專利名稱：一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法及其專用設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法以及用于實現(xiàn)該方法 的設(shè)備。
背景技術(shù)：
納米陶瓷粉體具有粒徑小、比表面積大、表面活性高等特點，與金屬、半導(dǎo)體、絕緣 體等都具有極好的附著力，因此在科學(xué)研究及技術(shù)應(yīng)用的相關(guān)領(lǐng)域有很多潛在的應(yīng)用。眾所周知，鋼鐵工業(yè)在全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展中在21世紀(jì)仍將保持其領(lǐng)導(dǎo)地位。目前高技 術(shù)在鋼鐵工業(yè)上的應(yīng)用已使鋼鐵工業(yè)成為世界上最高、最有效和技術(shù)先進(jìn)的工業(yè)之一。隨 著社會的發(fā)展，高質(zhì)量、高性能鋼鐵的需求越來越大，在不斷的探索中發(fā)現(xiàn)，晶粒細(xì)化是改 變鋼鐵性能的有效方法，晶粒細(xì)化就是改變晶核的數(shù)量或晶體生長速度的處理，使得鋼鐵 結(jié)構(gòu)更為縝密有序。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用納米陶瓷粉體改善 合金鋼鐵性能的方法，其特征是在無氧環(huán)境下將占合金鋼鐵總量萬分之十以下的納米陶瓷 粉體添加到鋼水中。按照本發(fā)明的處理方法，納米陶瓷粉體在金屬冶煉的過程中以適當(dāng)?shù)呐浔群瓦m當(dāng) 的方式加入可以起到很好的晶粒細(xì)化效果，這種方法還可以同時增強(qiáng)金屬的韌性和強(qiáng)度， 有效的提高了鋼鐵性質(zhì)。本發(fā)明的另一個目的是提供一種實施上述方法的的設(shè)備。技術(shù)方案是一種用于添加納米陶瓷粉體到合金鋼鐵中的設(shè)備，其特征在于氣 瓶與吹粉槍連通，吹粉槍至少有兩個出口，第一出口與罐體連通，第二出口管與罐體出口管 連通。上述的設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠能夠可靠地實現(xiàn)將納米粉體材料分散到鋼鐵中的 目的。


圖1是本發(fā)明示意圖；圖2是本發(fā)明局部結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法，其特征是在無氧環(huán)境下將占合金 鋼鐵總量萬分之十以下的納米陶瓷粉體添加到鋼水中。由于納米陶瓷粉體易于被氧化而失效，所以保證無氧環(huán)境是實現(xiàn)陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的環(huán)境要求。納米陶瓷粉體添加 量不可過多，過多不僅沒有起到改性作用，反而會降低合金鋼鐵的性能。所述的納米陶瓷粒子有納米氮化鈦、納米碳化硅、納米氮化釩、納米二硼化鈦、納 米碳化鈦。一切性質(zhì)穩(wěn)定，難熔融，難離解的納米無機(jī)陶瓷粉體都是可以用于添加到合金鋼 鐵中的。所述的合金鋼鐵為高錳鋼、高鉻鋼、球磨鑄鐵。當(dāng)然其他合金鋼鐵也是可以根據(jù)實 際性能情況通過添加納米陶瓷粉體而得到改性的。所述的納米陶瓷粉體添加量最好是合金鋼鐵質(zhì)量的十萬分之五到萬分之四。所述的添加方法為吹氬噴粉法和沖包法。其中吹氬噴粉法是利用氬氣氣流將納米 陶瓷粉體帶入高溫鋼爐的一種納米陶瓷粉體的添加方法。沖包法是待鋼液總量流入鋼包 1/3后，投入用不銹鋼皮包裹經(jīng)真空處理的納米粉袋，再快速進(jìn)行適度攪拌，使納米粒子均 勻的進(jìn)入鋼鐵組織中。此時鐵液出爐溫度要高于平時出爐溫度30 40°C，以保證納米粒子 有足夠的時間與鋼液進(jìn)行混合。一種用于添加納米陶瓷粉體到合金鋼鐵中的設(shè)備，如圖1、圖2所示，氣瓶1與吹粉 槍2連通，吹粉槍2至少有兩個出口，第一出口 3與罐體4連通，第二出口 5管與罐體出口 管6連通。氣瓶1用于裝置氬氣，吹粉槍2可以有不同的管徑，這樣可以通過增大截面積 產(chǎn)生一定壓力差，起到一個穩(wěn)壓的作用。氣瓶1中的氬氣經(jīng)過吹粉槍2、第一出口 3將罐體 4里的粉體吹入罐體出口管6而進(jìn)入第二出口 5管道內(nèi)。第二出口 5管與罐體出口管6連 通是利用氣體壓力將從罐體出口管6下來的粉體經(jīng)管道16送入鋼水中。所述的氣瓶1與吹粉槍2之間的管道上依次設(shè)置有壓力表7、安全閥8、球閥9和 第一三通閥10。壓力表7是調(diào)節(jié)顯示進(jìn)氣壓力，安全閥8是保證壓力在安全范圍內(nèi)，球閥9 是裝置通氬的總開關(guān)，第一三通閥10起連接作用。所述的壓力表7位于氣瓶1與安全閥8之間。所述的罐體上部設(shè)有加料斗11，下部設(shè)有透視鏡12。加料斗11是用于添加納米陶 瓷粉體，下部的透視鏡12主要是為了便于觀察納米變質(zhì)劑的添加狀態(tài)(是否添加完等)。所述的第一出口 3與罐體4之間設(shè)有用于通氬的開關(guān)閘閥13。便于對通氣與否的 狀態(tài)進(jìn)行切換。所述的第二出口 5通過管道16與用于通氬和通粉之間進(jìn)行切換的第二三通閥14 連通。這里的第二三通閥14實現(xiàn)在通氬和通粉之間進(jìn)行切換，第二三通閥14與吹粉槍2 左側(cè)的第一三通閥10之間還設(shè)置有一個用于通氬的管道，可以通過第二三通閥14的切換， 在停止吹粉后啟用通氬的管道以防止鋼水回流入管道。