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炼钢纳米添加剂项目介绍

炼钢纳米添加剂的制作是在真空条件下,利用阳极弧放电等离子体的方法制出纯度高,粒径分布区间窄 ,分散性好的金属纳米粉末,并实现工业化生产(如图一)。利用X射线衍射、透射电子显微镜和BET吸附等测试手段对金属纳米粉的形貌、晶体结构、粒度及其分布、比表面积等进行性能表征。


                                          

                                                             图一  制作纳米添加剂的真空炉

目前,钢铁工业受现有的冶炼和轧制技术限制,国内外钢的质量总体来讲还存在晶粒粗大、夹杂物多、夹杂物粗大等质量缺陷(如图二、图三、图四所示),造成钢材的强度和冲击韧性指标处于低的层次范围内,这影响了钢材的使用寿命和效率。


图二 从船板钢中提取出的大量夹杂物(含有巨型夹杂物)


图三 从螺纹钢中提取出的大量夹杂物(含有巨型夹杂物)

图四 从船板钢中提取的大量球状夹杂物(量大)

针对以上陈述的问题,为了实现钢材质量的突破,各国都采取了不同的措施。截止到目前,除了在少部分钢种和场合获得一定成功外,各国都没有成功实现当时设定的有关夹杂物和钢中晶粒尺寸目标。

 公司团队经过研究和开发以及工业化实验表明,只有采用外添加纳米剂才能实现成本基本不提高和钢材的超细晶,而且钢的寿命和强度翻番,塑性和韧性基本不降低。

国内外均不能成功将纳米材料加到高温钢液内。而公司研究团队采用特殊的办法能够高效的将纳米添加剂加到钢液中。

纳米添加剂的作用如下:

•   改善钢的组织结构,提高钢的机械和力学性能;

•   提供大量形核剂,细化晶粒;

•   弥散夹杂物,消除大型夹杂物的危害。

                                

a,加入纳米粉     b.未加纳米粉

图五钢种加入和未加纳米粉微米夹杂物的变化

图五为在40t炼钢电炉实验加纳米添加剂后夹杂物的变化情况。由图五可以看出,加纳米添加剂后钢中夹杂物无论是数量还是尺寸均有了明显的改善。图六为在20t炼钢炉实验加纳米添加剂后夹杂物的变化情况。


加入纳米粉           未加纳米粉

图六 钢种加入和未加纳米粉微米夹杂物的变化


图七 纳米粉加入钢中弥散夹杂物(≦10um

 

                                           表一 35#钢中添加纳米粉后试验钢的力学性能与国标数值比较                                   


表二 添加纳米粉与未添加的中空钢55SiMnMo力学性能比较

                表一和表二分别为在40吨和20吨炼钢炉添加纳米材料钢的力学性能的改善情况。