一种稀土镁包芯线及其制备方法与流程

本发明属于合金粉包芯线，特别涉及一种稀土镁包芯线及其制备方法。

背景技术：

1、随着钢铁工业发展，对钢铁材料性能的要求强度更高、韧性更优良，控制钢中夹杂物(钢中杂质总量:s+p+n+h+t•o≤100×10-6)对钢铁产品产生的不良影响作用就更加重要，根据产品的不同质量要求通过包芯线喂线处理技术调整、控制和改善钢中夹杂物的性状就显得尤为重要。

2、最为典型、应用最为广泛的夹杂物变性处理技术是铝脱氧钢的钙处理。钙处理存在的问题是：残留下来的夹杂物往往尺寸比较大，轧制过程中会在夹杂物周围沿变形方向形成微裂纹、空洞，导致钢的一系列性能的恶化。特别是那些对于疲劳性能有苛刻要求的钢种，在生产中则不允许采用钙处理。对于更高质量要求的纯净钢产品，寻找新的夹杂物变性手段，以减轻和消除铝脱氧钢中夹杂物所造成的危害，已经成为钢铁产品生产中一个迫切需要解决的问题。

3、炼钢温度下镁对氧、硫亲和力优异，还能有效调控夹杂物的形态与尺寸；在铝脱氧钢中，镁处理可形成尺寸多控制在 5μm 以内、弥散分布的镁铝尖晶石夹杂，基本不损害钢材力学性能，同时镁能进一步降低钢中硫含量，促使硫化物转变为细小的 mgs 或 mgs-mns复合夹杂，改善 mns 夹杂带来的性能劣化问题。虽然对钢水采用镁处理具备优势，但由于镁元素熔点较低（650℃）、沸点较低（1080℃）、蒸气压较高（在炼钢温度1600℃时大于2.0mpa），导致炼钢生产过程中，对钢水进行镁处理还存在困难。

技术实现思路

1、为解决现有技术的问题，本发明提供一种稀土镁包芯线及其制备方法，采用稀土镁包芯线的方法以钢包喂线法应用于钢铁冶炼中，可有效改善钢铁冶炼中钢液夹杂物变性净化性能，有效减少和抑制了铸件缩孔、缩松缺陷的发生，且镁处理过程平稳。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种稀土镁包芯线，包括芯层和外层，外层包裹在芯层的外部；所述芯层包括稀土镁合金粉末层和稀土钙合金丝；所述稀土镁合金粉末层包裹稀土钙合金丝；

4、所述稀土镁合金粉末层包括稀土镁合金粉末，稀土镁合金粉末按质量百分比由以下的元素组分构成：mg 10~35%，ca 0.5~8%，al 0.5~5%，si 25~45%，ti 0.5~5%，ba 0.3~8%，mn 1~8%，nb 0.1~2%，v 0.1~3%，稀土元素0.5~10%，p≤0.1%，s≤0.1%，余量为fe；

5、所述稀土钙合金丝包括ca和稀土元素，稀土元素占稀土钙合金丝质量的0.5~10%；

6、所述外层为钢带。

7、进一步的，所述稀土镁合金粉末按质量百分比由以下的元素组分构成：mg 15~25%，ca 1~5%，al 1~2.5%，si 30~40%，ti 1~2.5%，ba 0.5~3%，mn 3~6%，nb 0.5~1%，v 0.5~1.0%，稀土元素 1~5%，p≤0.1%，s≤0.1%，余量为fe。

8、进一步的，所述稀土钙合金丝包括ca和稀土元素，稀土元素占稀土钙合金丝质量的1~5%。

9、进一步的，所述稀土镁合金粉末的粒径小于3mm，优选为0.1~2mm。

10、进一步的，所述钢带的厚度为0.3~0.6mm。

11、进一步的，所述稀土钙合金丝的直径为5~10mm。

12、进一步的，所述稀土镁合金粉末层和稀土钙合金丝的质量比为0.5~6：1，优选为2~4：1。

13、进一步的，所述稀土元素为镧、铈中的一种或两种。

14、进一步的，当使用镧、铈两种稀土元素时，镧占稀土元素总量的30~40%。

15、进一步的，所述稀土钙合金丝的制备方法为：以钙块与稀土块为原料经熔炼、浇筑钙棒、加热、挤压拉拔所得；其中，熔炼采用电阻炉，熔炼温度为850~950℃；浇筑钙棒为旋转浇筑，浇筑温度为850~950℃；加热采用感应加热，加热温度为300~400℃，保温时间为3～5min。

