CN113106198A - 炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，包括：将硅铁合金和纯铁加入感应炉中，抽真空充惰性气体保护熔炼；待炉内金属熔化后，二次添加纯铝块和稀土金属，完全熔化后最后添加钙块；待炉内二次添加材料全部熔化后，保温5‑10min，断电后持续搅拌后浇铸，获得稀土铝钙硅铁复合合金材料；稀土铝钙硅铁复合合金的化学成分按照重量百分百计，包括：稀土1～50％，铝2.97～15.05％，硅1.02～5.1％，钙2.89～14.87％，铁为余量。本发明制备得到的稀土铝钙硅铁复合合金使用在炼钢中，使得钢铁的脱氧、脱硫效果大大增强，还能够提高钢液微合金化的效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种炼钢用铁合金技术，具体说，涉及一种炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法。
背景技术
我国是一个钢铁生产大国，但钢材品种质量与国外先进水平还有相当大的差距，主要存在的问题是钢中含氧、硫量高、微合金化不明显，这些问题也是制约钢铁性能的不稳定的因素，从根本上降低了我们钢铁国际竞争力。所以怎样除去钢中大量的氧、硫也变成了科研单位、钢铁企业重点攻关的课题。
目前脱氧用合金主要有硅锰铝系合金、铝钙合金。硅锰铝合金不足是为深脱氧，必须存在过剩铝，而氧化铝在钢中不易上浮，易产生夹杂。铝钙合金不足之处是只有钙具有脱硫能力，而钙在钢中溶解度有限，所以脱硫能力不足。申请号200910235072.3、发明名称“一种钢液深脱硫、深脱氧和调质用铝钙镁铈复合合金”的专利文件公开了一种钢液深脱硫、深脱氧和调质用铝钙镁铈复合合金，但是该专利文件未提到其制备方法，而且铈含量较低，仅为0.5-10％，这在钢中应用极易被氧化，起不到微合金作用。
除了上述钢液中脱氧、脱硫和微合金化处理合金本身存在不足外，目前钢液的脱氧、脱硫、微合金化处理多采用不同合金顺序加入法，使得处理工艺比较繁琐，操作复杂，钢液成分及性能不稳定。
发明内容
本发明所解决的技术问题是提供一种炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，制备得到的稀土铝钙硅铁复合合金使用在炼钢中，使得钢铁的脱氧、脱硫效果大大增强，还能够提高钢液微合金化的效果。
技术方案如下：
炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，包括：
将硅铁合金和纯铁加入感应炉中，抽真空充惰性气体保护熔炼；
待炉内金属熔化后，二次添加纯铝块和稀土金属，完全熔化后最后添加钙块；
待炉内二次添加材料全部熔化后，保温5-10min，断电后持续搅拌后浇铸，获得稀土铝钙硅铁复合合金材料；稀土铝钙硅铁复合合金的化学成分按照重量百分百计，包括：稀土1～50％，铝2.97～15.05％，硅1.02～5.1％，钙 2.89～14.87％，铁为余量。
进一步：硅铁合金还包括铌、钛、钒、锰、钼、硼、钨中的一种或多种。
进一步：稀土金属采用镧、铈、镨、钕、钋、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪中的一种或多种。
进一步：稀土选用镨和钕，镨和钕的重量百分比含量为49.88％。
进一步：稀土选用镧和铈，镧和铈的重量百分比含量为30.1％。
进一步：稀土选用钕，钕的重量百分比含量为39.52％。
进一步：稀土选用镧，镧的重量百分比含量为4.90％。
进一步：稀土选用铈，铈的重量百分比含量为9.94％。
与现有技术相比，本发明技术效果包括：本发明以稀土为基础，使得钢铁的脱氧、脱硫效果大大增强，还能够提高钢液微合金化的效果。采用本发明制取的合金致密度高，不易氧化、粉化、吸潮，存放时间长，容易保存；加入到钢中可起到脱氧、脱硫、微合金化作用，能够大幅度的改善和提高钢材的质量，且操作简单，易于进行产业化。
(1)、合金中稀土、钙、铝具有很强的脱氧、脱硫能力，稀土又能够起到微合金化作用，所以本发明合金具有脱氧、脱硫、微合金化能力。
(2)、稀土合金与钢铁比重接近，易加入到钢中，能够减少合金中有用元素的烧损。
(3)、此种配比的稀土铝钙硅铁复合合金，在钢中使用过程中所生成的氧化物容易形成一个多元渣系，熔点低，易上浮，可减少钢中夹杂物含量。
(4)、应用到钢铁生产过程中可以减少炼钢工序，降低成本，产生较大的经济效益。另外合金应用到稀土钢生产中，能够显著降低钢中氧和硫的含量，同时稀土能够起到微合金化作用，使钢的性能大幅提高，提高了钢的价值，能够产生巨大的间接效益。
