[发明专利]一种改善钢中硫化锰形貌的改质剂及其制备与使用方法

说明书

本发明提供一种改善钢中硫化锰形貌的改质剂及其制备与使用方法，所述改质剂成分为纳米级ZrO₂及微米级铁粉，其微观结构为微米级铁粉包裹纳米级ZrO₂，其中，所述纳米级ZrO₂粒径为150～250nm，微米级铁粉粒径为5.0～20.0μm；所述制备方法将纳米级ZrO₂、微米级铁粉进行高能球磨预分散、干燥结晶、造形处理制成改质剂；使用方法为在钢包精炼后加入改质剂；本发明所述的硫化锰形貌改质剂在冷却凝固过程中，硫化锰会以纳米级ZrO₂为异质形核核心析出，形成的复合夹杂物为球形或者纺锤形，达到了改善硫化锰形貌的目的，同时复合夹杂物尺寸较小，分布较为均匀，还可以诱导晶内针状铁素体的生成，细化晶粒。

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，特别涉及一种改善钢中硫化锰形貌的改质剂及其制备与使用方法。

背景技术

硫化锰夹杂物是钢中常见的非金属夹杂物之一，对于大多数钢而言，其尺寸、和形貌对于钢的性能有很大的影响。按照硫化锰夹杂物的形貌可以将其分成三类，第I类为球形、第II类为扇形或链状、第Ⅲ类为多面体或不规则形状。由于硫化锰具有良好的变形能力，在轧制过程会沿着轧制方向延展成长条状夹杂物，这种长条状硫化锰夹杂物不仅会使钢的力学性能呈现各向异性，恶化钢材的横向性能，而且还会造成钢材裂纹的产生，降低钢材的使用寿命。对此，为了保证钢材质量，钢铁冶炼生产过程中多希望将硫化锰夹杂物控制呈球形或纺锤形。

为此，本领域技术人员设计了多种工艺手段来改善钢中硫化锰夹杂物形貌，以下为举例说明：

公开号为CN 107475498 B的中国专利公开了一种利用在线均质化处理改善含硫钢中硫化物形态的工艺方法，该方法不另添加任何化学试剂，只通过优化加热和轧制工艺技术来改善含硫钢中硫化物形态。但是，该方法处理时间较长，能源消耗较高，不符合当今节能降耗的主流思想。

公开号为CN 110129516 A的中国专利公开了一种控制低碳高硫切削钢中硫化物形态的方法，其通过在电炉冶炼、精炼过程中控制钢中硅、锰、硫、氧等元素含量来控制钢中硫化物形态。但是，该方法终点氧含量较高，容易产生大尺寸氧化物夹杂物，影响钢材使用寿命。

公开号为CN 107760824 A的中国专利公开了一种非调质钢或齿轮钢中硫化物夹杂改质的冶炼方法，其主要是向精炼后的钢液中喂入硅镁钙复合包芯线，或者分别喂入硅镁、硅钙包芯线，优化精炼过程钢中氧、硫、锰、钙、镁、铝的含量，来实现钢中硫化物夹杂改质。公开号为CN 107312907 A的中国专利公开了一种控制中低硫低氧钢中硫化锰形态的方法，其经过铝脱氧后，对钢液进行钙镁复合处理来控制钢中硫化锰的形态。

上述两种工艺通过对钢液进行钙-镁等处理来实现对钢中硫化锰形貌的控制。虽然具有一定的效果，但是作为一种内部生成夹杂物的方法，夹杂物的尺寸和数量难以控制。对此，也有技术人员设计了通过外加氧化物来控制钢中硫化物形态的方法，以下举例说明：

公开号为CN 110055374 A的中国专利公开了一种外加氧化物控制易切削钢硫化物形态的方法，该方法通过向钢液中同时加入硫源和低熔点区氧化物，控制硫化物析出，改善硫化物形态。但是该方法加入的是微米级低熔点氧化物，其容易上浮被精炼渣吸附，降低控制钢中硫化物的作用。

发明内容

本发明的技术任务是针对以上现有技术的不足，而提供一种改善钢中硫化锰形貌的改质剂及其制备与使用方法，可以有效的将钢中硫化锰夹杂物改善为硫化锰包裹氧化物的复合夹杂物，复合夹杂物其形貌主要为球形或纺锤形。

本发明一方面提供一种改善钢中硫化锰形貌的改质剂，所述改质剂成分为纳米级ZrO₂及微米级铁粉，其微观结构为微米级铁粉包裹纳米级ZrO₂，所述改质剂置于精炼后的钢水中，用以改善凝固后的钢中硫化锰的形貌。