一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒及其加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒及其加工工艺，所述铝棒包括芯材、第一壳层和第二壳层，所述芯材的表面向外依次设置有第一壳层和第二壳层，所述芯材包括以下质量组分：9～12％硅、10～13％钙、5～6％镁、1～5％铌。本发明专利技术通过铝棒的结构、组分，提高铝棒强度、收得率，第一壳层和第二壳层将芯材包裹，避免芯材受到空气干扰，防止铝氧化影响钢水的脱氧效率，减少不易收得元素的添加量，第一壳层和第二壳层迅速氧化，产物上浮，遮蔽钢水表面，在对钢水脱氧后能够避免钢水的二次氧化，防止铝的溅射，无需过量使用，提高铝棒的利用率，减少铝棒在钢水中的残留，从而提高铝棒的收得率，适合广泛推广与使用。

【技术实现步骤摘要】
一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒及其加工工艺
本专利技术涉及铝棒加工领域，具体是一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒及其加工工艺。
技术介绍
在冶金行业中，为了保障钢坯、钢材等的质量，炼钢和铸造时需要降低钢中的氧含量，使用铝进行脱氧是目前应用最常用的钢脱氧方法，铝对氧的亲和力很强，脱氧效率高，成本较低，而且使用铝脱氧后的氧化物夹杂上浮，便于去除，为确保脱氧时夹杂物迅速与钢水分离并防止二次氧化，常需加入过量的铝，且铝钢水中溶解时会上浮至钢水表面，影响脱氧效率氧，反应后残留在钢中的铝和反应物会对成品钢的性能产生较大影响，而钢水脱氧用的铝棒在加入钢水中后，铝棒表面迅速溶液，氧化产生致密膜层，阻碍铝的进一步溶解，影响铝的收得率。因此，我们提出一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒及其加工工艺。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒及其加工工艺，以解决现有技术中的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒及其加工工艺，所述铝棒包括芯材、第一壳体和第二壳体，所述芯材的表面向外依次设置有第一壳层和第二壳层，所述芯材包括以下质量组分：9～12％硅、10～13％钙、5～6％镁、1～5％铌、余量为铝。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述第一壳层为碳化铌壳层,所述第一壳层的厚度为0.05～0.5mm。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述第二壳层为硅化铜壳层，所述第二壳层的厚度为0.2～0.7mm。在上述技术方案中，铌的密度较大，在进入钢水后能够携带铝棒中的元素下沉，铝棒中的元素与铌分散后再次上浮，增加元素与钢水中氧的接触机会，促进铝棒中的其他组分如铝、硅、钙、镁等与氧结合，实现对钢水的脱氧，硅可做还原剂脱氧剂，与钢水中的FeO结成密度较小的硅酸盐并以炉渣的形式去除，钙在使用铝脱氧时，能够使钢中簇状夹杂物变成低熔点的球形夹杂，减少氧化铝在钢水中的夹杂，便于去除，硅的存在抑制了铌的氧化，因铌和碳的选择氧化问题，从而促进钢水中碳的氧化，且铌与碳、硫反应，产物密度较大能够沉底，便于收得；第一壳层中的碳化铌进入钢水中受到高温氧化，促进钢水脱氧，生成的氧化产物密度较小浮出钢水，便于收得，第二壳层中的硅化铜在利用铜提高铝棒强度的同时，减少其添加量，从而提高收得率，同时阻断氧气的进入，防止碳化铌和铝接触空气，避免铝氧化影响对钢水的脱氧效果，碳化铌和硅化铜的熔点均比铝的熔点高，能够起到隔热的效果，避免铝过早熔化，影响铝棒的用量精准度。一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒的加工工艺，包括以下步骤：1)熔融精炼：a)熔炼；b)精炼；2)热处理：a)一次热处理；b)预变形；c)二次热处理；3)表面处理：a)表面脱氧；b)表面强化。作为本专利技术的一种优选实施方式，包括以下步骤：1)熔融精炼：a)熔炼：取氯化钙、氯化镁、七氟铌酸钾、氧化硅进行熔融电解，反应完成后，制得合金；预热熔炉，加入铝锭和合金，升温熔融并保温一段时间，加入锰合金，继续保温，除渣后制得芯材A；b)精炼：调节熔炉温度，通入干燥的氩气精炼除气，静置一段时间，加入锶合金作为变质剂，进行变质处理，继续静置，降温后浇注得到芯材B；2)热处理：a)一次热处理：取步骤1)得到的芯材B加热并保温，然后淬火处理，并以水雾的形式向芯材B喷洒淬火介质，同时超声处理，得到芯材C；b)预变形：取芯材C于室温拉拔，得到芯材D；c)二次热处理：取芯材D加热并保温，在氮气氛围中空冷至室温，然后冷拔至所需直径，得到芯材E；3)表面处理：a)表面脱氧：取步骤3)得到的芯材E置于工件上旋转，对芯材E的外侧壁进行喷丸处理，而后置于氢氧化钠溶液中处理，进行表面脱氧，水洗烘干后，制得芯材；b)表面强化：通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向芯材表面移动，制得碳化铌壳层；取纳米硅化铜粉预热，在干燥的氩气氛围中，向碳化铌壳层的表面喷涂经超声雾化的纳米硅化铜粉，进行激光熔覆，熔覆结束后，调节激光功率，制备得到硅化铜壳层，得到铝棒。作为本专利技术的一种优选实施方式，包括以下步骤：1)熔融精炼：a)熔炼：取氯化钙、氯化镁、七氟铌酸钾、氧化硅进行熔融电解，温度710～730℃，电压4.3～4.8V，电解时间1～4h，反应完成后，制得合金；预热熔炉，加入铝锭和合金，升温至840～1000℃，保温1～5h，按质量比例加入0.4～0.9％的锰合金，保温5～7min，除渣后制得芯材A；b)精炼：调节熔炉温度至720～740℃，通入干燥的氩气精炼除气，静置10～20min，加入芯材A质量0.1～0.5％的锶合金作为变质剂，进行变质处理，静置10～20min，降温至680～720℃，浇注得到芯材B；2)热处理：a)一次热处理：取步骤1)得到的芯材B加热至530～550℃，保温1～16h，然后淬火处理，并以水雾的形式向芯材B喷洒淬火介质，同时超声处理，得到芯材C；b)预变形：取芯材C于室温拉拔，拉伸率为1～7％，得到芯材D；c)二次热处理：取芯材D与160～170℃保温10～20h，在氮气氛围中空冷至室温，然后冷拔至所需直径，得到芯材E；3)表面处理：a)表面脱氧：取步骤3)得到的芯材E进行喷丸处理，而后置于氢氧化钠溶液中处理3～5min进行表面脱氧，水洗烘干后，制得芯材；b)表面强化：通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向芯材表面移动，制得碳化铌壳层；取步骤3)得到的芯材E置于工件上旋转，每旋转0.1～1s暂停1～3s，对芯材E的外侧壁进行喷丸处理，喷丸高度为0.15～0.5mm，喷丸速度为28～36m/s，喷丸材料的喷射角度垂直于芯材E，喷丸处理1～6min，而后置于氢氧化钠溶液中处理3～5min进行表面脱氧，水洗烘干后，制得芯材。在上述技术方案中，步骤1)中将铝和其他合金元素熔融精炼，制得初始芯材，且加入其中的锰氧化，其脱氧产物MnO能够与其他氧化物如SiO2等形成低熔点化合物，利于从芯材中去除；步骤2)中一次热处理对芯材进行强化，淬火工序使得芯材加速冷却，提高强化效果，预变形工序使得芯材组织细化，在二次热处理后能够提高芯材强度；步骤3)中首先对芯材脱氧，避免影响后续铝棒在钢水中的使用，再利用喷丸轰击芯材表面、植入残余压应力，提升芯材的强度，再对芯材包覆第一壳层和第二壳层，第一壳层中的碳化铌隔绝空气和水分的侵扰，第二壳层中的硅化铜在利用铜提高铝棒强度的同时，减少铜的添加量，进入钢水后的反应产物均便于除去，从而提高铝棒的收得率。作为本专利技术的一种优选实施方式，所述步骤2)中的淬火介质为氯化钠和硝酸盐混合溶液。作为本专利技术的一种优选本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒，其特征在于：所述铝棒包括芯材、第一壳层和第二壳层，所述芯材的表面向外依次设置有第一壳层和第二壳层，所述芯材包括以下质量组分：9～12％硅、10～13％钙、5～6％镁、1～5％铌、余量为铝。/n

