CN101078074A - 稀土铝铁合金 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种稀土铝铁合金，其特征是合金的成分为：铝Al：20～70at％、RE：0.5～50at％、其它残余元素重量不大于3at％，余量为Fe。其优点是：(1)解决了RE在钢液中的加入方法问题。加入简单、方便，在不同的炼钢工序均可以加入。(2)RE不仅具有强的脱氧效果，而且与Al的脱氧产物Al₂O₃复合生成大颗粒的(RE，Al)_xO_y夹杂物，非常容易上浮。(3)继承了铝铁比重大、铝收到率高的优点，RE的冶金效果也会相应得到较好发挥。(4)可以控制钢中残余稀土量，使得这些残余稀土在改善钢的性能方面发挥出有益作用。

Description

稀土铝铁合金

技术领域：

本发明涉及一种稀土铝铁合金，属于钢铁冶金领域。

背景技术：

通常，在钢液冶炼过程中，钢液中会含有大量杂质(如：氧、硫、磷、氢、氮等元素及各种夹杂物)，这些杂质会对钢的加工性能和使用性能带来有害的影响。在这些杂质元素中，冶金工作者最为关注的元素是钢中氧含量的高低。氧在钢液中的存在形式包含有溶解氧(以原子状态固溶在钢中)和夹杂物(如Al₂O₃，SiO₂等)中的氧，两者之和称为全氧。通常所说的氧含量也就指全氧含量。钢中全氧含量的高低也就代表钢洁净度的高低。因此，低氧钢是炼钢厂所追求的目标。

炼钢的主要任务之一是向高温铁液中吹入氧气来脱除碳，这是氧化过程，为此，当脱碳任务完成后会在钢液中剩余大量残余氧，这部分残余氧必须得到很好地去除，一旦残留在钢液中会使钢材中形成大量气孔等缺陷，严重影响钢材质量。为此，在炼钢炉(转炉、电炉等)出钢过程中要添加脱氧剂。铝作为一种强脱氧剂在国内外炼钢工艺中得到了广泛的应用。但由于纯铝相对于钢液来讲比重较轻，在加入钢液后容易上浮，所以收得率较低，同时所生成的大量氧化铝夹杂物不易从钢液中去除，影响了整体脱氧效率。因此炼钢厂希望开发出脱氧效率高、夹杂物容易去除；同时合金收得率高，综合成本低的脱氧剂。为了解决纯铝比重轻的缺点，人们开发出了铝铁合金(如：“美国专利Ferro-Aluminum Composite Pig，专利号4921533”；中国专利“用于铝镇静钢脱氧的铝铁合金及其制备方法，专利号ZL94111237.3)，这种铝铁合金通过一定成分的铝、铁比例来达到提高脱氧效果和提高铝收得率的效果。

另一类脱氧元素，稀土(Ce，La等)，研究已经表明：对钢液具有强烈的脱氧效果，其脱氧能力显著大于铝，同时生成夹杂物颗粒大，在钢液中容易上浮，并且钢中一定量残余固溶稀土的存在对一些高质量钢韧性、耐磨性、耐腐蚀性等重要性能的改善起到独特的冶金效果。尽管稀土这些优越性已经被人们广泛认同，但稀土在炼钢厂使用面临者如下困难：(1)稀土非常容易氧化，到目前没有找到很好的加入方法；(2)单一稀土加入钢中收得率非常不稳定，有时会形成过多的氧化稀土高熔点夹杂物，影响连铸顺行。这些问题的存在限制了企业对稀土应用的积极性。

