專利名稱：鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金及其制造方法，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界稀土資源和稀土產(chǎn)量第一的稀土大國(guó)，又是稀土消費(fèi)大國(guó)，也是鋼產(chǎn)量第一的鋼鐵大國(guó)，但鋼材品種質(zhì)量與國(guó)外先進(jìn)水平還有相當(dāng)大的差距，仍有相當(dāng)數(shù)量的鋼材需要進(jìn)口。稀土在鋼中有凈化鋼液，使夾雜物變性和微合金化作用，一般能使重軌、鋼板、無縫鋼管、棒材的橫向沖擊韌性顯著提高，耐氧化及腐蝕性能明顯提高，還能提高塑性及抗層狀撕裂性能。國(guó)內(nèi)外許多鋼廠的多年實(shí)踐證明，鋼中加入稀土，是提高鋼質(zhì)、發(fā)展新品種的有效措施之一。自二十世紀(jì)五十年代以來，國(guó)內(nèi)外進(jìn)行了大量有關(guān)稀土在鋼中作用的研究工作， 取得非常重要的成果、專著、發(fā)明專利；二十世紀(jì)七十、八十年代后，稀土鋼作為成熟產(chǎn)品進(jìn)入中國(guó)鋼鐵產(chǎn)品名單，稀土鋼中的板材品種占絕大多數(shù)；RE在鋼中的作用歸納為凈化、變質(zhì)和微合金化三大作用；稀土對(duì)鋼的凈化作用， 可深度降低氧和硫的含量；稀土對(duì)鋼中夾雜物的變質(zhì)作用，可改變夾雜物(MnS、Al203)的性質(zhì)、形態(tài)和分布，鈣處理已被公認(rèn)是取得低雜質(zhì)鋼的較為經(jīng)濟(jì)可行的技術(shù)措施；稀土對(duì)鋼的微合金化作用，充分發(fā)揮稀土與微合金化元素(鈮、釩、鈦、硼)、合金元素(鎳、鉻、鉬、銅) 的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)作用，減少低熔點(diǎn)金屬(銻、錫、鉛、鋅、砷、鉍、銅等)在鋼中的危害作用(脆性)，發(fā)揮微量稀土元素強(qiáng)抑制局域弱化作用，綜合改善鋼的性能，提高鋼材產(chǎn)品差異化。進(jìn)入二十世紀(jì)九十年代，RE在鋼中的合金化作用得到廣泛研究，為稀土在鋼中應(yīng)用提供了更加廣闊空間。二十世紀(jì)末期、二十一世紀(jì)初期，煉鋼生產(chǎn)進(jìn)入連鑄全時(shí)代，稀土鋼生產(chǎn)卻日漸沉寂一稀土鋼產(chǎn)量大幅度下降。連鑄生產(chǎn)稀土鋼的稀土加入工藝主要有三種結(jié)晶器喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝、 中間包喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝、鋼包喂稀土(RESiCa、RECa)復(fù)合包芯線工藝。鋼中稀土加入工藝的比較稀土加入工藝不同，稀土的回收率也不同。而稀土的回收率高，意味著稀土在鋼中殘留的多，稀土殘留量是對(duì)稀土鋼的性能起著決定性的因素。鋼包喂稀土(RESiCa、RECa)復(fù)合包芯線工藝鋼包喂稀土(RESiCa、RECa)復(fù)合包芯線工藝，是用喂絲機(jī)將Cpl3mm的稀土包芯線(用鐵皮將硅鈣粉和稀土絲包覆)喂入鋼包內(nèi)。不經(jīng)VD工藝的鋼種采用在精煉后期喂稀土(RESiCa、RECa)復(fù)合包芯線，經(jīng)VD (RH)工藝的鋼種采用在VD (RH)后喂稀土(RESiCa、 RECa)復(fù)合包芯線。工藝優(yōu)點(diǎn)
操作簡(jiǎn)單方便，稀土在鋼液中分布均勻。工藝缺點(diǎn)增加設(shè)備和操作人員，稀土的收得率較低，有水口結(jié)瘤和稀土加入量偏少的問題。結(jié)晶器喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝結(jié)晶器喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝，是用喂絲機(jī)將稀土絲(包覆鐵皮)喂入結(jié)晶器內(nèi)。對(duì)多流大方坯、小方坯、圓坯連鑄，需多臺(tái)喂絲機(jī)，一流對(duì)一絲；對(duì)板坯連鑄，需一流對(duì)二絲。