一種用硼砂代替硼鐵進(jìn)行鋼的硼微合金化的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及鋼的硼微合金化，特指一種用硼砂代替硼鐵進(jìn)行鋼的硼微合金化的方法。本發(fā)明將工業(yè)純硼砂加熱進(jìn)行脫水和熔融處理，使之成為透明的玻璃體。冷卻至室溫后，將玻璃體破碎研磨成細(xì)粉與稀土硅鐵粉混合均勻制成增硼劑。用鋁箔包裹增硼劑粉末，并按照鋼水重量的0.25-0.3wt%放在鋼水包底部。當(dāng)鋼水的溫度和成分達(dá)到要求后，插鋁脫氧、并且加鈦鐵定氮出鋼，增硼劑原料在高溫鋼水的作用下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成單質(zhì)硼原子進(jìn)入鋼水中從而完成對(duì)鋼進(jìn)行硼的微合金化。實(shí)踐結(jié)果表明：硼砂增硼劑效果穩(wěn)定，完全可以替代硼鐵對(duì)含硼鋼中進(jìn)行硼的微合金化。
【專利說明】一種用硼砂代替硼鐵進(jìn)行鋼的硼微合金化的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鋼的硼微合金化，特指一種用硼砂代替硼鐵進(jìn)行鋼的硼微合金化的方法，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]硼是目前所發(fā)現(xiàn)的能夠提高鋼的淬適性最有效和最經(jīng)濟(jì)的合金元素，研究表明:在鋼中加入0.002-0.003%B可以提高低碳鋼淬適性的效果相當(dāng)于加入0.5%Mn，0.5%Mo和
0.5%Wo，如果把這些合金元素與硼同時(shí)加入，則效果會(huì)更顯著；鋼中加入硼后在不影響塑性和韌性的前提下，可大幅度提高鋼的強(qiáng)度，所以，硼鋼被廣泛地應(yīng)用于拖拉機(jī)、機(jī)床及各種機(jī)械部件的制備；應(yīng)用硼鋼可節(jié)省我國(guó)缺少的鉻、鎳、鑰等金屬資源；此外，由于硼具有俘獲中子的能力，在核工業(yè)中硼鋼也得到了廣泛應(yīng)用。
[0003]傳統(tǒng)含硼鋼硼微合金化采用的方法是在鋼脫氧和定氮之后在熔池中加入硼鐵Fe-B合金，另外，我國(guó)一些有條件的企業(yè)也采用含硼生鐵或鐵水冶煉含硼鋼。
[0004]硼砂Na2B4O7在一定的溫度下會(huì)發(fā)生分解生成硼酐B2O3, S卩:Na2B4O7 — 2B203 + Na20 ;在高溫下，如果存在像稀土 RE和鋁Al這樣的與氧具有更強(qiáng)親和力的元素，硼原子就會(huì)被還原出來，即:2RE+ B2O3 — 2[B] + RE2O3, 2A1+ B2O3 — 2 [B] + Al2O3，活性硼原子溶解在鋼中就可以實(shí)現(xiàn)硼的合金化了。所以，使用硼砂同樣可以用來對(duì)鋼進(jìn)行硼的微合金化。
[0005]與硼鐵相比，硼砂是一個(gè)廉價(jià)的供硼劑；所以，硼砂增硼劑的使用會(huì)降低含硼鋼的生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種用硼砂代替硼鐵對(duì)鋼進(jìn)行硼的微合金化的方法。其工藝步驟如下:
Cl)供硼劑為工業(yè)純市售硼砂(Na2B4O7.1OH2O≤95%wt)，還原劑為稀土硅鐵(RE ≤ 20%wt, Si ≤ 40%wt)；
(2)將硼砂粉加熱至850°C-900°C脫水和玻璃化，冷卻至室溫后，用鄂式破碎機(jī)破碎成為粒度小于IOmm的顆粒；然后，在球磨機(jī)中研磨成粒度50目以上的細(xì)粉；大塊狀的稀土硅鐵也采用相同的方法研磨成粒度50目以上的細(xì)粉；
(3)供硼劑粉與還原劑稀土硅鐵粉按照1:2重量比配料；將稱量后的粉末放入球磨機(jī)中混合、研磨60分鐘，倒出混合均勻后的粉末即制成增硼劑，增硼劑在使用之前需放置于干燥的容器中備用；
(4)在中頻電爐、電弧爐或轉(zhuǎn)爐中冶煉鋼水；當(dāng)鋼的成分和溫度達(dá)到要求后插鋁脫氧并加入 0.l%wt 30Fe-Ti 定氮；
(5)用鋁箔或空易拉罐桶包裹增硼劑，增硼劑的加入量為鋼水重量的0.25-0.3wt%，力口入前在150°C-200°C下進(jìn)行干燥除氣處理50-80分鐘，然后，將增硼劑包裹放在鋼包底部，出鋼沖熔后即完成了硼的微合金化過程。【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為本發(fā)明流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]實(shí)施例1
