低氮、低铝钛铁及其制造方法和包芯线技术

本发明专利技术涉及一种低氮、低铝钛铁及其制造方法和包芯线，所述低氮、低铝钛铁为７０Ｆｅ－Ｔｉ合金，含有氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素，所述氮、铝含量分别为≤０．０８％和≤０．５％。所述钛、铁、硅、碳、磷、硫含量分别为：钛６０－８０％，硅≤０．５％，碳≤０．１％，磷≤０．０４％，和硫≤０．０３％，余量为铁。所述制造方法系在通常的熔炼方法中，将工业盐用作熔炼中的造渣剂，将氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素含量低的海绵钛、废钛、优质废钢或纯铁作为合金原材料，熔炼前将原料压制成块；在氩气熔炼炉或在真空自耗炉中进行熔炼。本发明专利技术的低氮、低铝钛铁作为合金原材料适用于制造为获得强度、塑性、韧性及耐腐蚀性能等方面良好的综合性能而需要将钛作为稳定化合金元素或合金强化元素，又要求氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素含量低的不锈钢等的高等级钢种使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种钛铁合金、其制造方法和含该钛铁合金的包芯线，特别是，本专利技术涉及一种低氮、低铝钛铁及其制造方法和含该低氮、低铝钛铁的包芯线。
技术介绍
在不锈钢，特别是铁素体不锈钢中，碳和氮显然具有强化不锈钢的强度和硬度的作用，但另一方面，不锈钢中的所有的缺点又都与不锈钢中的碳、氮及其含量有关。随着其中碳、氮含量的增加，不锈钢，特别是铁素体不锈钢因形成脆性夹杂物TiC、TiN，而使其冲击韧性下降，脆性转变温度明显上移。另外，钢的缺口敏感性、冷却速度效应和尺寸效应也随不锈钢中的碳、氮含量的增加而恶化。 例如，碳虽然是一种间隙元素，通过固溶强化可显著提高奥氏体不锈钢的强度。但是，在奥氏体不锈钢中，碳常常被视为有害元素。这主要是因为在不锈钢的耐锈、耐腐蚀用途等的某些条件下，碳可与钢中的铬形成高铬含量的Cr23C6型碳化物。由此，也导致局部铬的贫化，使钢的耐腐蚀性能、特别是耐晶间腐蚀性能下降。 又，氮及其含量对于不锈钢的影响类似于碳，但其对不锈钢的耐腐蚀性能并不产生有害的影响。因此，在马氏体不锈钢中，需合理地控制不锈钢中的碳、氮含量。 另外，氮含量高的缺点还在于 (1)氮含量高使钢产生时效敏感性，即，长时间放置后，性能不断地变化，钢的强度、硬度升高，塑性和冲击韧性显著降低； (2)氮含量高的钢产生蓝脆，即，不锈钢在热加工，当温度升高至250-450℃时，钢的强度增大，但冲击韧性下降，表面发蓝； (3)氮含量高的不锈钢使焊接性能下降，严重的还造成钢锭组织疏松，甚至产生皮下气泡，热轧时造成开裂而报废。 据此，在通常的情况下，对铁素体不锈钢中的碳、氮含量要求尽可能地低。 在不锈钢生产中，将钛作为合金强化元素，以达到置换式固溶强化或时效强化的效果，或将钛作为稳定化合金元素，以达到防止晶间腐蚀的方法得到广泛的应用。 晶间腐蚀产生的原因一般认为是由于钢中铬的碳化物(Cr23C6)在某一温度范围内沿着液晶界析出，从而，导致晶界附近的奥氏体中铬的贫化。但加入钛以后，由于钛与碳的亲和力比铬的大，因此，优先与碳结合形成碳化钛，避免了贫铬区的形成，防止了晶间腐蚀。 另外，在系列不锈钢中，有许多类型的不锈钢种除了需要将钛作为合金强化元素或稳定化合金元素而加入不锈钢中之外，同时，还要求不锈钢中的氮、铝、硅、碳及其他杂质元素含量尽可能地低。 例如，在奥氏体不锈钢中，在标准规定的正常Si含量范围内(≤1.0％)，希望Si含量愈低愈好。因为，随着Si含量的增加，硅会沿着晶界偏聚，从而，降低铬镍奥氏体不锈钢的耐硝酸性能，并显著提高钢的固溶态晶间腐蚀敏感性。但当Si含量达到1.0％时，钢的固溶态晶间腐蚀倾向达到最大值。 又如，在18-8型的奥氏体不锈钢中，也希望低的Al含量。因为，随着Al含量的增加，Al的氧化夹杂物增多，致使不锈钢成品表面容易产生纵横向的细微裂纹等的缺陷，影响钢板的表面质量。 如上所述，在铁素体系等不锈钢中，碳和氮是不受欢迎的，但又是无法完全避免的主要元素。因铁素体不锈钢随着其中所含的碳、氮含量的增加，形成脆性夹杂物TiC、TiN，而使其冲击韧性下降，脆性转变温度明显上移，为提高铁素体不锈钢的冲击韧性、抑制其脆性转变温度上移，在通常的情况下，对铁素体系等不锈钢中的碳、氮含量要求尽可能地低。 再有，众所周知，铁素体系不锈钢也要求低的硅、铝含量。因为，铁素体不锈钢的脆性转变温度随硅、铝含量的增加而增加。在马氏体不锈钢中，适当的钛含量具有可显著地时效强化马氏体不锈钢的作用。