发明内容：

本发明的目的是针对上述钢液冶炼过程中所使用的脱氧剂的不足，提供一种脱氧效果强、功能元素收得率、在钢液中产生的夹杂物颗粒大容易去除的稀土铝铁合金。

本发明的稀土铝铁合金的成分为：

铝Al：20～70at％、RE：0.5～50at％、其它残余元素重量不大于3at％，余量为Fe。

所述RE是指稀土铈Ce、镧La或含有至少Ce、La中的一种的混合稀土，在混合稀土中Ce、La的含量不少于90at％；

所述其它残余元素是指在合金冶炼过程中混入的碳、硫、磷、硅等元素。

本发明的稀土铝铁合金REAlFe的制备方法：

利用纯铝锭、稀土和废钢为原料在中频感应炉或工频感应炉中制备稀土铝合金。

配料：原料成分：铝锭：(99.7at％Al)、稀土。

工艺流程：

工艺流程为：选料配料—装料—送电—熔化—除渣—浇铸——称量—成品入库

操作步骤：

(1)先加纯铝、稀土按比例制备REAl合金。

(2)再加纯铝、废钢，加热开始熔化，1个小时由室温升到1100℃。

(3)加入REAl合金熔清后保温3分钟。

(4)搅拌2分钟后出炉浇铸。

(5)冷却。

本发明的优点是：(1)解决了RE的加入方法问题。加入简单、方便，在不同的炼钢工序均可以加入。(2)RE不仅具有强的脱氧效果，而且与Al的脱氧产物Al₂O₃复合生成大颗粒的(RE，Al)_xO_y夹杂物，非常容易上浮。(3)继承了铝铁比重大、铝收到率高的优点，RE的冶金效果也会相应得到较好发挥。(4)可以控制钢中残余稀土量，使得这些残余稀土在改善钢的性能方面发挥出有益作用。

附图说明：

图1是用电镜观察到的夹杂物形貌特征图。

具体实施方式：

实施例1、2、3如下：

配料：原料成分：铝锭：(99.7at％Al)，稀土：(99at％Ce)

                 REAlFe合金配料成分及实际检验结果

炉号	总重量	铝锭	Ce	废钢	Al％	Fe％	RE％
								1	1502Kg	628Kg	92Kg	780Kg	40.78	54.38	4.72
2	1500Kg	630Kg	91Kg	779Kg	42.62	52.25	5.01
								3	1504Kg	631Kg	92Kg	780Kg	41.37	54.58	5.06

实施例4：

按照本发明提供的稀土铝铁合金(REAlFe)合金在实际钢液中进行脱氧实验，其实验钢成分和效果如下表所示

REAlFe合金脱氧工艺钢中成分(at％)

编号	C	S	Mn	Si	P	初始溶解氧	T.O(成品全氧)	Al(s)	Al(t)	RE
											1	0.083	0.009	0.39	0.054	0.013	0.0009	0.0095	0.0075	0.0085	-
2	0.082	0.008	0.44	0.01	0.014	0.015	0.0050	0.024	0.027	-
											3	0.039	0.006	0.16	0.01	0.012	0.030	0.0027	0.015	0.018	＜0.005
4	0.086	0.009	0.54	0.01	0.014	0.015	0.0032	0.040	0.045	＜0.005
											5	0.082	0.009	0.42	0.012	0.013	0.014	0.0026	0.015	0.016	＜0.005
说明	1号样为用纯铝脱氧，2号样为用铝铁脱氧(不含稀土)，1号、2号样经过折算后添加到钢中的原始铝含量相同。3号，4号，5号样为不同稀土含量的稀土铝铁合金，这三种合金中铝含量均低于2号铝铁中铝含量。

针对以上实验数据，用铝的脱氧效率(每消耗0.01％Al脱除的氧含量)和稀土的脱氧效率(每消耗0.01％RE脱除的氧含量)，进行综合计算，得到所开发的稀土铝铁合金(REAlFe)合金中综合脱氧效果显著强于纯铝脱氧，也明显优于铝铁脱氧。在这种复合稀土铝合金脱氧过程中，稀土所发挥的脱氧效率比较为铝的3～4倍。主要原因一方面稀土本身具有强的脱氧能力，而更主要的是稀土和铝的复合氧化物加速了夹杂物的去除。对于稀土含量，如果稀土含量过低，其效果接近铝铁，不能发挥稀土复合脱氧的效果；但如果稀土含量过高，一旦加入到钢液中，首先氧化的是稀土，同样发挥不了复合脱氧效果，而且由于稀土成本高，增加了炼钢厂的原料成本，是不经济的。

对稀土铝脱氧钢进行夹杂物分析，发现所形成的夹杂物大多为细小的稀土复合夹杂物，通过电镜观察到的夹杂物形貌特征如图1所示。而仅用纯铝或铝铁脱氧的钢样夹杂物均为氧化铝，而且有的颗粒较大。因此，本发明所提出的稀土铝合金在脱氧和夹杂物去除方面有明显的优越性。

Claims (2)

1、一种稀土铝铁合金，其特征是合金的成分为：

铝Al：20～70at％、RE：0.5～50at％、其它残余元素含量不大于3at％，余量为Fe。

2、根据权利要求1所述的稀土铝铁合金，其特征是：RE是指稀土铈Ce、镧La或含有至少Ce、La中的一种的混合稀土，在混合稀土中Ce、La的含量不少于90at％。

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