(5)、经济效益显著。以包钢(集团)公司年产500万吨稀土钢板材为例，需要消耗10％稀土铝钙硅铁合金2.5万吨，经济效益显著。本发明实施后一方面对改善地区的产业结构、提升内蒙古科技力量有一定的促进作用；另一方面每年冶炼稀土铝钙硅铁合金，全部应用到生产中，不仅可以产生很大的经济效益，还可以扭转我国钢铁形势不理想局面，应用前景广阔。
具体实施方式
现在将更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。
本发明采用添加稀土元素的方式来实现对钢液的终脱氧、深脱硫，并利用稀土和钛、钒、锰、钼等元素对钢液调质处理及微合金化，有效的提升了钢的性能。
炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，具体如下：
步骤1：将硅铁合金和纯铁加入感应炉中，抽真空充惰性气体保护熔炼；
硅铁合金还含有少量铌、钛、钒、锰、钼、硼、钨中的一种或多种合金化元素，实现了钢液的微合金化。
步骤2：待炉内金属熔化后，二次添加纯铝块和稀土金属，完全熔化后最后添加钙块；
稀土金属可以是镧、铈、镨、钕、钋、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪中的一种或多种的组合。
步骤3：待炉内二次添加材料全部熔化后，保温5-10min，断电后持续搅拌一分钟浇铸，即可获得稀土铝钙硅铁复合合金材料。
稀土铝钙硅铁复合合金的化学成分(重量百分比)包括：稀土1～50％，铝1～15％，硅1～5％，钙1～15％，铁为余量。
实施例1
按照纯铝锭3％(重量比，下同)、硅铁合金(75％硅)1.3％、金属镧 5％、金属钙3％、余量为工业纯铁配料。按照15kg配料，在30kg中频感应炉内进行熔炼，先将硅铁和纯铁熔化后，通过二次加料仓加入铝和稀土，完全熔化后加入钙，保温5分钟，断电机械搅拌1分钟后浇铸。获得合金成分见表1。
表1稀土铝硅钙复合合金成分表(％)
| 元素 | Al | Si | Ca | La | Fe |
| 含量 | 2.97 | 1.02 | 2.89 | 4.90 | 88.10 |
使用效果：按照吨钢6kg，在210吨钢包内进行。冶炼钢种为Q345D稀土钢板。采用的工艺为210吨转炉冶炼→210吨LF炉精炼→RH炉精炼→连铸连轧，代替原来的铝脱氧+钢包喂硅钙合金工艺。采用本发明后，钢中氧含量由原工艺的0.0015％降低到0.0006％，硫含量由原来0.0020％降低到 0.0004％。在同样轧制条件下，获得钢板的晶粒度从平均6-7级细化到9级，具有显著细化晶粒效果。
实施例2
按照纯铝锭5％(重量比，下同)、硅铁合金(75％硅)2.7％、金属铈10％、金属钙7％、余量为工业纯铁配料。按照15kg配料，在30kg中频感应炉内进行熔炼，先将硅铁和纯铁熔化后，通过二次加料仓加入铝和稀土，完全熔化后加入钙，保温6分钟，断电机械搅拌1分钟后浇铸。获得合金成分见表2。
表2稀土铝硅钙复合合金成分表(％)
| 元素 | Al | Si | Ca | Ce | Fe |
| 含量 | 5.02 | 1.98 | 6.89 | 9.94 | 76.10 |
使用效果：按照吨钢6kg，在210吨钢包内进行。冶炼钢种为Q345D稀土钢板。采用的工艺为210吨转炉冶炼→210吨LF炉精炼→RH炉精炼→连铸连轧，代替原来的铝脱氧+钢包喂硅钙合金工艺。采用本发明后，钢中氧含量由原工艺的0.0015％降低到0.0005％，硫含量由原来0.0020％降低到 0.0005％。在同样轧制条件下，获得钢板的晶粒度从平均6-7级细化到9级，具有显著细化晶粒效果。
实施例3
按照纯铝锭10％(重量比，下同)、硅铁合金(75％硅)4％、金属镧铈30％、金属钙10％、余量为工业纯铁配料。按照15kg配料，在30kg中频感应炉内进行熔炼，先将硅铁和纯铁熔化后，通过二次加料仓加入铝和稀土，完全熔化后加入钙，保温7分钟，断电机械搅拌1分钟后浇铸。获得合金成分见表3。
表3稀土铝硅钙复合合金成分表(％)
| 元素 | Al | Si | Ca | RE | Fe |
| 含量 | 9.88 | 2.89 | 9.90 | 30.01 | 47.28 |
使用效果：按照吨钢1kg，在210吨钢包内进行。冶炼钢种为Q345D稀土钢板。采用的工艺为210吨转炉冶炼→210吨LF炉精炼→RH炉精炼→连铸连轧，代替原来的铝脱氧+钢包喂硅钙合金工艺。采用本发明后，钢中氧含量由原工艺的0.0015％降低到0.0005％，硫含量由原来0.0020％降低到 0.0005％。在同样轧制条件下，获得钢板的晶粒度从平均6-7级细化到9级，具有显著细化晶粒效果。
实施例4