需要裝多臺(tái)喂絲機(jī)，喂絲機(jī)放置受到現(xiàn)場(chǎng)的限制，也影響工人操作。工藝優(yōu)點(diǎn)稀土的收得率較高，稀土加入量可較高，不發(fā)生水口結(jié)瘤。工藝缺點(diǎn)結(jié)晶器喂稀土絲稀土殘留量多時(shí)，絕大部分反應(yīng)生成物殘留在鋼中，容易造成污染鋼質(zhì)的傾向；鋼坯橫斷面上RE分布相對(duì)也不均勻；多流連鑄時(shí)，喂稀土絲的操作復(fù)雜、不便；需要裝多臺(tái)喂絲機(jī)，喂絲機(jī)放置受到現(xiàn)場(chǎng)的限制，也影響工人操作；增加設(shè)備和操作人
員O中間包喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝中間包喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝，是用喂絲機(jī)將稀土絲(包覆鐵皮)喂入中間包T型口。由于中間包喂稀土絲是在連鑄生產(chǎn)較后期加入，鋼水從中間包T型口流到結(jié)晶器有一定時(shí)間，稀土在鋼液中有較充分的時(shí)間進(jìn)行擴(kuò)散，使稀土在鋼中分布均勻。另外，也為稀土夾雜物上浮創(chuàng)造了條件，起到了凈化鋼液作用。工藝優(yōu)點(diǎn)操作簡(jiǎn)單方便，稀土的收得率較高，稀土在鋼液中分布均勻。工藝缺點(diǎn)增加設(shè)備和操作人員，有水口結(jié)瘤和稀土加入量偏少的問題。稀土鋼——這一結(jié)合了我國(guó)資源優(yōu)勢(shì)的鋼鐵品種何去何從？稀土在鋼材產(chǎn)品中的應(yīng)用已經(jīng)是一個(gè)老話題，但是從稀土資源綜合利用和鋼材產(chǎn)品差異化的角度看，更應(yīng)該是一個(gè)新話題。在鋼的冶煉控制技術(shù)和鋼質(zhì)潔凈度不斷提高的今天，稀土元素在鋼中的作用將能更有效的得到控制和更好的得到發(fā)揮；在面臨鋼材產(chǎn)品市場(chǎng)殘酷競(jìng)爭(zhēng)的今天，稀土元素在鋼中將能更有效的得到綜合利用；用稀土這個(gè)戰(zhàn)略元素提高鋼材產(chǎn)品的差異化、增強(qiáng)鋼材產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，把稀土的資源優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為鋼材產(chǎn)品的品種優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，使稀土在提高鋼材產(chǎn)品的差異化中發(fā)揮其獨(dú)特作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對(duì)因鋼中稀土加入工藝問題導(dǎo)致稀土在鋼中不能廣泛應(yīng)用，為克服現(xiàn)有鋼中稀土加入工藝及其稀土材料形式的缺陷和不足，提供一種煉鋼連鑄生產(chǎn)鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金及其制造方法。本發(fā)明所述的Fe-混合稀土中間合金是由下列重量百分比的原材料經(jīng)過加工制成的純鐵70wt % 95wt %，混合稀土金屬5wt % 30wt %。本發(fā)明產(chǎn)品的化學(xué)成分及重量百分含量
化學(xué)成分Fe、混合稀土金屬所述原材料的技術(shù)參數(shù)純鐵，F(xiàn)e彡合稀土金屬，RE 彡 95wt%。純鐵的化學(xué)成分中(wt%)03，Si 彡 0· 25, Mn ^0. 25，P 彡 0. 01,S^O. 007，
