專利名稱：一種在rh精煉爐中加入稀土的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種稀土在鋼中的加入方法，具體涉及ー種在RH精煉爐中加入稀土的方法，屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
我國是世界稀土資源和產(chǎn)量第一的稀土大國，也是鋼產(chǎn)量第一的鋼鐵大國，但鋼材品種質(zhì)量與國外先進(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)ロ。從上世紀(jì)六十年代至今，我國的稀土鋼研究生產(chǎn)已經(jīng)有50年的歷史，目前國內(nèi)稀土鋼受到連鑄エ藝發(fā)展和加入エ藝的困擾，稀土鋼的品種和產(chǎn)量受到限制。 近年來，為了滿足釹鐵硼稀土永磁材料快速發(fā)展對(duì)稀土金屬釹的需求，擴(kuò)大了生產(chǎn)規(guī)模。在大量分離鐠釹元素的同吋，也分離出來La、Ce等其他輕稀土元素，由于市場需求量有限，造成了該類產(chǎn)品的供過于求。為此，解決La、Ce應(yīng)用領(lǐng)域，平衡應(yīng)用稀土資源也是稀土行業(yè)急需解決的問題。從2011年開始，稀土成為國家戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源后，國家加大整合稀土資源カ度，稀土價(jià)格大漲，成本壓カ増大，稀土在鋼中應(yīng)用面臨新形勢(shì)下的壓カ和挑戰(zhàn)。隨著冶金技術(shù)水平的提高，鋼中雜質(zhì)元素的含量，特別是硫、氧的含量不斷下降，夾雜物的形態(tài)得到了有效的控制。鋼中雜質(zhì)元素的減少也為稀土合金化作用的發(fā)揮提供了條件，稀土作為合金化元素的作用也越來越顯著。因此，研究単一稀土在潔凈鋼中的作用對(duì)于稀土資源的合理利用，適應(yīng)鋼鉄工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，促進(jìn)稀土在金屬材料中的應(yīng)用有著重要的意義。稀土在鋼中主要具有凈化鋼液，復(fù)合稀土夾雜，夾雜變性，微合金化作用。目前生產(chǎn)稀土鋼的標(biāo)準(zhǔn)中，主要是要求加入量，對(duì)鋼中稀土含量沒有要求，嚴(yán)格意義講，是稀土處理鋼，鋼中稀土質(zhì)量分?jǐn)?shù)很低，鋼中幾乎沒有固溶稀土，同時(shí)受鋼水質(zhì)量影響，未充分發(fā)揮稀土冶金作用。雖然近一個(gè)時(shí)期稀土鋼產(chǎn)量出現(xiàn)了下滑，但并不能表明這ー工作失去價(jià)值。目前國際稀土鋼的研究熱情高漲，相關(guān)專利層出不窮。中國是鋼鐵大國，正在走向鋼鐵強(qiáng)國，今后世界的鋼鐵發(fā)展必定要看中國。這種趨勢(shì)對(duì)鋼鐵企業(yè)提出了創(chuàng)新要求。創(chuàng)新才會(huì)有新品種、創(chuàng)新才會(huì)有新市場。稀土鋼應(yīng)該是創(chuàng)新目標(biāo)之一，正是因?yàn)楹芏鄦栴}沒有解決，中國的稀土鋼研究才有空間、有希望。到目前為止，還沒有相適宜的稀土加入方法，能滿足稀土鋼生產(chǎn)的要求，這ー問題一直困擾著冶金工作者。鋼中稀土加入エ藝的比較連鑄結(jié)晶器喂混合稀土絲，在鋼中有較高的稀土含量，但在鑄坯橫斷面上偏析嚴(yán)重，對(duì)保護(hù)渣性能有較大影響，夾雜物聚集后不易上浮，需添加設(shè)備和操作人員，生產(chǎn)操作難度大。中間包喂包芯混合稀土絲方法較好，稀土收得率高，但不穩(wěn)定且波動(dòng)較大，需添加設(shè)備和操作人員，存在水ロ結(jié)瘤問題。LF精煉前、后，VD真空前、后鋼包中喂混合稀土包芯線，鋼中稀土收得率極低，稀土基本以夾雜物形式存在鋼中，冶金效果不佳。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種稀土收得率較高且穩(wěn)定，連鑄生產(chǎn)順行，鋼中稀土分布均勻的在RH精煉爐中加入稀土的方法。本發(fā)明的具體方法如下在煉鋼中采用潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)，包括鐵水脫硫，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制，用鋁進(jìn)行脫氧，精煉高效脫硫，使得鋼中按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)全氧含量T. O < O. 002 %，活度氧含量a [O] く O. 0005%, [S]含量く O. 005% ；
