CN108796169A - 一种稀土合金复合添加剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种稀土合金复合添加剂，所述稀土合金复合添加剂按质量百分比计包括：钇25％到55％、镁6％到10％、碳0.5％到5％，锰1％到8％、钙0.8％到8％、铁0.5％到30％以及硅，其中在所述稀土合金复合添加剂中，所述镁的含量随所述钇的含量的增加而增加。本发明提供的一种稀土合金复合添加剂能够取代现有技术中的脱氧方式，有效提高稀土中各个元素的利用率，提高产品纯净度，且能够降低生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，具体地说，涉及一种稀土合金复合添加 剂及其制备方法。
背景技术
随着当前铁水预处理技术和二次精炼技术的不断进步，洁净钢生产技术 领域也得到了进一步的发展。洁净钢是一种对钢中杂质元素的含量进行严格 控制的钢，其硫、磷含量一般要求不大于0.01％，且对氢、氧以及低熔点金属 的含量也有相当严格的控制要求。当然，伴随着技术的日益更新，人们对钢 水的洁净度和质量也提出了更高的要求。
如上所述，洁净钢是一种对其内的氧、硫含量有着严格要求的钢，在炼 钢过程中需要对钢液进行脱氧脱硫。在通常技术中，铝和钙被视为常用的脱 氧剂，但在长期的实践和生产过程中人们发现，铝和钙作为脱氧剂都存在一 定的技术缺陷：
1)铝，因其脱氧能力和细化晶粒的作用，而成为炼钢过程中最常用的脱氧剂 之一。然而，铝或者铝基脱氧剂在反应中易产生大量细小而又难以熔解的三 氧化二铝夹杂，并且这些三氧化二铝夹杂不易通过上浮的方式排出。如果钢 液中混有大量三氧化二铝夹杂，会在浇铸过程中引起水口结瘤，导致钢液连 浇中断，且形成的三氧化二铝氧化物夹杂属于硬脆性夹杂，这样的硬脆性夹 杂会严重影响金属产品的疲劳寿命；
2)钙，因其反应性强、脱氧能力强也作为一种较为常用的脱氧剂。然而，一 方面钙在铁液中的溶解度很低，例如在1600摄氏度时仅为0.032％，甚至，在 固态铁中几乎不溶解；另一方面，钙具有极大的蒸气压，例如，同样在1600 摄氏度时，具有1.98个大气压。因为如上的原因，使得如采用钙作为单一的 钢液脱氧剂时，需要消耗大量的钙，会极大地增加生产成本。
因常见元素的脱氧效果或多或少存在各种各样的问题，且现有技术下， 对钢的冲击性能也有了新的要求，钢的冲击性能是在冲击载荷的作用下测定 的试样断裂的数值，冲击值越高，说明钢材在动载荷作用下的抗断裂能力越 强，而现有技术中采用单一常见元素的脱氧方式，难以满足人们对于钢生产 提出的新的要求。于是，近些年来，人们又采用稀土作为钢液脱氧时的脱氧 剂，稀土中含有大量高活性的元素，具有不错的脱氧效果，且在夹杂去除方 面也有较明显的优势。然而，在长期生产实践后发现，钢液中加入稀土容易 在反应过程中生成氧硫化物，所以难以控制加入钢液的稀土量，且由于活性 较强，也难以控制反应的过程和效果，再加上稀土中含有的每一元素的物理 性质和化学性质又存在差异，且在生产成本上的差异也较为明显。
现有技术下，出于对生产实用性和经济性等方面的综合考虑，在脱氧脱 硫过程中采用的稀土符合添加剂这一技术问题方面仍存在缺失，有鉴于此， 应当提供一种新的稀土符合添加剂，以解决现有技术中存在的上述技术问题。
发明内容
本发明是为了解决上述技术问题而做出的，其目的是提供一种能够取代 传统脱氧剂，且有助于提高钢的冲击性能，改善钢的各向异性的稀土合金复 合添加剂及其制备方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种稀土合金复合添加剂，所述稀土 合金复合添加剂按质量百分比计包括：钇25％到55％、镁6％到10％、碳0.5％ 到5％，锰1％到8％、钙0.8％到8％、铁0.5％到30％以及硅，其中在所述稀 土合金复合添加剂中，所述镁的含量随所述钇的含量的增加而增加。
优选地，所述稀土合金复合添加剂还可以包括镧和铈中的一者或两者的 混合，其中，按照质量百分比计，所述镧为5％到10％，所述铈为10％到20％。
优选地，所述稀土合金复合添加剂还可以包括钡和铝中的一者或两者的 混合，其中，按照质量百分比计，所述钡为0.5％到5％，所述铝为0.5％到5％。
优选地，所述稀土合金复合添加剂中，按照质量百分比计，钇可以为25％ 到35％，镁可以为6.8％到8.5％。
进一步优选地，按照质量百分比计，镁可以为7％到8％。
