[发明专利]氮化钛铁及其制造方法和包芯线

说明书

本发明公开了一种氮化钛铁及其制造方法和包芯线，氮化钛铁按质量百分比，Ti25‑55％、N7‑15％、C≤0.2％、S≤0.04％、P≤0.06％、Si≤3.5％、Al≤8.5％、Mn≤1.5％，余量为铁。方法为：1、将FeTi30或FeTi40钛铁、FeTi70钛铁破碎和球磨到合适细度；2、将FeTi30或FeTi40与FeTi70钛铁粉混合；3、在钛铁混合粉中加入发热剂或稀释剂并混匀；4、将混合料散装于石墨坩埚内；5、把石墨坩埚置于高压合成炉内，抽真空后充入氮气；6、当高压合成炉内氮气压力达到一定压力后点火；7、燃烧合成后冷却至炉内温度100℃以下；8、出料，将氮化钛铁破碎到需要尺寸。

技术领域

本发明属于铁合金技术领域，具体涉及一种氮化钛铁及其制造方法和含该 氮化钛铁的包芯线。

背景技术

随着世界建筑业的不断发展，基础设施、高层建筑等工程结构对钢筋性能 的要求越来越高。高强度化是混凝土钢筋的发展方向；据了解，美国、英国、 澳大利亚等发达国家400MPa的钢筋使用率已达到80-90％，在全面推进建筑 钢材升级换代期间，现在400MPa及以上强度钢筋使用比例也已达到65％以上。

采用微合金化处理工艺是生产400MPa及以上强度热轧钢筋的常用手段。 铌、钒、钛都是微合金化元素，目前用钒、铌元素的工艺技术路线已经十分成 熟，也被各钢厂广泛使用。但是，地球上钒、铌资源十分有限，随着钒、铌使 用量的增加，钒、铌的价格一路上涨，目前铌铁、钒铁价格高达30多万元/ 吨，钒氮合金价格更到达40多万元/吨，让热轧钢筋生产厂家“望而却步”。 自然界钛的储量较丰富，当前市场钛的价格只有铌、钒的1/5-1/8，如果使用 钛替代钒、铌元素用来微合金化生产热轧钢筋，钢筋的制造成本将大大降低。

近年来，冶金工作者对钛微合金化生产热轧钢筋进行了研究。研究结果表 明，钢中氮含量太低时，Ti大量溶入基体，一方面强化基体降低料韧性，另 外一方面钢中析出的TiN颗粒粗化，不能有限地阻碍奥氏体晶粒长大。微合金 化钢中单纯增钛实施提高强度的效果有限。增加钛微合金化处理钢的氮含量能 明显提高钢的屈服强度。钛微合金化钢的增氮方法通常有二种，一是钢水吹氮， 该方法需要特殊装置，氮的收得率低且氮含量难以控制；二是向钢水中加入人 工合成氮化钛，合成氮化钛材料的致密度低(表观密度低于3.0g/cm³)、熔点 高达2950℃，钢中钛和氮的收得率低且不稳定；氮化钛合成难度大、价格昂 贵(目前市场价格20多万元/吨)，使用氮化钛增加钢中的钛、氮含量的成本 高，达不到以钛代铌、钒降低成本的目的。

中国发明专利“一种包芯线高钛氮化钛硅合金粉”(申请号 201611015749.9)，公开了一种包芯线高钛氮化钛硅合金粉，该合金粉末按质 量百分比由以下的元素组分构成：Al 1.0～2.5％，N 5～15％，Mn 2.5～5.0％， Mg 1.0～2.5％，Ti 40～60％，P≤0.1％，S≤0.1％，Si 35～50％，Fe余量。 该合金粉制成包芯线喂入钢液进行钛合金化，存在以下不足：1.合金粉中含有 35-50％的Si，对于低硅钢，会产生钢水增硅，降低钢材韧性；而对于含硅钢， 由于钢中Si含量本身高，该合金粉加入钢水后其中的氮化钛硅难以分解，未 分解的氮化钛硅合金中N、Si、Ti是进入不到钢水中的；2.该合金粉熔点高、 密度低，容易上浮进入渣中烧损掉。

为了在微合金化钢中实现以钛代替铌和钒、降低生产成本的目的，需要一 种低熔点、高致密度、低成本的钛氮合金，以满足钛微合金化钢同时增钛、增 氮的需求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种具有低生产成本、低熔点、高致 密度以及钢中钛和氮高收得率、节能环保的钛氮合金。

其所要解决的技术问题可以通过以下技术方案来实施。