专利名称：实芯纯钙复合层包芯线的制作方法
技术领域：
本实用新型属于钢液炉外精炼，尤其涉及一种用于钢液钙处理的钙包芯线。
背景技术：
钙处理是在炉外精炼时，向钢液加入钙或钙系合金对钢液进行脱氧，脱硫，对夹杂物形态进行控制及去除有害微量元素等的冶金技术。当今钙处理已成为全连铸钢厂广泛采用的炉外精炼技术之一。钙处理技术进步的特征之一，就是随钙加入钢水方法和钙线产品的改进与创新，钙收得率不断提高。起初，使用的含钙包芯线是SiCa粉合金包芯线，因为使钢水增硅，不少钢种不适用。尔后就出现了不含Si的AlCa粉、FeCa粉等合金芯粉包芯线。这类芯粉包芯线都存在金属钙易被氧化、包芯线容易漏粉、包芯线刚性差等缺陷。近年来，为了对钢液进行有效的钙处理，开发了实芯纯钙包芯线，这种实芯纯钙包芯由钢带包覆纯钙线构成，使用后，其平均钙收得率与一般含钙芯粉合金包芯线相比，提高50%以上。由于钙的化学性能活泼，无中间层的实芯纯钙包芯线存在的包缝容易使喂线过程中产生的钙蒸气外泄。钙的沸点(1240°C )低，实芯纯钙包芯线喂入钢液后，钢带虽未熔化，但“钙过程气化”就已发生，产生了钙蒸气，由于钙蒸气压力较大，导致高温下强度较低钢带局部失效，产生裂缝。钙气泡由上述包缝和裂缝两个途径进入钢液，使钢包内钢渣产生剧烈飞溅。因此实芯纯钙包芯线仍然存在下列缺陷:(1)喂线时钢包钢渣比较剧烈飞溅，造成金属钙、铁、渣料和温度的无谓浪费，影响钙的收得率进一步提高；(2)钢渣比较剧烈飞溅，不仅存在安全隐患，并且从钢水中逸出的钙与空气接触后燃烧，污染了空气、恶化了劳动条件；(3)对处理包的自由空间要求较高，处理包的有效利用率较低。中国知识产权局2012年9月5日公开的“一种无缝含铝包芯线”(CN102653808.A)，该包芯线由外包层和内芯构成，所述的外包层包覆于内芯外表面，外包层为0.3—0.8厚的钢带构成，内芯由铝和钙中的一种或两种组合而成，铝包覆于钙线之外表面。期望喂这种包芯线能减少喂线时钢包内钢渣飞溅，但是铝的热导率大(铝的热导率λΑ1 =143.44WOnkD，传热快，铝的熔点(660°C)又低，当钢带内壁温度高于660°C时，钙还未气化，铝就已熔化，铝带不存在了。因此，铝带抑制喂线时钢包内钢渣飞溅的效果并不显著。另外在炉外精炼后期，喂入钙的同时也喂入了铝，会增加钢液中的Al2O3夹杂。
实用新型内容为克服现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种用于钢液钙处理的实芯纯钙复合层包芯线，提高包芯线的热阻、气密度和刚度，延缓“钙过程气化”的发生时间，让”钙过程气化”在钢液更深的地方才发生；并且防止或减少钙气泡从包芯线中的逸出，抑制喂线过程中所造成的钢渣剧烈飞溅。实芯纯钙复合层包芯线，该包芯线由外包层和内芯构成，所述的外包层为薄钢带构成，包覆于内芯外表面，内芯由中间抑制层厚钢带和钙线组成，厚钢带包覆于钙线之外表面。且中间层厚钢带的包缝与外包层薄钢带的包缝不相重叠，以提高热阻、增加钙蒸气逸出的阻力、提高包芯线刚度，抑制喂线过程中钢渣剧烈飞溅。所述的芯线为含钙量(wt %)彡96的金属钙线，直径为5 mm 9mm。所述的中间抑制层钢带为低碳钢带,厚度为0.75 mm 1.00mm。所述的外层钢带为低碳钢带，厚度为0.52 mm 0.75mm。所述的复合层包芯线直径为Φ9 mm Φ13πιπι。本实用新型抑制钢渣剧烈飞溅机理如下:即便在正确的喂线速度下，能确保包芯线在钢液深处(彡1.2m)完全熔化，但是“钙过程气化”现象的存在，仍然会使在喂实芯纯钙包芯线过程中钢渣剧烈飞溅。所述的“钙过程气化”是指在喂线过程中，通过热量的对流和传导，在低碳钢带芯皮还未熔化，但是包芯线中钙的温度已经彡1240°C (沸点)时，产生钙蒸气的现象。钙蒸气从包缝和裂缝两个途径进入钢液，使钢包内钢渣产生剧烈飞溅。中间抑制层厚钢带抑制钢渣剧烈飞溅效果显著的机理是:( I)提高传热的热阻，延缓“钙过程气化”的发生时间，也即开始”钙过程气化”在钢液更深的地方才发生。以包芯线直径为Φ9 mm为例:经计算，仅有厚0.6mm外包层薄钢带的包芯线，如果钢带外表温度为1248°C时，钙线表面温度已经彡1240°C，就开始气化。而增加中间层厚度为1.0Omm铝带的包芯线，由于铝的热导率较大，其提高热阻的作用不明显。而当增设厚度为1.0Omm的中间抑制层厚钢带，由于低碳钢的热导率(λΡε =51.95 WOnkr1)较小，当外包层钢带外表温度为1248°C时，钙线表面温度只有1224°C，不会气化；只有当外包层钢带外表温度彡1262°C时，钙线才开始气化。