优选地，所述稀土合金复合添加剂中，按照质量百分比计，钇可以为35％ 到45％，镁可以为6％到10％。
又进一步优选地，按照质量百分比计，镁可以为6.5％到8.5％。
优选地，所述稀土合金复合添加剂中，按照质量百分比计，钇可以为45％ 到55％，镁可以为6.5％到10％。
进一步优选地，按照质量百分比计，镁可以为7.5％到10％。
相应的，本发明还提供了一种基于上述内容的稀土合金复合添加剂制备 方法，其中，该方法包括以下步骤：S1、将稀土中间合金、生铁、碳、锰铁、 钙、镁、硅铁加入电炉冶炼；S2、冶炼熔化后，通过模具浇注成型；S3、采 用铸锭将成型金属破碎成颗粒；S4、对颗粒进行筛分，得到稀土合金复合添 加剂。
根据上面的描述和实践可知，本发明所述的一种稀土合金复合添加剂中， 钇元素化学性质稳定、熔点高且在钢液中不易氧化，且相较于镧和铈元素有 着更小的分子量，使得在脱氧过程中，脱去相同单位质量的氧时所需的钇的 用量要大大小于采用镧和铈作为脱氧剂的用量，大大降低了生产成本；又加 入脱氧能力好于铝和硅锰的镁元素，一方面镁处理比钙处理铝脱氧钢的总氧 含量低，可以进一步提高洁净钢的纯净度，同时，稀土合金复合添加剂中加 入硅以在冶炼过程中生成硅化合物，可以解决镁元素作为脱氧剂时候蒸气压 高、加入钢液困难的问题，降低生产过程中钙镁元素的蒸发损失，提高元素 的利用率，另外，采用镁铝脱氧，可以适应不同品种钢脱氧的多种生产要求； 在本发明所述的一种稀土合金复合添加剂中，还加入了碳元素，碳元素与钢 渣中的氧化铁在冶炼过程中反应生成铁和一氧化碳，这样，将冶炼过程中扩 散脱氧与沉淀脱氧合理结合，进一步提高镁元素和钙元素的收得率，有效改 善了造渣脱硫效果，同时，一氧化碳气体形成的气泡，能够起到对钢液中去 除夹杂的作用，改善了精炼炉吹氩搅拌效果，另外，加入锰铁可以增加复合 添加剂的致命性和密度，提高添加剂的吸收率。相应的，本发明提供了一种 稀土合金复合添加剂的制备方法，通过将混合冶炼，再用铸锭碎裂成颗粒后 筛分的方式，工序简化、易于在生产现场操作。综上所述，本发明所述的一 种稀土合金复合添加剂能够取代现有技术中的脱氧方式，有效提高稀土中各 个元素的利用率，提高产品纯净度，且能够降低生产成本。
具体实施方式
下面来描述本发明所述的一种稀土合金复合添加剂的实施例。本领域的 普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用 各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，描述在本质上是说明性 的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
本发明所述的一种稀土合金复合添加剂中，按质量百分比计包括：钇25％ 到55％、镁6％到10％、碳0.5％到5％，锰1％到8％、钙0.8％到8％、铁0.5％ 到30％以及硅，其中在本发明所述的稀土合金复合添加剂中，镁的含量随钇 的含量的增加而增加。
另外，还可以包括5％到10％的镧和10％到20％的铈中的一者或者两者的 混合，同样，还可以包括0.5％到5％的钡和0.5％到5％的铝中的一者或者两者 的混合。当钇的含量在25％到35％的范围内时，镁的含量保持在6.8％至8.5％ 的范围内为宜，而当钇的含量在25％到35％的范围内时，保持镁的含量在7％ 到8％的范围内更佳；当钇的含量在35％到45％的范围内时，镁的含量保持在 6％至10％的范围内为宜，而当钇的含量在35％到45％的范围内时，保持镁的 含量在6.5％到8.5％的范围内更佳；当钇的含量在45％到55％的范围内时，镁 的含量保持在6.5％至10％的范围内为宜，而当钇的含量在45％到55％的范围内时，保持镁的含量在7.5％到10％的范围内更佳。
相应的，本发明还提供了一种基于上述内容的稀土合金复合添加剂制备 方法，其中，该方法包括以下步骤：S1、将稀土中间合金、生铁、碳、锰铁、 钙、镁、硅铁加入电炉冶炼；S2、冶炼熔化后，通过模具浇注成型；S3、采 用铸锭将成型金属破碎成颗粒；S4、对颗粒进行筛分，得到稀土合金复合添 加剂。
实施例一
在本发明的该实施例中，所述的稀土合金复合添加剂按质量百分比计包 括30％的钇、8％的镁、3.5％的碳、6％的锰、4％的钙、14％的铁、6％的镧、 14％的铈以及14.5％的硅。
实施例二
