CN108660329B - 一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法 - Google Patents

一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法，包括：1)将稀土粉剂与雾化铁粉进行混合；2)对混匀后的粉体进行压块处理；3)在氢气保护下对块体进行烧结处理；4)稀土中间体加入真空感应炉中；在真空感应炉熔炼过程中，将稀土中间体从合金加料口直接加入，稀土元素直接进入钢液内部。本发明通过将稀土粉剂与雾化铁粉混合、压块、烧结，使稀土粉剂被包裹在雾化铁粉中从而不易发生氧化；有利于稀土粉剂的运输、存放及使用，大大提高了真空感应炉冶炼使用稀土粉剂时的稀土元素收得率。

Description

一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法
技术领域
本发明涉及真空感应炉冶炼技术领域，尤其涉及一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法。
背景技术
稀土元素在钢中具有脱氧、脱硫、变性夹杂物等特点，与铁元素相比，稀土元素的熔点低、沸点高。同时，稀土元素的密度与铁元素相接近，易于均匀地存在于钢液中，为稀土在钢中的应用创造了条件。与钙、镁等活泼元素相比，稀土元素具有独特的优势。
表1稀土元素和铁元素的物理性质
Figure GDA0002219153800000011
但由于稀土元素(尤其稀土粉剂)本身具有极强的化学活性，因此稀土元素在钢中的收得率很不稳定，正因为稀土元素的收得率不易稳定控制，各钢铁企业及其用户无法以正常标准即按钢中稀土元素含量来制定稀土钢牌号，只规定了钢中稀土元素的加入量；国际间学术界在论述稀土钢中各种性能与稀土含量的关系时，所述的稀土含量也是稀土加入量。可见，钢中稀土元素的稳定获得技术是个难点。
在常规的真空感应炉冶炼过程中，所加入的稀土元素主要有混合稀土合金和稀土铁合金两种，具有一定粒度及比重的稀土合金进入钢水后，一部分会与钢水中的氧、硫元素发生化学反应，同时还会对钢水中的夹杂物进行变性处理，形成稀土复合夹杂，剩余稀土元素会固溶在钢水中，完成钢水的稀土合金化处理。而对于稀土粉剂而言，一方面其比重较小，另一方面其具有较高的活性，使粉剂极易氧化变质，储存难度较大，因此在真空感应炉冶炼过程中直接加入稀土粉剂后，稀土元素的收得率很低。
发明内容
本发明提供了一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法，通过将稀土粉剂与雾化铁粉混合、压块、烧结，使稀土粉剂被包裹在雾化铁粉中从而不易发生氧化；有利于稀土粉剂的运输、存放及使用，大大提高了真空感应炉冶炼使用稀土粉剂时的稀土元素收得率。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案实现：
一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法，包括如下步骤：
1)粉体混合；将稀土粉剂与雾化铁粉进行混合，混合后的粉体中稀土粉剂所占的质量百分含量为10％～20％；
2)粉体压块；对混匀后的粉体进行压块处理，使其具有规则外形；
3)块体烧结；在氢气保护下对块体进行烧结处理，烧结温度1100℃～1300℃，烧结时间20～30分钟，烧结后形成稀土中间体；经烧结后，稀土粉剂被牢牢的包裹在雾化铁粉中；
4)稀土中间体加入真空感应炉中；在真空感应炉熔炼过程中，将稀土中间体从合金加料口直接加入，稀土元素直接进入钢液内部。
稀土粉剂与铁粉混合时采用转鼓混料机使其混合均匀。
粉体压块时采用万能压力机和成型模具。
所述稀土粉剂和雾化铁粉的粒度≤0.3mm。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1)将具有较高活性的稀土粉剂与雾化铁粉进行混合，并经压块、烧结形成稀土中间体，稀土粉剂被牢牢的包裹在铁粉里面，使其不易氧化，有利于稀土粉剂的存放、运输及使用；
2)烧结后形成的稀土中间体具有一定的强度和比重，可以直接加入到钢液内部，大大提高了稀土元素的收得率；与将稀土粉剂直接加入钢水中(稀土元素收得率小于5％)相比，应用本发明后，稀土元素的收得率提高到70％～90％。
具体实施方式
一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法，包括如下步骤：