与此同时，随着碳含量的增加，不锈钢的强度和硬度也随之提高。然而，遗憾的是，由此也导致不锈钢的耐腐蚀性能下降、韧性降低、及焊接困难等的不利影响。为获得强度、韧性、耐腐蚀性能均为良好的综合不锈钢的性能，对马氏体铬镍不锈钢来说，其碳含量一般不宜超过0.2％，沉淀硬化不锈钢的碳含量通常小于0.1％。而碳含量≤0.03％的超低碳马氏体时效不锈钢具有良好的耐腐蚀性能和韧性，通过时效硬化可获得高的不锈钢强度。 专利号为“97107131.4”、专利技术名称为“低硅钛铁的制备方法”的中国专利提供了一种低硅钛铁的制备方法。根据该专利提供的低硅钛铁的制备方法，可以制得这样的低硅钛铁，其主要成分为 Ti35-45％，Si≤2.5％，Al≤12％，C≤0.05％，S≤0.02％，P≤0.02％.其余为铁。 所述低硅钛铁的硅、铝等含量很高，且未涉及对氮的控制。因而，不适于制造为获得强度、塑性、韧性及耐腐蚀性能等方面良好的综合性能而需要将钛作为稳定化合金元素或合金强化元素，又要求氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素含量低的不锈钢等的高等级钢种。 又，专利号为“97106849.6”、专利技术名称为“低铝含锶硅铁及其制备方法”的中国申请专利公开了一种低铝含锶硅铁及其制备方法。所述低铝含锶硅铁中含Si＝72-78％、Sr＝0.5-3％、Al≤0.5％。 然而，另一方面，氮在钢中，特别是在低碳或微碳含钛的不锈钢中的危害尤其突出，因为，氮在低硅钛铁的熔炼过程中极易与钛形成化合物TiN，而氮化钛在钢中不溶解，在金相显微镜下呈方形或菱形的脆性夹杂，热加工时不变形，且沿加工方向破裂成串。 从而，根据上述利号为“97107131.4”、专利技术名称为“低硅钛铁的制备方法”的中国专利以及专利申请号为“03113095.X”、专利技术名称为“低硅钛铁及其制备方法”的中国申请专利公开的低硅钛铁及其制备方法，未涉及对氮的控制。因而，不适于制造为获得强度、塑性、韧性及耐腐蚀性能等方面良好的综合性能而需要将钛作为稳定化合金元素或合金强化元素，又要求氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素含量低的不锈钢等的高等级钢种。 又，专利号为“90100816”、专利技术名称为“低铝硅钛铁合金的制造方法”的中国专利揭示了一种低氮钛铁及其制造方法和包芯线，所述低铝硅钛铁合金的钛重量百分比含量为30-40％，Si≤10.0％，Al≤4.0％。其钛含量较低，而铝含量较高，存在不锈钢表面容易氧化、光洁度差及在铸钢炉连铸水口处易发生水口堵塞的问题。 为此，申请号为“200610023557.2”、专利技术名称为“低氮钛铁及其制造方法和包芯线”的本申请人的中国专利申请揭示了一种低氮钛铁及其制造方法和包芯线，所述低氮钛铁为70Fe-Ti合金，钛的重量百分比含量为60-80％，其氮和铝的重量百分比含量分别控制在≤0.15％和＜3％。由此，可应用于获得强度、塑性、韧性及耐腐蚀性能等方面良好的综合性能而需要将钛作为稳定化合金元素或合金强化元素，又要求氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素含量低的不锈钢等的高等级钢种。然而，上述低氮钛铁铝的重量百分比含量≤3％，仍存在连铸水口处易发生水口堵塞的问题，氮的重量百分比含量≤0.15％，氮含量仍高而影响钢材性能。 随着现代工业对钢材质量要求的不断提高，目前几乎所有的钢种都需要进行铸钢炉的炉外精炼，以进一步去除钢中的氮、氢、氧以及磷、硫等有害元素。为了控制钢中的自由氧含量，精炼过程中一般要加入大量的脱氧合金进行深脱氧，使之生成相应的氧化物。这些氧化物中的大部分可以在精炼过程中以及钢液在中间包的停留过程中，从钢液中上浮进入炉渣中得以去除，但仍有一部分会以氧化物夹杂的形式残留于钢液中。在钢材的连铸过程中，当钢液从中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低氮、低铝钛铁，所述低氮、低铝钛铁为７０Ｆｅ－Ｔｉ合金，其特征在于，所述低氮、低铝钛铁的钛的重量百分比含量为６０－８０％，含有微量氮、铝、硅、碳、磷、硫等杂质元素，所述氮、铝重量百分比含量分别控制在≤０．０８％和≤０．５％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱全郎，凌天鹰，
申请(专利权)人：上海崇明冶金材料厂，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]