CN107619985A - 一种稀土耐磨钢冶炼工艺 - Google Patents

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郭宝贵
薛世峰
于传龙
东宏安
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Abstract

本发明涉及一种稀土耐磨钢冶炼工艺，包括如下步骤：1)将铁矿、稀土矿及还原剂分别磨制成颗粒后加水混合，在环境温度下经成球机冷固成球团；2)将球团和还原剂分别在炼制设备内布料，冶炼后得到粗钢铁粒与废渣的渣铁混合体；3)将粗钢铁粒与废渣分离；4)按照传统工艺进行电炉精炼，精炼时以粗钢铁粒为基料，加入铬中间合金和铈镧中间合金，加热熔炼后得到稀土耐磨钢钢水。本发明在提高钢的耐磨性的同时降低生产成本，生产出高性价比的耐磨钢。

Description

一种稀土耐磨钢冶炼工艺
技术领域
本发明涉及一种以稀土元素铈、镧、钪为添加剂的稀土处理钢的冶炼工艺，尤其涉及一种具有超强耐磨性能，适合制造各种工业耐磨件的稀土耐磨钢的冶炼工艺。
背景技术
在工业生产中，工件的磨损是其失效的主要形式之一，磨损造成了能源和原材料的大量消耗。据不完全统计，能源的1/3至1/2消耗于磨损与摩擦。在中国，目前电力、建材、矿山、冶金、采煤、汽车和农机行业每年因设备部件磨损消耗的钢材可达1000多万吨。全世界每年在磨损方面的钢材消耗量高达200多亿美元。因此，研制超强耐磨损的节能钢材，具有重大的社会意义和经济意义。
发明内容
本发明提供了一种稀土耐磨钢冶炼工艺，其工艺流程短，实现了提高钢耐磨性的同时有效降低生产成本，生产出高性价比的耐磨钢。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种稀土耐磨钢冶炼工艺，所述稀土耐磨钢的表面硬度为HRC 45～62；其冶炼工艺包括如下步骤：
1)将铁矿、稀土矿及还原剂分别磨制成粒径≤200目的颗粒，其中铁矿中TFe≥65％，稀土矿中富集钪≥50PPm，还原剂中固定碳≥65％；将上述原料颗粒加水混合，混合比例按重量份计为TFe：Sc：C：H2O＝100:4～6:38～45:10～15，然后在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团和还原剂分别在炼制设备内布料，加热温度控制在1300℃以上，经过固体直接还原和气体间接还原的冶炼过程，得到粗钢铁粒与废渣的渣铁混合体；
3)将粗钢铁粒与废渣分离；
4)按照传统工艺进行电炉精炼，精炼时以粗钢铁粒为基料，加入铬中间合金调整最终钢水中Cr含量为12～28％，再加入0.04～0.06％的铈镧中间合金，加热熔炼后得到稀土耐磨钢钢水。
所述炼制设备以燃气或者燃油为燃料，采用空气或热风助燃。
所述铬中间合金中Cr的重量百分比含量为12％～28％。
所述铈镧中间合金中RE的重量百分比含量为98％以上。
所述还原剂为煤炭焦、石油焦或煤炭。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)粗钢铁粒的含碳(C)和含硅(Si)量特别低，为十万分之数量级，钢水纯净度高；
2)用所述稀土耐磨钢钢水浇铸的成品钢件较常规稀土耐磨件的耐磨性能更优，生产成本更低，产品表面硬度达到HRc60以上；
3)本发明所述冶炼工艺已经进入正式生产阶段，其产生性能稳定，市场需求广，提高了企业的经济效益。
附图说明
图1是本发明所述一种稀土耐磨钢冶炼工艺的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明：
如图1所示，本发明所述一种稀土耐磨钢冶炼工艺，所述稀土耐磨钢的表面硬度为HRC 45～62；其冶炼工艺包括如下步骤：
1)将铁矿、稀土矿及还原剂分别磨制成粒径≤200目的颗粒，其中铁矿中TFe≥65％，稀土矿中富集钪≥50PPm，还原剂中固定碳≥65％；将上述原料颗粒加水混合，混合比例按重量份计为TFe：Sc：C：H2O＝100:4～6:38～45:10～15，然后在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团和还原剂分别在炼制设备内布料，加热温度控制在1300℃以上，经过固体直接还原和气体间接还原的冶炼过程，得到粗钢铁粒与废渣的渣铁混合体；
3)将粗钢铁粒与废渣分离；
4)按照传统工艺进行电炉精炼，精炼时以粗钢铁粒为基料，加入铬中间合金调整最终钢水中Cr含量为12～28％，再加入0.04～0.06％的铈镧中间合金，加热熔炼后得到稀土耐磨钢钢水。