1)粉体混合；将稀土粉剂与雾化铁粉进行混合，混合后的粉体中稀土粉剂所占的质量百分含量为10％～20％；
2)粉体压块；对混匀后的粉体进行压块处理，使其具有规则外形；
3)块体烧结；在氢气保护下对块体进行烧结处理，烧结温度1100℃～1300℃，烧结时间20～30分钟，烧结后形成稀土中间体；经烧结后，稀土粉剂被牢牢的包裹在雾化铁粉中；
4)稀土中间体加入真空感应炉中；在真空感应炉熔炼过程中，将稀土中间体从合金加料口直接加入，稀土元素直接进入钢液内部。
稀土粉剂与铁粉混合时采用转鼓混料机使其混合均匀。
粉体压块时采用万能压力机和成型模具。
所述稀土粉剂和雾化铁粉的粒度≤0.3mm。
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，向真空感应炉内加入稀土粉剂的具体步骤如下：
1)粉体混合；将粒度小于0.3mm的稀土粉剂和雾化铁粉按照质量比1：9进行混合，混合后共0.4kg，稀土粉剂的化学成分如表2所示，雾化铁粉中铁含量在99％以上。
表2稀土粉剂成分，％
La Ce Pr Nd 杂质
97.63 0.12 0.0033 0.0095 2.24
2)粉体压块；采用万能压力机对混匀后的粉体进行压块处理；
3)在氢气保护的高温炉内对块料进行烧结，制得稀土中间体，烧结温度为1200℃，烧结时间25min，对稀土中间体成分进行检测，结果如表3所示；
表3稀土中间体成分，％
Fe La Ce Pr Nd
90.6 9.39 0.007 0.00056 0.0013
4)真空感应炉冶炼过程中，钢水量为200kg，加入稀土中间体之前测得钢水硫含量为0.0018％、T[O]含量为0.0011％、[Al]s含量为0.05％；然后通过合金加料口加入稀土中间体0.4kg，冶炼5min后浇铸成钢锭；
5)对钢锭中的稀土元素含量进行检测，全量稀土含量为0.016％，稀土元素的收得率为85.1％。
[实施例2]
本实施例中，向真空感应炉内加入稀土粉剂的具体步骤如下：
1)粉体混合；将粒度小于0.3mm的稀土粉剂和雾化铁粉按照质量比1：8进行混合，混合后共0.5kg，稀土粉剂成分如表4所示，雾化铁粉中铁含量在99％以上。
表4稀土粉剂成分，％
La Ce Pr Nd 杂质
97.45 0.11 0.0023 0.009 2.43
2)粉体压块；采用万能压力机对混匀后的粉体进行压块处理；
3)在氢气保护的高温炉内对块体进行烧结，制得稀土中间体，烧结温度为1250℃，烧结时间23min，对烧结后的稀土中间体成分进行检测，结果如表5所示；
表5稀土中间体成分，％
Fe La Ce Pr Nd
89.5 10.44 0.008 0.0006 0.0015
4)真空感应炉冶炼过程中，钢水量为200kg，加入稀土中间体之前测得钢水中硫含量为0.0025％、T[O]含量为0.0015％、[Al]s含量为0.04％；然后通过合金加料口加入稀土中间体0.5kg，冶炼5min后浇铸成钢锭；
5)对钢锭中的稀土元素含量进行检测，全量稀土含量为0.022％，稀土元素的收得率为83.6％。
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 (4)

1.一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)粉体混合；将稀土粉剂与雾化铁粉进行混合，混合后的粉体中稀土粉剂所占的质量百分含量为10％～20％；
2)粉体压块；对混匀后的粉体进行压块处理，使其具有规则外形；
3)块体烧结；在氢气保护下对块体进行烧结处理，烧结温度1100℃～1300℃，烧结时间20～30分钟，烧结后形成稀土中间体；经烧结后，稀土粉剂被牢牢的包裹在雾化铁粉中；
4)稀土中间体加入真空感应炉中；在真空感应炉熔炼过程中，将稀土中间体从合金加料口直接加入，稀土元素直接进入钢液内部。
2.根据权利要求1所述的一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法，其特征在于，稀土粉剂与铁粉混合时采用转鼓混料机使其混合均匀。
3.根据权利要求1所述的一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法，其特征在于，粉体压块时采用万能压力机和成型模具。
4.根据权利要求1所述的一种真空感应炉内稀土粉剂的加入方法，其特征在于，所述稀土粉剂和雾化铁粉的粒度≤0.3mm。
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