16、上述稀土镁包芯线的制备方法，包括如下步骤：

17、（1）将稀土镁合金粉末的原料在真空炉中冶炼，之后浇注成铸锭，铸锭破粹成粉末，得到稀土镁合金粉末；

18、（2）将稀土镁合金粉末、稀土钙合金丝使用包芯线机组进行包覆，得到稀土镁包芯线；

19、（3）将稀土镁包芯线进行热处理。

20、进一步的，步骤（3）中，热处理包括加热处理、保温处理和降温处理；其中，所述加热处理的温度为400～600℃，时间为3～10小时，优选为5～8小时；保温处理为加热到设定温度后进行保温处理，保温处理的时间为2～8小时，优选为3～5小时；降温处理为将保温好的稀土镁包芯线降温到室温，降温处理的时间为9～30小时，优选为15～24小时。

21、本发明的有益效果：

22、（1）本发明加入铝可细化晶粒，提高冲击韧性。加入锰不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能。

23、（2）本发明加入ba（活性元素）可降低钢水中夹杂物含量、增加了钢水的流动，使钢水更加均匀，进而提升铸件的品质。复合使用ca、ba脱氧，有利于钢中夹杂物聚集上浮。

24、（3）本发明通过添加适量的氟化钙，可以调节夹渣的粘度和结晶性能，能够减少铸件的夹渣困扰，从而增强铁水包寿命；

25、（4）本发明复配 nb、v，可与镁、稀土形成协同冶金效果：镁与稀土负责脱氧脱硫，将氧化物、硫化物细化改性；nb、v 在钢中形成弥散纳米 (nb,v)(c,n) 析出相，钉扎晶界、细化晶粒，发挥析出强化与细晶强化作用。镁生成的镁铝尖晶石等细小夹杂可作为碳氮化物异质形核质点，促进 (nb,v)(c,n) 均匀析出、抑制其粗化，减少大尺寸析出相与硫化物耦合聚集，降低裂纹风险。

26、（5）本发明采用热处理，部分去除包芯线生产时产生的内应力，适当降低其刚性；在喂线时包芯线可以直插钢包底，容易达到临界深度以下，从而提高收得率；同时，喂线无喷溅。

27、（6）本发明采用稀土镁包芯线的方法以钢包喂线法应用于钢铁冶炼中，可有效改善钢铁冶炼中钢液夹杂物变性净化性能，有效减少和抑制了铸件缩孔、缩松缺陷的发生，且镁处理过程平稳。

1.一种稀土镁包芯线，其特征在于，包括芯层和外层，外层包裹在芯层的外部；所述芯层包括稀土镁合金粉末层和稀土钙合金丝；所述稀土镁合金粉末层包裹稀土钙合金丝；

2.根据权利要求1所述的稀土镁包芯线，其特征在于，所述稀土镁合金粉末的粒径小于3mm。

3.根据权利要求1所述的稀土镁包芯线，其特征在于，所述钢带的厚度为0.3~0.6mm。

4.根据权利要求1所述的稀土镁包芯线，其特征在于，所述稀土钙合金丝的直径为5~10mm。

5.根据权利要求1所述的稀土镁包芯线，其特征在于，所述稀土镁合金粉末层和稀土钙合金丝的质量比为0.5~6：1。

6.根据权利要求1所述的稀土镁包芯线，其特征在于，所述稀土元素为镧、铈中的一种或两种。

7.根据权利要求6所述的稀土镁包芯线，其特征在于，当使用镧、铈两种稀土元素时，镧占稀土元素总量的30~40%。

8.根据权利要求1所述的稀土镁包芯线，其特征在于，所述稀土钙合金丝的制备方法为：以钙块与稀土块为原料经熔炼、浇筑钙棒、加热、挤压拉拔所得；其中，熔炼采用电阻炉，熔炼温度为850~950℃；浇筑钙棒为旋转浇筑，浇筑温度为850~950℃；加热采用感应加热，加热温度为300~400℃，保温时间为3～5min。

9.权利要求1-8中任意一项所述的稀土镁包芯线的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

10.根据权利要求9所述的稀土镁包芯线的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，热处理包括加热处理、保温处理和降温处理；其中，所述加热处理的温度为400～600℃，时间为3～10小时；保温处理为加热到设定温度后进行保温处理，保温处理的时间为2～8小时；降温处理为将保温好的稀土镁包芯线降温到室温，降温处理的时间为9～30小时。