將稀土鑭鐵合金放入RH精煉エ位真空加料倉內(nèi)；將具備以上條件的鋼水，在RH精煉エ位鋼水真空處理進(jìn)行到> IOmin吋，按計(jì)算好的稀土加入量，從真空加料倉將稀土鑭鐵合金加入真空室內(nèi)。其后續(xù)エ序?yàn)殇撍?jīng)真空處理2min結(jié)束后軟吹氬氣攪拌lOmin，吊運(yùn)至連鑄進(jìn)行澆注，澆注過程要求全程進(jìn)行保護(hù)澆注(密封保護(hù)防止二次氧化)；所述稀土加入量控制在O. 005 O. 015wt%范圍內(nèi)(以往エ藝均按O. 02wt%的加入量，是以往エ藝的25 50% );經(jīng)試驗(yàn)研究結(jié)果表明，對(duì)改善鋼材性能的能力從大到小次序依次為金屬鑭、混合稀土及金屬鈰；隨著稀土分離技術(shù)的進(jìn)步，利用稀土元素容易固溶在合金中和可以降低稀土活性的特性，減緩反應(yīng)速度，以金屬鑭鐵合金方式的加入エ藝應(yīng)有較高的稀土收得率，更好的發(fā)揮稀土應(yīng)用。故稀土材料米用稀土鑭鐵合金，合金成分選用La5 40wt%，F(xiàn)e60 95wt%,粒度20 30mm，密封包裝。鑒于鋼水潔凈度的提高，通過鑭氧硫熱力學(xué)平衡常數(shù)的計(jì)算，結(jié)合以前的試驗(yàn)結(jié)果，得出合適的稀土加入量在O. 005 O. 015wt %范圍內(nèi)。在RH真空精煉エ位，真空條件下反應(yīng)，具有較好的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，稀土在潔凈的鋼水中，可減少生成稀土夾雜物的量，提高稀土收得率，提高稀土固溶量。稀土活性很強(qiáng)，極易氧化，故在澆注過程中必須保護(hù)。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本方法是基于潔凈鋼基礎(chǔ)條件下實(shí)現(xiàn)的，采用本方法稀土收得率較高且穩(wěn)定，連鑄生產(chǎn)順行，鋼中稀土分布均勻，采用的稀土鑭鐵合金顯著改善鋼的性能，成本低，操作簡便等特點(diǎn)，稀土微合金化鋼的冶金作用明顯，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。


圖I為稀土加入過程示意圖。圖中I、真空加料倉，2、真空室，3、鋼水包。
具體實(shí)施例方式稀土材料的準(zhǔn)備
稀土材料在真空感應(yīng)爐,采用熔煉法生產(chǎn)稀土鑭鐵合金,成分選用La5 40wt%,Fe60 95wt%,粒度20 30mm,密封包裝。稀土加入量設(shè)計(jì)在RH精煉爐中稀土的加入量，按O. 005 % O. 015 %范圍設(shè)計(jì)，具體值根據(jù)生產(chǎn)的鋼材產(chǎn)品品種和稀土加入的具體要求確定。稀土加入鋼水條件A.將按稀土鑭鐵合金的稀土含量折算計(jì)算出的合金加入量，提前加入在真空加料倉中；B.在煉鋼采用潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)，包括鐵水脫硫，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制，用鋁進(jìn)行脫氧， LF精煉高效脫硫，鋼中全氧含量T. O彡O. 002%，活度氧含量a
^ O. 0005%, [S]含量(O. 005% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))。稀土加入エ藝操作在RH真空處理進(jìn)行到> IOmin吋，按計(jì)算好的加入量，從真空加料倉將稀土鑭鐵合金加入真空槽內(nèi)，鋼水經(jīng)真空處理2min結(jié)束后，軟吹氬氣攪拌lOmin，吊運(yùn)至連鑄進(jìn)行澆注，澆注過程要求全程進(jìn)行保護(hù)澆注。實(shí)施例I按稀土加入量O. 01wt%,鑭含量20wt%稀土鑭鐵合金,210噸鋼水計(jì)算，需加入鑭鐵合金105公斤。將準(zhǔn)備好的鑭鐵合金提前加入在真空加料倉中；在煉鋼采用210噸轉(zhuǎn)爐潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)鋼種為Q345E，包括鐵水脫硫，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制，用鋁進(jìn)行脫氧，LF精煉高效脫硫，進(jìn)行測(cè)溫定氧，鋼中全氧T. 0 = 0. 0018%，活度氧 a
= O. 0002%, [S] = O. 003% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；在RH真空處理進(jìn)行到17min吋，從真空加料倉將稀土鑭鐵合金加入真空室內(nèi)，鋼水經(jīng)真空處理2min結(jié)束后，軟吹氬氣攪拌lOmin，吊運(yùn)至連鑄進(jìn)行澆注，澆注過程全程進(jìn)行保護(hù)澆注，澆注過程順利。經(jīng)檢測(cè)鋼中鑭含量為O. 005wt%，固溶稀土量為O. 002wt%，稀土利用率50%，鋼種分布均勻，橫向地溫沖擊值提高18%，冶金效果明顯。實(shí)施例2按稀土加入量O. 012wt%,鑭含量25wt%稀土鑭鐵合金,210噸鋼水計(jì)算，需加入鑭鐵合金100公斤。將準(zhǔn)備好的鑭鐵合金提前加入在真空加料倉中；在煉鋼采用210噸轉(zhuǎn)爐潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)鋼種為Q345E，包括鐵水脫硫，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制，用鋁進(jìn)行脫氧，LF精煉高效脫硫，進(jìn)行測(cè)溫定氧，鋼中全氧T. 0 = 0. 0016%，活度氧 a