按照纯铝锭12％(重量比，下同)、硅铁合金(75％硅)5.3％、金属钕 40％、金属钙12％、余量为工业纯铁配料。按照15kg配料，在30kg中频感应炉内进行熔炼，先将硅铁和纯铁熔化后，通过二次加料仓加入铝和稀土，完全熔化后加入钙，保温8分钟，断电机械搅拌1分钟后浇铸。获得合金成分见表4。
表4稀土铝硅钙复合合金成分表(％)
| 元素 | Al | Si | Ca | Nd | Fe |
| 含量 | 11.85 | 3.98 | 11.88 | 39.52 | 32.69 |
使用效果：按照吨钢0.75kg，在210吨钢包内进行。冶炼钢种为50W600 稀土钢板。采用的工艺为210吨转炉冶炼→RH炉精炼→连铸连轧，代替原来的铝脱氧+钢包喂硅钙合金工艺。采用本发明后，钢中氧含量由原工艺的 0.0015％降低到0.0004％，硫含量由原来0.0040％降低到0.0008％。在同样轧制条件下，获得钢板的晶粒度从平均6-7级细化到9级，具有显著细化晶粒效果。
实施例5
按照纯铝锭15％(重量比，下同)、硅铁合金(75％硅)6.7％、金属镨钕50％、金属钙15％、余量为工业纯铁配料。按照15kg配料，在30kg中频感应炉内进行熔炼，先将硅铁和纯铁熔化后，通过二次加料仓加入铝和稀土，完全熔化后加入钙，保温10分钟，断电机械搅拌1分钟后浇铸。获得合金成分见表5。
表5稀土铝硅钙复合合金成分表(％)
| 元素 | Al | Si | Ca | RE | Fe |
| 含量 | 15.05 | 5.1 | 14.87 | 49.88 | 15.04 |
使用效果：按照吨钢0.6kg，在210吨钢包内进行。冶炼钢种为50W600 稀土钢板。采用的工艺为210吨转炉冶炼→RH炉精炼→连铸连轧，代替原来的铝脱氧+钢包喂硅钙合金工艺。采用本发明后，钢中氧含量由原工艺的 0.0015％降低到0.0005％，硫含量由原来0.0040％降低到0.0007％。在同样轧制条件下，获得钢板的晶粒度从平均6-7级细化到9级，具有显著细化晶粒效果。
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离发明的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
Claims (8)
1.一种炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，包括：
将硅铁合金和纯铁加入感应炉中，抽真空充惰性气体保护熔炼；
待炉内金属熔化后，二次添加纯铝块和稀土金属，完全熔化后最后添加钙块；
待炉内二次添加材料全部熔化后，保温5-10min，断电后持续搅拌后浇铸，获得稀土铝钙硅铁复合合金材料；稀土铝钙硅铁复合合金的化学成分按照重量百分百计，包括：稀土1～50％，铝2.97～15.05％，硅1.02～5.1％，钙2.89～14.87％，铁为余量。
2.如权利要求1所述炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，其特征在于：硅铁合金还包括铌、钛、钒、锰、钼、硼、钨中的一种或多种。
3.如权利要求1所述炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，其特征在于：稀土金属采用镧、铈、镨、钕、钋、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钇、钪中的一种或多种。
4.如权利要求3所述炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，其特征在于：稀土选用镨和钕，镨和钕的重量百分比含量为49.88％。
5.如权利要求3所述炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，其特征在于：稀土选用镧和铈，镧和铈的重量百分比含量为30.1％。
6.如权利要求3所述炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，其特征在于：稀土选用钕，钕的重量百分比含量为39.52％。
7.如权利要求3所述炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，其特征在于：稀土选用镧，镧的重量百分比含量为4.90％。
8.如权利要求3所述炼钢用稀土铝钙硅铁复合合金的制备方法，其特征在于：稀土选用铈，铈的重量百分比含量为9.94％。
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