[发明专利]一种硅氮铝合金添加剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冶金添加剂，特别涉及一种硅氮铝合金添加剂及其制备方法。

背景技术

生产HRB400常用的微合金化元素包括钒，铌，钛等。用钒微合金化时，采用常规轧制工艺就可以得到性能合格稳定的HRB400螺纹钢筋。钒较容易固溶到钢中，又较容易从钢中析出微合金化元素。钢中含有较多的N时，V熔解于钢中后，由于V与N的亲和力大于V与C的亲和力，因此更容易与钢中的N结合形成VN，即首先生成VN，然后生成VC。且钢中的N的浓度越高，轧制期间析出的V(C，N)越多。

不添加氮化物或者添加量不足的低氮钒钢中，56％的钒固溶于铁素体基体中，只有35.5％的钒形成V(C，N)，钢中大量的微合金化元素没有起到沉淀强化和抑制晶粒长大的作用，钢中V的浪费较大。添加氮化硅铁等化合物的高氮钒钢则相反，70％以上的钒析出形成V(C，N)，只有20％的钒固熔于基体中。从而增强了钒的沉淀强化和细化晶粒的作用。钢中增氮还减小了V(C，N)颗粒尺寸，增加了V(C，N)析出相的数量，从而使含V钢筋的强度明显升高。

目前市场上的钒添加剂以钒氮合金为主，现行炼钢工艺中钒氮合金的加入量约为0.32kg/t，折合吨钢成本36.16元。在目前的钢材生产行业利润越来越低的情况下，各个厂家都在寻找降低成本的途径，如何在满足钢材强度要求的情况进一步降低生产成本是各个钢铁生产企业亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种硅氮铝合金添加剂及其制备方法，在不添加钒氮合金的前提下，确保螺纹钢的质量并进一步降低生产成本。

为了达到上述目的，本发明有如下技术方案：

本发明的一种硅氮铝合金添加剂，所述硅氮铝合金添加剂由氮化硅铁和铝粒组成，氮化硅铁和铝粒的质量比为87:13-90:10。

所述硅氮铝合金添加剂中硅含量为40.9-45.9wt％，氮含量为26.1-28.8wt％，铝含量为9.7-12.9wt％，铁含量为11.3-13.5wt％，余量为不可避免的杂质。

本发明的一种硅氮铝合金添加剂的制备方法，具体步骤如下：

(1)将氮化硅铁、铝粒分别进行破碎、筛分，得到3～5mm粒度的颗粒,并对筛下物进行滚动制球工艺处理，制成3～5mm粒度的颗粒进行回收；

(2)将步骤(1)中得到的氮化硅铁颗粒和铝粒按87:13-90:10的质量比混合；

(3)将步骤(2)得到的产品装入耐火防潮包装袋中密封即得成品。

所述氮化硅铁中硅含量为47-51wt％，氮含量为30-32wt％，铁含量为13-15wt％。

所述铝粒中铝含量为98-99wt％。

由于采取了以上技术方案，本发明的优点在于：

(1)炼钢时，将本发明的硅氮铝合金添加剂成品投入钢包即可，由于本发明粒度为3-5毫米，一经接触钢液即迅速熔解并被吸收，避免暴露于空气中被氧化，操作简单，制造成本低，并且不需要特殊设备；

(2)本发明的硅氮铝合金添加剂特别适用于采用TMCP(控冷控轧)工艺生产的螺纹钢，可以在不添加钒氮合金的前提下，将钢中的氮含量控制在95～110PPm，而且降低硅锰合金和硅铁的消耗，吨钢成本可下降15～17元/吨(在南京钢铁股份有限公司已成功应用，与传统工艺相比可节约硅锰合金1.2kg/t，节约硅铁4.0kg/t)；

(3)终点出钢温度随合金加入量的减少而降低，使用本发明的硅氮铝合金添加剂可降低终点出钢温度10℃左右，终点出钢温度每下降1℃，每吨钢成本下降0.8-1元/吨；

(4)硅氮铝合金的强化机理在于钢材热轧过程中析出氮化物的弥散质点对奥氏体晶粒的钉扎效应细化晶粒强化，以及第二相的弥散质点强化，是一种替代传统硅、锰等元素的固溶强化。因此使用本发明的硅氮铝合金添加剂生产的螺纹钢，与采用传统工艺相比，钢材晶粒更细，达到8.5级以上，更有利于改善钢材的焊接性能。

具体实施方式

以下实施例用于说明本发明及其用途，但不用来限制本发明的保护范围。

实施例一

将氮化硅铁、铝粒分别进行破碎、筛分，得到3～5mm粒度的颗粒,并对筛下物进行滚动制球工艺处理，制成3～5mm粒度的颗粒进行回收；将得到的氮化硅铁颗粒和铝粒按87:13的质量比混合，以10kg/袋为标准装入耐火防潮包装袋中密封即得成品。

实施例二