Fe ^ 98 ；混合稀土金屬化學(xué)成分中(wt% ) =La彡50 80，Ce彡15 45，Pr3 15。本發(fā)明所述的連鑄生產(chǎn)鋼中稀土加入用Fe-RE(混合)中間合金是按照以下方法制成的將按照要求重量百分比配備稱量的純鐵，放入真空中頻感應(yīng)爐坩堝內(nèi)，進(jìn)行真空熔煉，真空度彡0. IPa0以硅鋇鈣充分脫氧，待溫度達(dá)到1550°C 1650°C時(shí)，向坩堝內(nèi)純鐵水加入按照要求重量百分比配備稱量的混合稀土金屬，加入混合稀土金屬后的熔化、混合均勻時(shí)間為1 10分鐘，然后將熔化混合均勻的Fe-混合稀土中間合金鋼水澆入組合鋼錠模中使其完全冷卻，開模后脫模即成為顆粒狀形式的Fe-混合稀土中間合金。Fe-混合稀土中間合金的粒度為5mm 30mm，利用雙層覆膜包裝(塑料袋)成為 5公斤 25公斤/袋的Fe-混合稀土中間合金產(chǎn)品。本發(fā)明產(chǎn)品在制備過程中把握三個(gè)關(guān)鍵(1)原材料必須優(yōu)選，原材料的含量指標(biāo)必須滿足要求；(2)原材料在高溫液態(tài)下必須混合均勻，以保證Fe-混合稀土中間合金產(chǎn)品顆粒的各化學(xué)成分均勻。(3) Fe-混合稀土中間合金產(chǎn)品顆粒的粒度為5mm 30mm。本發(fā)明所述的Fe-混合稀土中間合金用于鋼中稀土加入，稀土加入效果好，稀土加入形式新穎、高效，操作簡(jiǎn)單方便，不增加設(shè)備和操作人員，稀土的收得率大幅度提高，稀土在鋼液中分布均勻，稀土的加入量大幅度減少，稀土加入操作環(huán)境有效改善，煉鋼生產(chǎn)效率提高，稀土鋼鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量提高、綜合成本降低。本發(fā)明所述的連鑄生產(chǎn)鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金，應(yīng)用于鋼中稀土加入具有以下明顯優(yōu)點(diǎn)和效果(1)以Fe-混合稀土中間合金形式向鋼中加入稀土，不增加設(shè)備和操作人員，操作簡(jiǎn)單方便，稀土加入工藝操作時(shí)間縮短、效率提高，解決了鋼中加入稀土的難題，稀土加入形式新穎、高效；(2)以Fe-混合稀土中間合金形式向鋼中加入稀土，因加入中間合金形式的操作簡(jiǎn)單方便，鋼中稀土加入的操作成本降低；(3)以Fe-混合稀土中間合金形式向鋼中加入稀土，由于混合稀土中間合金產(chǎn)品為顆粒狀形式，熔點(diǎn)較高，稀土的燒損大幅度減少，稀土的收得率大幅度提高，鋼中稀土加入的材料成本降低；(4)以Fe-混合稀土中間合金形式向鋼中加入稀土，由于稀土的收得率大幅度提高，稀土的加入量大幅度減少，鋼中稀土夾雜物的尺寸減小、數(shù)量減少，鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量提尚；(5)以Fe-混合稀土中間合金形式向鋼中加入稀土，無鋼液噴濺、無煙塵產(chǎn)生，稀土的加入操作安全可靠，操作環(huán)境有效改善；
(6)以Fe-混合稀土中間合金形式向鋼中加入稀土，由于混合稀土中間合金產(chǎn)品為顆粒狀形式，熔點(diǎn)較高，比重較高，稀土在鋼液中的分布均勻；(7)以Fe-混合稀土中間合金形式向鋼中加入稀土，因稀土加入工藝操作時(shí)間縮短、效率提高，煉鋼生產(chǎn)效率提高；(8)以Fe-混合稀土中間合金形式向鋼中加入稀土，因稀土加入工藝操作時(shí)間縮短，稀土的燒損大幅度減少，稀土的收得率大幅度提高，稀土的加入量大幅度減少，鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量提高，稀土鋼鋼材產(chǎn)品的綜合成本降低。具體實(shí)施例方式本發(fā)明所述的Fe-混合稀土中間合金是由下列重量百分比的原材料經(jīng)過加工制成的純鐵70wt % 95wt %，混合稀土金屬5wt % 30wt %。本發(fā)明所述的連鑄生產(chǎn)鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金是按照以下方法制成的首先按照100公斤/爐配料，將按照要求重量百分比配備稱量的純鐵，放入100公斤真空中頻感應(yīng)爐坩堝內(nèi)，進(jìn)行真空熔煉，真空度< 0. IPa0以硅鋇鈣充分脫氧，待溫度達(dá)到1550°C 1650°C時(shí)，向坩堝內(nèi)純鐵鋼水加入按照要求重量百分比配備稱量的混合稀土金屬，加入混合稀土金屬后的熔化、混合均勻時(shí)間為1 10分鐘，然后將熔化混合均勻的 Fe-混合稀土中間合金鋼水澆入組合鋼錠模中使其完全冷卻，開模后脫模即成為顆粒狀形式的Fe-混合稀土中間合金，粒度為5mm 30mm，利用雙層覆膜包裝成為5公斤 25公斤 /袋的Fe-混合稀土中間合金產(chǎn)品。