(2)延长钢带局部失效的时间，并且能减少或防止钙蒸气从包芯线中的逸出。多设一个中间抑制层钢带，不仅会增加钙蒸气从包芯线逸出的阻力；并且能延长外包层钢带局部产生“微小裂缝”的时间。由于当产生钙蒸气时，温度已达到1240 °C，较厚的中间抑制层厚钢带(熔点为1500°C)还存在，而铝带中间层已不存在。因此中间抑制层厚钢带有上述两个功能，而铝带中间层没有上述两个功能。(3)因为低碳钢的弹性模量彡210GPa，远远高于铝的弹性模量(72GPa)，所以中间抑制层厚钢带对提高包芯线的刚度，降低“径向偏离效应”，使包芯线在钢液更深处熔化的效果更显著。(4)相对降低了芯部材料中钙的百分含量，减少了“钙过程气化”钙蒸气发生的数量。使用方法:在炉外精炼时将实芯纯钙复合层包芯线直接喂入50t钢水包中，钢种与喂入量:HCL45、40Cr等钢种，每炉喂入量70 120m，喂线速度1.5 2.0m/s,喂线过程吹氩量0.0OSNndfmin)—1，喂线后继续吹氩2分钟。结果是:喂线过程中基本上没有钢渣的飞溅，平均钙收得率高达45 49%，连铸钢液流动性与铸坯质量良好。与现有技术相比优点是:构思新颖，方便制造，提高包芯线的热阻、气密度和刚度，延缓“钙过程气化”的时间，减少或防止钙蒸气从包芯线逸出，抑制钢渣剧烈飞溅，降低钙、铁、渣料和温度损失，节能降耗，使平均钙收得率大幅度提高至47%左右，比实芯纯钙包芯线相对提高50%以上，有利于钙处理成 本的降低；成品钢中的氮含量显著下降，提高钢的质量；消除安全隐患、有利于安全生产；减少空气污染、改善劳动条件、降低工人劳动强度；降低了对处理钢包自由空间的要求，处理钢包的有效利用率提高，有利于增加产量；减轻了对钢包的冲刷，有利包龄的提闻。
对照附图对本实用新型作进一步说明。图1是实芯纯复合层钙包芯线横截面示意图。
具体实施方式
由图1可以看出实芯纯钙复合层包芯线是由钙线1、中间抑制层厚钢带2、外层薄钢带3构成，中间抑制层厚钢带包覆于钙线表面上，外层薄钢带包覆于中间抑制层厚钢带的外表面，中间层较厚钢带的包缝4与外层较薄钢带的包缝5不相重叠。以提高包芯线的热阻、气密度和刚度，抑制喂线过程中钢渣剧烈飞溅。实施例包芯线直径为ΦΙΟπιπι:金属钙线直径为Φ6.0πιπι，内层钢带厚度为0.85mm，外层钢带厚度为0.65 mm ;包芯线单重为350 375g/m，金属钙线单重为40 45g/m,中间层较厚钢带的单重为120 130g/m,外层较薄钢带单重为190 200g/m。使用方法:在炉外精炼时将实芯纯钙复合层包芯线直接喂入50t钢水包中，钢种与喂入量:HCL45、40Cr等钢种，每炉喂入量70 120m，喂线速度1.5 2.0m/s,喂线过程吹氩量0.0OSNndfmin)—1，喂线后继续吹氩2分钟。结果是:喂线过程中基本上没有钢渣的飞溅，平均钙收得率高达45 49%，连铸钢液流动性与铸坯质量良好。
权利要求1.实芯纯钙复合层包芯线，由外包层薄钢带钢带(3)和内芯构成，外包层薄钢带包覆于内芯外表面，其特在于内芯由中间抑制层厚钢带(2)和钙线(I)组成，厚钢带包覆于钙线之外表面，且中间层厚钢带的包缝(4)与外包层薄钢带的包缝(5)不相重叠。
2.根据权利要求1所述的实芯纯钙复合层包芯线，其特征在于所述的芯线为含钙量重量百分比彡96%的金属I丐线，直径为5 mm 9mm。
3.根据权利要求1所述的实芯纯钙复合层包芯线，其特征在于所述的中间抑制层钢带为低碳钢带，厚度为0.75 mm 1.00mm。
4.根据权利要求1所述的实芯纯钙复合层包芯线，其特征在于所述的复合层包芯线直径为Φ9 mm Φ13_。
专利摘要实芯纯钙复合层包芯线属于钢液炉外精炼，尤其涉及一种用于钢液钙处理的钙包芯线。该包芯线由外包层和内芯构成，所述的外包层为薄钢带构成，外包层包覆于内芯外表面，特点是内芯由中间抑制层厚钢带和钙线组成，厚钢带包覆于钙线之外表面，且内层厚钢带的包缝与外包层薄钢带的包缝不相重叠。与现有技术相比优点是构思新颖，方便制造，提高包芯线的热阻、气密度和刚度，延缓“钙过程气化”的时间，降低钙、铁、渣料和温度损失，节能降耗，平均钙收得率比实芯纯钙包芯线相对提高50%以上，有利于钙处理成本的降低；成品钢中的氮含量显著下降，提高钢的质量；消除安全隐患、有利于安全生产；减少空气污染、改善劳动条件、降低工人劳动强度。
文档编号C21C7/00GK203159662SQ20132003947
公开日2013年8月28日 申请日期2013年1月25日 优先权日2013年1月25日
发明者黄志勇, 颜根发, 徐广治 申请人:马鞍山中冶钢铁冶金高新技术有限公司, 安徽中实冶金材料工程技术研究有限公司