所述的第一三通閥10與第二三通閥14通過用于通氬的管道連通，管道上設(shè)有球 閥15。球閥15用于通氬路線上的關(guān)閉功能。該設(shè)備利用吹氬噴粉法將納米陶瓷粉體添加到鋼水中，具體操作步驟為a、先將 吹粉裝置裝配好；b、第一出口 3管道上閘閥13開啟，除去粉罐4中的空氣；C、打開第二出 口 5管道上閥門，除去管道中的空氣；d、加入納米納米陶瓷粉；e、在插入鋼爐前，適當(dāng)增加 進(jìn)氣壓力，試驗納米陶瓷粉體能否順利吹出；f、將吹入管插入鋼液4/5中，球閥9開啟2 4秒后關(guān)閉，迅速將管拿出，反復(fù)進(jìn)行b d操作保證既定質(zhì)量的納米粉吹入鋼水中。添料 結(jié)束后將第二三通閥14切換，開啟球閥15所在的用于通氬的管道進(jìn)行通氬氣，防止鋼水回流。實施例1試驗材質(zhì)為用于攪攏葉片的鑄件。采用吹氬噴粉法加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為萬分之一的納米氮化鈦。產(chǎn)品性能實驗檢測數(shù)據(jù) 如下表所示。
權(quán)利要求
1.一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法，其特征是在無氧環(huán)境下將占合金鋼 鐵總質(zhì)量萬分之十以下的納米陶瓷粉體添加到鋼水中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法，其特征在 于所述的納米陶瓷粒子有納米氮化鈦、納米碳化硅、納米氮化釩、納米二硼化鈦、納米碳化鈦。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法，其特征在 于所述的合金鋼鐵為高錳鋼、高鉻鋼、球磨鑄鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法，其特征在 于所述的納米陶瓷粉體添加量是合金鋼鐵總質(zhì)量的十萬分之五到萬分之四。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法，其特征在 于所述的添加方法為吹氬噴粉法或沖包法。
6.一種用于添加納米陶瓷粉體到合金鋼鐵中的設(shè)備，其特征在于氣瓶(1)與吹粉槍 (2)連通，吹粉槍(2)至少有兩個出口，第一出口(3)與罐體(4)連通，第二出口(5)管與罐 體出口管(6)連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于添加納米陶瓷粉體到合金鋼鐵中的設(shè)備，其特征在 于所述的氣瓶(1)與吹粉槍(2)之間的管道上依次設(shè)置有壓力表(7)、安全閥(8)、球閥 (9)和第一三通閥(10)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的一種用于添加納米陶瓷粉體到合金鋼鐵中的設(shè)備，其特 征在于所述的壓力表(7)位于氣瓶⑴與安全閥⑶之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于添加納米陶瓷粉體到合金鋼鐵中的設(shè)備，其特征在 于所述的罐體(4)上部設(shè)有加料斗(11)，下部設(shè)有透視鏡(12)。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于添加納米陶瓷粉體到合金鋼鐵中的設(shè)備，其特征 在于所述的第一出口(3)與罐體(4)之間設(shè)有用于通氬開關(guān)的閘閥(13)。
11.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種用于添加納米陶瓷粉體到合金鋼鐵中的設(shè)備，其特征 在于所述的第二出口(5)通過管道(16)與用于通氬和通粉之間進(jìn)行切換的第二三通閥 (14)連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求6或7或11所述的一種用于添加納米陶瓷粉體到合金鋼鐵中的設(shè) 備，其特征在于所述的第一三通閥(10)與第二三通閥(14)通過用于通氬的管道連通，管 道上設(shè)有球閥(15)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用納米陶瓷粉體改善合金鋼鐵性能的方法以及用于實現(xiàn)該方法的設(shè)備，其主要方案是在無氧環(huán)境下將占合金鋼鐵總量萬分之十以下的納米陶瓷粉體添加到鋼水中；設(shè)備包括氣瓶與吹粉槍連通，吹粉槍至少有兩個出口，第一出口與罐體連通，第二出口的管壁與罐體出口管連通；按照本發(fā)明的處理方法，納米陶瓷粉體在金屬冶煉的過程中以適當(dāng)?shù)呐浔群瓦m當(dāng)?shù)姆绞郊尤肟梢云鸬胶芎玫木Я＜?xì)化效果，這種方法還可以同時增強(qiáng)金屬的韌性和強(qiáng)度，有效的提高了鋼鐵性質(zhì)；該專用設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，性能可靠能夠可靠地實現(xiàn)將納米粉體材料分散到鋼鐵中的目的。
文檔編號C22C33/04GK102031443SQ20101054120
公開日2011年4月27日 申請日期2010年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月12日
發(fā)明者張芬紅 申請人:合肥開爾納米能源科技股份有限公司