大，产品质量和稳定性不高，产品价格高达10多万元，不利于当前钢厂挖潜降本。

发明内容

本发明的目的在于提供高氮合金包芯线，通过采用多层分隔式包芯线制作，提高该包芯线使用时阶段式提高钢液品质，同时采用高氮合金进行合金化工艺，解决了现有的钢材产品品质不足，成本高的问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明为高氮合金包芯线，该包芯线由包覆层、芯粉层和导芯组成；所述导芯与包覆层之间复合有芯粉层；所述导芯内填充有高氮层；

所述的芯粉层包括氮化硅铁合金、固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末，其中，芯粉层各组分按质量份组成如下：

氮化硅铁合金95.1-99.8份；

固氮合金元素铁合金0.5-4.2份；

硅基稀土合金粉末0.1-0.3份；

所述的高氮层包括钒氮合金、氮化钒铁和氮化硅铁粉末；其中，高氮层各组分按质量份组成如下：

钒氮合金粉末33.7-43.5份；

氮化钒铁粉末23.6-28.7份；

氮化硅铁粉末27.8-42.7份；

上述的固氮合金元素铁合金和硅基稀土合金粉末用于将氮元素固定于钢水中；

该包芯线中Si≥45.0％，N≥34.0％，S≤0.02％，P≤0.04％。

进一步地，所述包覆层和导芯均为一管件。

进一步地，所述导芯的两端分别设置有拉堵头；所述拉堵头一端面设置有第一挡环；所述拉堵头另一端面设置有第二挡环。

进一步地，所述第二挡环一端面为凹面；所述第二挡环的凹面与包覆层的端面配合；所述第一挡环的一端面开有锥形孔。

进一步地，所述包覆层与导芯之间的间隙在1mm-10mm的范围。