【技术特征摘要】
1.一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒，其特征在于：所述铝棒包括芯材、第一壳层和第二壳层，所述芯材的表面向外依次设置有第一壳层和第二壳层，所述芯材包括以下质量组分：9～12％硅、10～13％钙、5～6％镁、1～5％铌、余量为铝。


2.根据权利要求1所述的一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒，其特征在于：所述第一壳层为碳化铌壳层,所述第一壳层的厚度为0.05～0.5mm。


3.根据权利要求1所述的一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒，其特征在于：所述第二壳层为硅化铜壳层，所述第二壳层的厚度为0.2～0.7mm。


4.一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)熔融精炼：
a)熔炼；
b)精炼；
2)热处理：
a)一次热处理；
b)预变形；
c)二次热处理；
3)表面处理：
a)表面脱氧；
b)表面强化。


5.根据权利要求4所述的一种高收得率高强度的冷拔脱氧铝棒的加工工艺，其特征在于,包括以下步骤：
1)熔融精炼：
a)熔炼：
取氯化钙、氯化镁、七氟铌酸钾、氧化硅进行熔融电解，制得合金；
预热熔炉，加入铝锭和合金，升温熔融并保温一段时间，加入锰合金，继续保温，除渣后制得芯材A；
b)精炼：
调节熔炉温度，通入干燥的氩气精炼除气，静置一段时间，加入锶合金作为变质剂，进行变质处理，继续静置，降温后浇注得到芯材B；
2)热处理：
a)一次热处理：
取步骤1)得到的芯材B加热并保温，然后淬火处理，并以水雾的形式向芯材B喷洒淬火介质，同时超声处理，得到芯材C；
b)预变形：
取芯材C于室温拉拔，得到芯材D；
c)二次热处理：
取芯材D加热并保温，在氮气氛围中空冷至室温，然后冷拔至所需直径，得到芯材E；
3)表面处理：
a)表面脱氧：
取步骤3)得到的芯材E置于工件上旋转，对芯材E的外侧壁进行喷丸处理，而后置于氢氧化钠溶液中处理，进行表面脱氧，水洗烘干后，制得芯材；
b)表面强化：
通入氢气和甲烷混合气体，并加热五氯化铌，使得混合气体携带五氯化铌向芯材表面移动，制得碳化铌壳层；
取纳米硅化铜粉预热，在干燥的氩气氛围中，向碳化铌壳层的表面喷涂经超声雾化的纳米硅化铜粉，进行激光熔覆，熔覆结束后，调节激光功率，制备得到硅化铜壳层，得到铝棒。


6.根据权利要求5所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马自强，俞永东，李国超，
申请(专利权)人：江苏戴美特医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32