實(shí)施例1 本發(fā)明所述的Fe-混合稀土中間合金是由下列重量百分比的原材料經(jīng)過加工制成的純鐵70wt %，混合稀土金屬30wt %。實(shí)施例2 本發(fā)明所述的Fe-混合稀土中間合金是由下列重量百分比的原材料經(jīng)過加工制成的純鐵75wt%，混合稀土金屬25wt%，輔助材料。實(shí)施例3 本發(fā)明所述的Fe-混合稀土中間合金是由下列重量百分比的原材料經(jīng)過加工制成的純鐵80wt %，混合稀土金屬20wt %。實(shí)施例4 本發(fā)明所述的Fe-混合稀土中間合金是由下列重量百分比的原材料經(jīng)過加工制成的純鐵85wt%，混合稀土金屬15wt%。實(shí)施例5 本發(fā)明所述的Fe-混合稀土中間合金是由下列重量百分比的原材料經(jīng)過加工制成的純鐵90wt %，混合稀土金屬IOwt %。
權(quán)利要求
1.一種鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金，其特征是所述的Fe-混合稀土中間合金是由下列重量百分比的原材料經(jīng)過加工制成的純鐵70wt% 95wt%，混合稀土金屬 5wt% 30wt%。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金，其特征是所述原材料的技術(shù)參數(shù)純鐵的化學(xué)成分中按重量百分比C ( 0. 03，Si ( 0. 25，Mn ( 0. 25， P ^ 0.01, S ^ 0. 007，F(xiàn)e彡98 ；混合稀土金屬化學(xué)成分中按重量百分比La彡50 80， Ce 彡 15 45，Pr3 15。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金的制造方法，其特征是將按照要求重量百分比配備稱量的純鐵，放入真空中頻感應(yīng)爐坩堝內(nèi)，進(jìn)行真空熔煉，真空度彡0. IPa ；以硅鋇鈣充分脫氧，待溫度達(dá)到1550°C 1650°C時(shí)，向坩堝內(nèi)純鐵水加入按照要求重量百分比配備稱量的混合稀土金屬，加入混合稀土金屬后的熔化、混合均勻時(shí)間為1 10分鐘，然后將熔化混合均勻的Fe-混合稀土中間合金鋼水澆入組合鋼錠模中使其完全冷卻，開模后脫模即成為顆粒狀形式的Fe-混合稀土中間合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金的制造方法，其特征是Fe-混合稀土中間合金的粒度為5mm 30mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種鋼中稀土加入用Fe-混合稀土中間合金及其制造方法，合金是由下列重量百分比的原材料經(jīng)過加工制成的純鐵70wt％～95wt％，混合稀土金屬5wt％～30wt％。其制造方法是在真空中頻感應(yīng)爐坩堝內(nèi)，進(jìn)行真空熔煉，真空度≤0.1Pa。以硅鋇鈣充分脫氧，待溫度達(dá)到1550℃～1650℃時(shí)，向坩堝內(nèi)純鐵水加入混合稀土金屬，熔化、混合時(shí)間為1～10分鐘。其優(yōu)點(diǎn)是在鋼包中使用，稀土加入效果好，稀土加入形式新穎、高效，操作簡(jiǎn)單方便，不增加設(shè)備和操作人員，稀土的收得率大幅度提高，稀土在鋼液中分布均勻，稀土的加入量大幅度減少，稀土加入操作環(huán)境有效改善，煉鋼生產(chǎn)效率提高，稀土鋼鋼材產(chǎn)品的質(zhì)量提高、綜合成本降低。
文檔編號(hào)C22C35/00GK102383028SQ20111035134
公開日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月3日
發(fā)明者何建中, 張輝, 王海明, 王榮, 程德富, 賀景春, 趙殿清 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司