[发明专利]一种冶炼微合金钢的方法

说明书

本发明公开了一种冶炼微合金钢的方法，属于钢铁冶金功能性添加剂领域。该微合金增强剂的组成成分为：Si：23～66％，Mn：0.1～17.5％，N：11～37％，Ti：0～9.6％，Cr：0～7.3％，Al：0.03～5.6％，C：0.1～1.9％，P≤0.1％，S≤0.15％，余量为Fe和杂质，尤其对氮化钒和氮化钒铁的增强效果好，可以适用于不同微合金钢钢种的需求，可以与氮化钒制成粒径为5～45mm的球块，便于在出钢过程中加入钢水中，提高微合金元素的有效利用率；还可以将微合金增强剂与氮化钒或氮化钒铁颗粒一起包覆成包芯线，在精炼工序中喂入钢水，便于某些微合金钢工艺、性能目标的精准控制。

本发明是申请号为：201610711126.9，申请日为：2016年8月23日，名称为“一种微合金增强剂及其应用和应用方法”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明属于钢铁冶金功能性添加剂领域，更具体地说，涉及一种冶炼微合金钢的方法。

背景技术

广义的微合金钢被定义为添加了微量合金元素而使其一种或多种性能发生明显变化的钢。微合金钢中添加的合金元素的质量分数一般均小于0.1％，有些微合金钢因其性能改善的需要，而适当提高微合金元素的含量，但一般仍低于0.25％。因此这样的合金元素被称为微量合金元素。目前广泛采用的微量合金元素有属于元素周期表第IVB、VB副族的元素Nb、V和Ti，第Ⅲ主族的元素B等。在微合金化钢中，钒的微合金化占有重要地位。随着国内外对钒氮合金(VN)研究工作的不断深入，人们充分认识到钒氮合金的有益作用，据近代材料学的研究发现，钢中增氮后，原来处于固熔状态的钒转变成析出状态的钒，充分发挥了钒的沉淀强化作用；氮在钢中具有明显的细化晶粒的作用；钒氮微合金化通过优化钒的析出和细化铁素体晶粒，充分发挥了晶粒细化强化和沉淀强化两种强化方式的作用，大大改善了钢的强韧性配合，充分体现了微合金化在技术经济方面的优势。

在实际应用中，为了提高和改善钢材的性能，有时提高微量合金元素的含量，但其结果，一是其含量值超出了微合金钢的定义范围，二是微量合金元素含量提高到一定值后对其钢的性能改善并不明显，而其应用成本却大幅升高。因此，后续出现了一些合金添加剂的研究报道，例如，中国专利申请号为201310304034.5，申请公布日为2013年11月13日的专利申请文件公开了一种钒氮微合金添加剂及制备方法，包括：1)将钒化合物经磨粉机研磨；2)将复合还原剂与研磨后的钒化合物混合，再加入密度强化剂和粘结剂和水，混合均匀；3)将混合物压制成型，经自然常态晾干及添加剂固化反应过程，经全自动一步法氮气氛保护双推板窑进行干燥、还原、碳化、氮化、烧结、冷却一体连续烧结工艺制备出钒氮微合金添加剂。该专利申请文件所述的用还原剂还原钒的化合物，而形成的钒氮合金添加剂，其产品实物是部分氮化钒加上还原产物和少量钒化合物、还原剂。该产品用于钢水微合金化，仍是产品中的氮化钒起作用，相当于单一钒氮合金微合金化，而其还原产物和残留物带入钢中形成夹杂物有害而无益。又如，中国专利申请号为201310200028.5，申请公布日为2014年12月03日的专利申请文件公开了铁基钒氮微合金添加剂，按重量计，50钒铁97.95份，助燃剂2.00份，渗氮催化剂0.05份。制备方法：将50钒铁放入颚式破碎机中，破碎至10毫米以下；放入对辊破碎机中进行粉碎；再放入球磨机中进行研磨；放入振动筛中筛选；筛选出120-180微米、小于120微米两种粒径等级；装到行星强制混合机中均匀混合；装入石墨盘中放入干燥机中进行干燥；利用真空机对反应釜抽真空，从氮气瓶中充入氮气，点火烧结；对装有不同粒径物料的反应釜，采取不同压力。该专利申请所述过程机理是用50钒铁通过渗氮方式生产出氮化钒铁。氮化钒铁也是一种单一的用于钢水微合金化的氮化合金，而其VN含量比钒氮合金更低，其微合金化强化效果相应要差些，并没有对微合金化效果起到增强作用。

大量研究表明，钢中氮含量对微量合金元素作用的发挥具有显著影响，而且氮在钢中的存在形式又至关重要。