在本发明的该实施例中，所述的稀土合金复合添加剂按质量百分比计包括 40％的钇、8％的镁、4.5％的碳、7％的锰、6％的钙、15％的铁、7％的镧、12％ 的铈以及0.5％的硅。
实施例三
在本发明的该实施例中，所述的稀土合金复合添加剂按质量百分比计包括 50％的钇、8％的镁、1.5％的碳、3％的锰、4％的钙、10％的铁、2％的钡、3％ 的铝以及18.5％的硅。
实施例四
在本发明的该实施例中，所述的稀土合金复合添加剂按质量百分比计包括 50％的钇、10％的镁、4％的碳、6％的锰、4％的钙、15％的铁以及11％的硅。
根据上面的描述和实践可知，本发明所述的一种稀土合金复合添加剂中， 钇元素化学性质稳定、熔点高且在钢液中不易氧化，且相较于镧和铈元素有 着更小的分子量，使得在脱氧过程中，脱去相同单位质量的氧时所需的钇的 用量要大大小于采用镧和铈作为脱氧剂的用量，大大降低了生产成本；又加 入脱氧能力好于铝和硅锰的镁元素，一方面镁处理比钙处理铝脱氧钢的总氧 含量低，可以进一步提高洁净钢的纯净度，同时，稀土合金复合添加剂中加 入硅以在冶炼过程中生成硅化合物，可以解决镁元素作为脱氧剂时候蒸气压 高、加入钢液困难的问题，降低生产过程中钙镁元素的蒸发损失，提高元素 的利用率，另外，采用镁铝脱氧，可以适应不同品种钢脱氧的多种生产要求； 在本发明所述的一种稀土合金复合添加剂中，还加入了碳元素，碳元素与钢 渣中的氧化铁在冶炼过程中反应生成铁和一氧化碳，这样，将冶炼过程中扩 散脱氧与沉淀脱氧合理结合，进一步提高镁元素和钙元素的收得率，有效改 善了造渣脱硫效果，同时，一氧化碳气体形成的气泡，能够起到对钢液中去 除夹杂的作用，改善了精炼炉吹氩搅拌效果，另外，加入锰铁可以增加复合 添加剂的致命性和密度，提高添加剂的吸收率。相应的，本发明提供了一种 稀土合金复合添加剂的制备方法，通过将混合冶炼，再用铸锭碎裂成颗粒后 筛分的方式，工序简化、易于在生产现场操作。综上所述，本发明所述的一 种稀土合金复合添加剂能够取代现有技术中的脱氧方式，有效提高稀土中各 个元素的利用率，提高产品纯净度，且能够降低生产成本。
如上描述了根据本发明所述的一种稀土合金复合添加剂。但是，本领域 技术人员应当理解，对于上述本发明所提出的一种稀土合金复合添加剂，还 可以在不脱离本发明内容的基础上做出各种改进。因此，本发明的保护范围 应当由所附的权利要求书的内容确定。
Claims (10)
1.一种稀土合金复合添加剂，其特征在于，所述稀土合金复合添加剂按质量百分比计包括：钇25％到55％、镁6％到10％、碳0.5％到5％，锰1％到8％、钙0.8％到8％、铁0.5％到30％以及硅，其中
在所述稀土合金复合添加剂中，所述镁的含量随所述钇的含量的增加而增加。
2.如权利要求1所述的稀土合金复合添加剂，其特征在于，所述稀土合金复合添加剂还包括镧和铈中的一者或两者的混合，其中，按照质量百分比计，所述镧为5％到10％，所述铈为10％到20％。
3.如权利要求1所述的稀土合金复合添加剂，其特征在于，所述稀土合金复合添加剂还包括钡和铝中的一者或两者的混合，其中，按照质量百分比计，所述钡为0.5％到5％，所述铝为0.5％到5％。
4.如权利要求1所述的稀土合金复合添加剂，其特征在于，所述稀土合金复合添加剂中，按照质量百分比计，钇为25％到35％，镁为6.8％到8.5％。
5.如权利要求4所述的稀土合金复合添加剂，其特征在于，按照质量百分比计，镁为7％到8％。
6.如权利要求1所述的稀土合金复合添加剂，其特征在于，所述稀土合金复合添加剂中，按照质量百分比计，钇为35％到45％，镁为6％到10％。
7.如权利要求6所述的稀土合金复合添加剂，其特征在于，按照质量百分比计，镁为6.5％到8.5％。
8.如权利要求1所述的稀土合金复合添加剂，其特征在于，所述稀土合金复合添加剂中，按照质量百分比计，钇为45％到55％，镁为6.5％到10％。
9.如权利要求8所述的稀土合金复合添加剂，其特征在于，按照质量百分比计，镁为7.5％到10％。
10.基于权利要求1-9任一项的一种稀土合金复合添加剂制备方法，其中，该方法包括以下步骤：
S1、将稀土中间合金、生铁、碳、锰铁、钙、镁、硅铁加入电炉冶炼；
S2、冶炼熔化后，通过模具浇注成型；
S3、采用铸锭将成型金属破碎成颗粒；
S4、对颗粒进行筛分，得到稀土合金复合添加剂。
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