將市售的工業(yè)純硼砂(Na2B4O7.1OH2O≥95%wt)加熱至900° C使之脫水并成為透明的玻璃體，冷卻至室溫后，用鄂式破碎機(jī)將玻璃體和稀土硅鐵(RE，23.5wt%, Si,46%wt)破碎成為粒度小于IOmm的小顆粒，在球磨機(jī)中將小顆粒原料研磨成粒度50目以上的細(xì)粉；硼砂供硼劑粉與稀土硅鐵粉還原劑按照1:2重量配比、稱量，將稱好后的原料放入球磨機(jī)中研磨混合60分鐘，倒出混合均勻后的粉末即制成增硼劑，增硼劑在使用之前需放置于干燥的容器中備用。
[0009]用鋁箔或空易拉罐桶包裹混合粉末，增硼劑的加入量為鋼水重量的0.30wt%，加入前在150°C進(jìn)行干燥除氣處理80分鐘，然后，將其放在鋼包底部。
[0010]在中頻感應(yīng)電爐或電弧爐中熔煉20Mn鋼水，當(dāng)鋼的成分和溫度達(dá)到要求后插鋁脫氧并加入0.l%wt 30Fe-Ti定氮，出鋼混沖增硼劑即完成了硼的微合金化過程，經(jīng)檢測(cè)，20MnB鋼的含硼量為45ppm。
[0011]實(shí)施例2
將市售的工業(yè)純硼砂(Na2B4O7.1OH2O≥95%wt)加熱至850° C使之脫水并成為透明的玻璃體，冷卻至室溫后，用鄂式破碎機(jī)將玻璃體和稀土硅鐵(RE，23.5wt%, Si,46%wt)破碎成為粒度小于IOmm的小顆粒，在球磨機(jī)中將小顆粒原料研磨成粒度50目以上的細(xì)粉，硼砂供硼劑粉與稀土硅鐵粉還原劑按照1:2重量配比、稱量，將稱好后的原料放入球磨機(jī)中研磨混合60分鐘，倒出混合均勻后的粉末即制成增硼劑，增硼劑在使用之前需放置于干燥的容器中備用。
[0012]用鋁箔或空易拉罐桶包裹混合粉末，增硼劑的加入量為鋼水重量的0.25wt%，加入前在200° C進(jìn)行干燥除氣處理50分鐘，然后，將其放在鋼包底部。
[0013]在轉(zhuǎn)爐中熔煉鋼水20Mn鋼，當(dāng)鋼的成分和溫度達(dá)到要求后插鋁脫氧并加入
0.l%wt 30Fe-Ti定氮，出鋼混沖增硼劑即完成了硼的微合金化過程，經(jīng)檢測(cè)，20MnB鋼的含硼量為42ppm。
【權(quán)利要求】
1.一種用硼砂代替硼鐵進(jìn)行鋼的硼微合金化的方法，其特征在于包括如下步驟: (1)將硼砂粉加熱至850° C-900° C脫水和玻璃化，冷卻至室溫后，用鄂式破碎機(jī)破碎成為粒度小于IOmm的顆粒；然后，在球磨機(jī)中研磨成粒度50目以上的細(xì)粉；大塊狀的稀土硅鐵也采用相同的方法研磨成粒度50目以上的細(xì)粉； (3)供硼劑粉與還原劑稀土硅鐵粉按照1:2重量比配料；將稱量后的粉末放入球磨機(jī)中混合、研磨至均勻，倒出混合均勻后的粉末即制成增硼劑，增硼劑在使用之前需放置于干燥的容器中備用； (4)在中頻電爐、電弧爐或轉(zhuǎn)爐中冶煉鋼水；當(dāng)鋼的成分和溫度達(dá)到要求后插鋁脫氧并定氮； (5)用鋁箔或空易拉罐桶包裹增硼劑，增硼劑的加入量為鋼水重量的0.25-0.3wt%，加入前進(jìn)行干燥除氣處理，然后，將增硼劑包裹放在鋼包底部，出鋼沖熔后即完成了硼的微合金化過程。
2.如權(quán)利要求1所述的一種用硼砂代替硼鐵進(jìn)行鋼的硼微合金化的方法，其特征在于:所述硼砂粉為工業(yè)純市售硼砂，Na2B4O7.1OH2O≥95%wt所述稀土硅鐵中RE≥20%wt,Si ≥ 40%wtο
3.如權(quán)利要求1所述的一種用硼砂代替硼鐵進(jìn)行鋼的硼微合金化的方法，其特征在于:所述的定氮是加入0.l%wt 30Fe-Ti進(jìn)行定氮。
4.如權(quán)利要求1所述的一種用硼砂代替硼鐵進(jìn)行鋼的硼微合金化的方法，其特征在于:所述的干燥除氣處理指:在150°C-200°C下進(jìn)行干燥除氣處理50-80分鐘。
【文檔編號(hào)】C21C7/00GK103436656SQ201310373640
【公開日】2013年12月11日 申請(qǐng)日期:2013年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月26日
【發(fā)明者】郭長(zhǎng)慶, 花曉燕, 高雷章, 董鑫, 趙峰 申請(qǐng)人:江蘇大學(xué)