= O. 0002%, [S] = O. 002% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；在RH真空處理進(jìn)行到17min吋，從真空加料倉將稀土鑭鐵合金加入真空室內(nèi)，鋼水經(jīng)真空處理2min結(jié)束后，軟吹氬氣攪拌lOmin，吊運(yùn)至連鑄進(jìn)行澆注，澆注過程全程進(jìn)行保護(hù)澆注，澆注過程順利。經(jīng)檢測(cè)鋼中鑭含量為O. 008wt%，固溶稀土量為O. 003wt%，稀土利用率66%，鋼種分布均勻，橫向地溫沖擊值提高14%，冶金效果明顯。實(shí)施例3按稀土加入量O. 008wt%,鑭含量20wt%稀土鑭鐵合金,210噸鋼水計(jì)算，需加入鑭鐵合金84公斤。將準(zhǔn)備好的鑭鐵合金提前加入在真空加料倉中；在煉鋼采用210噸轉(zhuǎn)爐潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)，生產(chǎn)鋼種為Q345E，包括鐵水脫硫，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制，用鋁進(jìn)行脫氧，LF精煉高效脫硫，進(jìn)行測(cè)溫定氧，鋼中全氧T. 0 = 0. 0018%，活度氧 a
= O. 0002%, [S] = O. 003% (質(zhì)量百分?jǐn)?shù))；在RH真空處理進(jìn)行到17min吋，從真空加料倉將稀土鑭鐵合金加入真空室內(nèi)，鋼水經(jīng)真空處理2min結(jié)束后，軟吹氬氣攪拌lOmin，吊運(yùn)至連鑄進(jìn)行澆注，澆注過程全程進(jìn)行保護(hù)澆注，澆注過程順利。經(jīng)檢測(cè)鋼中鑭含量為O. 004wt%，固溶稀土量為O. 001wt%，稀土利用率50%，鋼 種分布均勻，橫向地溫沖擊值提高12%，冶金效果明顯。
權(quán)利要求
1.一種在RH精煉爐中加入稀土的方法，其特征是將稀土鑭鐵合金放入RH精煉工位真空加料倉內(nèi)；將具備鋼中按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)全氧含量T.0 < 0. 002%，活度氧含量a
^ 0. 0005%, [S]含量彡0.005%條件的鋼水，在RH精煉工位鋼水真空處理進(jìn)行到^ IOmin時(shí)，按計(jì)算好的稀土加入量，從真空加料倉將稀土鑭鐵合金加入真空室內(nèi)，稀土加入量控制在0. 005 0. 01 5界七％范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在RH精煉爐中加入稀土的方法，其特征是稀土鑭鐵合金的成分為 La5 40wt*%, Fe60 95wt*%,粒度 20 30mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在RH精煉爐中加入稀土的方法，其特征是將稀土鑭鐵合金放入RH精煉工位真空加料倉內(nèi)；將具備鋼中按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)全氧含量T.O≤0.002％，活度氧含量a[O]≤0.0005％，[S]含量≤0.005％條件的鋼水，在RH精煉工位鋼水真空處理進(jìn)行到≥10min時(shí)，按計(jì)算好的稀土加入量，從真空加料倉將稀土鑭鐵合金加入真空室內(nèi)，稀土加入量控制在0.005～0.015wt％范圍內(nèi)。其優(yōu)點(diǎn)是采用本方法稀土收得率較高且穩(wěn)定，連鑄生產(chǎn)順行，鋼中稀土分布均勻，采用的稀土鑭鐵合金顯著改善鋼的性能，成本低，操作簡便等特點(diǎn)，稀土微合金化鋼的冶金作用明顯，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)C21C7/00GK102732685SQ20121022584
公開日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月20日
發(fā)明者丁曉志, 岳長青, 張懷軍, 方偉, 李文藝, 程德富, 賀景春, 韓春鵬 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司