[发明专利]一种向钢液中螺旋喷吹包覆纳米粒子粉体的方法及其装置

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼领域，特别是一种向钢液中螺旋喷吹包覆纳米粒子粉体的方法及其装置。

背景技术

目前在钢材需求量不断增长的同时，对钢铁材料的强度、使用寿命和可靠性都提出了更高的要求。为此，新一代钢铁材料的研究工作相继开展，这些研究的核心无一例外都希望通过晶粒细化提高钢铁材料的力学性能，包括采用形变诱导相变、形变热处理及纳米第二相粒子等手段或方法。

内部析出及外部添加的纳米粒子都可以细化晶粒。内部析出的方法有钢微合金化和氧化物冶金。微合金化成本很高，且受热加工工艺限制。氧化物冶金技术包括日本JFE的大线能量焊接热影响区韧性改善、新日铁的通过细小粒子获得微细组织和超高HAZ韧性，大线能量焊接和应用钢种受到极大限制。

外加纳米粒子同样是细化晶粒的重要的发展方向，该方法添加粒子的种类丰富，适用钢种的范围广，添加粒子的尺寸和数量易于控制，工艺简单。但是目前外加纳米粒子细化晶粒的研究，都停留在较小的冶炼炉中进行实验，还没有在进行大炉生产试验的报道，这主要是由于外加纳米粒子的方法遇到了粒子在钢中的均匀分散的瓶颈，添加到钢液中的纳米粒子由于比表面积大、表面能高，极易发生团聚和上浮，这严重影响其细化晶粒的效果，限制了外加纳米粒子方法的化推广应用。

查阅公开的相关专利文献，中国专利公开号：CN1110989，“用于冶金炉的气固喷吹装置及制造方法”，公开的内容显示：“本发明涉及一种用于冶金炉，特别是转炉的气体或固体物料喷吹装置的制造方法，它包括一个陶瓷喷吹砖，带有压入其中的金属喷吹管，在砖的底部的管端固定在一个打孔金属板上，喷吹管以管束的形式插入打孔板上的插入孔中，由管束所确定的空间充入一种预制的陶瓷内部件，固定在打孔板上的管束然后与位于其间的预制陶瓷内部件一起放入一个部分充填了陶瓷材料的压模中，然后用陶瓷材料将压模完全填满，并将它们一起压紧。该喷吹装置置于炉底，使吹气管有防热效果，并且多管喷吹，增加了均匀性”，但是该装置不能自动升降，不能将粉体均匀的吹入炉中。

中国专利公开号：CN1254762，“一种转炉氧枪气流的喷吹方法及装置”，公开内容显示：“涉及一种转炉氧枪气流的喷吹方法及其装置。其主要特征是在氧枪前设置一个定量脉冲器，将进入氧枪的连续气流转变为脉冲气流，利用脉冲气流进行吹炼和溅渣护炉。脉冲气流的脉冲参数控制为：脉冲周期为0.5—3.0秒，脉冲宽度为0.06—0.3秒。定量脉冲器脉冲阀采用双膜片结构的脉冲阀，其气包的内径与出气管口的外径之比为3—10”。该装置有效的利用了脉冲时的动能，起到的节能的目的，但是对喷吹的均匀性并无加以改进。

中国专利公开号：CN1031949，“粉料喷射枪”。公开内容显示：“粉料喷射枪有一管形外壳，所说的外壳上开有外部空气流动通道。一对气流增强器装在外壳内，分别位于外部空气流动通道两边，两增强器的上面一个称为悬浮增强器，压缩空气输入悬浮增强器，使外部空气被吸入悬浮增强器的出口端；下面一个增强器称为流型增强器，压缩空气供入后外部空气被吸进流型增强器的进口端内。二增强器由端部盖帽固紧在外壳内，而盖帽是通过卡口式销钉和槽组成的连接器密封地固紧在外壳的两端上”。该装置可以增强流速，然而并不能更好的使粉料均匀分布。

中国专利公开号CN1359840，“纳米级粉末加料装置”，公开内容显示“本发明纳米级粉末加料装置涉及将纳米级粉末从包装袋中卸出加到设备或贮料容器中的装置。它由密封柜、输送机、排风过滤设备、自动开袋机组成”。由于采用了密封柜式结构的加料结构，由多个分隔门将密封柜分隔为多个隔离室，能避免纳米级粉末从包装袋卸出时直接散发到加料装置之外，粉尘能从加料装置的下部收集起来，散发在加料装置内空气中的粉尘能通过过滤设备除尘，同时还能回收粉末物料的包装袋。但是该装置只是降低粉尘污染，改善操作环境条件，并不能解决纳米粉体发生团聚和上浮的现象。

发明内容

本发明提供了一种向钢液中螺旋喷吹包覆纳米粒子粉体的方法及其装置，实现纳米粒子在钢中的均匀分布。

本发明提供的一种向钢液中螺旋喷吹包覆纳米粒子粉体的方法包括以下内容：