所述炼制设备以燃气或者燃油为燃料，采用空气或热风助燃。
所述铬中间合金中Cr的重量百分比含量为12％～28％。
所述铈镧中间合金中RE的重量百分比含量为98％以上。
所述还原剂为煤炭焦、石油焦或煤炭。
以下实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。下述实施例中所用方法如无特别说明均为常规方法。
【实施例1】
本实施例中，一种稀土耐磨钢冶炼工艺过程包括如下步骤：
1)将优质铁矿(TFe≥65％)、稀土矿(Sc≥50PPm)、煤炭焦(固定碳≥65％)分别磨制成粒径≤200目的颗粒，其中粒度小于200目的原料颗粒占比为85％；将以上原料颗粒加水混合，按重量份混合比例为TFe：Sc:C:H2O＝100:4:38:10，在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团布在炼制设备内炉床上，炉温控制在1300℃，80分钟后排出渣铁混合体；
3)将粗钢铁粒与废渣分离；
4)以粗钢铁粒为基料，加入铬中间合金调整最终钢水中铬(Cr)含量为13％，再加入0.04％的铈镧中间合金(含RE98以上)，加热至1500℃，熔炼1.5小时，出钢浇铸。
所铸稀土耐磨钢产品的表面硬度为HRC 53-57。
【实施例2】
本实施例中，所述一种稀土耐磨钢的冶炼工艺过程包括如下步骤：
1)将优质铁矿(TFe≥65％)、稀土矿(Sc≥50PPm)、煤炭焦(固定碳≥65％)分别磨制为粒径≤200目的颗粒，其中粒度小于200目的原料颗粒占比为90％，将以上原料颗粒加水混合，按重量份计混合比例为TFe：Sc：C：H2O＝100:6:45:15，在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团布在炼制设备内的炉床上，炉温度控制在1400℃，70分钟后排出渣铁混合体；
3)将粗钢铁粒与废渣分离；
4)以粗钢铁粒为基料，加入铬中间合金调整最终钢水中铬(Cr)含量为28％，再加入0.06％的铈镧中间合金(含RE98以上)，加热至1550℃，熔炼1.2小时，出钢浇铸。
所铸稀土耐磨钢产品的表面硬度为HRC 58-62。
【实施例3】
本实施例中，所述一种稀土耐磨钢的冶炼工艺过程包括如下步骤：
1)将优质铁矿(TFe≥65％)、稀土矿(Sc≥50PPm)、煤炭焦(固定碳≥65％)分别磨制成粒径≤200目的颗粒，其中粒度小于200目的原料占比为80％，将以上原料颗粒加水混合，按重量份计混合比例为TFe：Sc：C：H2O＝100:5:40:12，在环境温度下经成球机冷固球团；
2)将球团加入炼制设备内炉床上，炉温度控制在1500℃，60分钟后排出渣铁混合体；
3)将粗钢铁粒与废渣分离；
4)以铁粒为基料，加入铬中间合金调整最终钢水中铬(Cr)含量为18％，再加入0.05％的铈镧中间合金(含RE98以上)，加热至1600℃，熔炼1小时，出钢浇铸。
所铸稀土耐磨钢产品的表面硬度为HRC 56-59。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种稀土耐磨钢冶炼工艺，其特征在于，所述稀土耐磨钢的表面硬度为HRC 45～62；其冶炼工艺包括如下步骤：
1)将铁矿、稀土矿及还原剂分别磨制成粒径≤200目的颗粒，其中铁矿中TFe≥65％，稀土矿中富集钪≥50PPm，还原剂中固定碳≥65％；将上述原料颗粒加水混合，混合比例按重量份计为TFe：Sc：C：H2O＝100:4～6:38～45:10～15，然后在环境温度下经成球机冷固成球团；
2)将球团和还原剂分别在炼制设备内布料，加热温度控制在1300℃以上，经过固体直接还原和气体间接还原的冶炼过程，得到粗钢铁粒与废渣的渣铁混合体；
3)将粗钢铁粒与废渣分离；
4)按照传统工艺进行电炉精炼，精炼时以粗钢铁粒为基料，加入铬中间合金调整最终钢水中Cr含量为12～28％，再加入0.04～0.06％的铈镧中间合金，加热熔炼后得到稀土耐磨钢钢水。
2.根据权利要求1所述的一种稀土耐磨钢冶炼工艺，其特征在于，所述炼制设备以燃气或者燃油为燃料，采用空气或热风助燃。
3.根据权利要求1所述的一种稀土耐磨钢冶炼工艺，其特征在于，所述铬中间合金中Cr的重量百分比含量为12％～28％。
4.根据权利要求1所述的一种稀土耐磨钢冶炼工艺，其特征在于，所述铈镧中间合金中RE的重量百分比含量为98％以上。
5.根据权利要求1所述的一种稀土耐磨钢冶炼工艺，其特征在于，所述还原剂为煤炭焦、石油焦或煤炭。
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