專利名稱：一種真空感應爐冶煉實驗鋼的稀土加入方法
技術領域：
屬于鋼鐵冶金技術領域，具體涉及一種真空感應爐冶煉實驗鋼的稀土加入方法。
背景技術：
我國是世界稀土資源和稀土產量第一的稀土大國，又是稀土消費大國，也是鋼產量第一的鋼鐵大國，但鋼材品種質量與國外先進水平相比還有相當大的差距，仍有相當數量的鋼材需要進口。稀土在鋼中有凈化鋼液，使夾雜物變性和微合金化作用，一般能使重軌、鋼板、無縫鋼管、棒材的橫向沖擊韌性顯著提高，耐氧化及抗腐蝕性能明顯提高，還能提高塑性及抗層狀撕裂性能。國內外許多鋼廠的多年實踐證明，鋼中加入稀土，是提高鋼質、發展新品種的有效措施之一。RE在鋼中的作用歸納為凈化、變質和微合金化三大作用；連鑄生產稀土鋼的稀土加入工藝主要有三種:結晶器喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝、中間包喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝、鋼包喂稀土(RESiCa、RECa)復合包芯線工藝。稀土加入工藝不同，稀土的回收率也不同。而稀土的回收率高，意味著稀土在鋼中殘留的多，稀土殘留量對稀土鋼的性能起著決定性的作用。鋼包喂稀土(RESiCa、RECa)復合包芯線工藝，是用喂絲機將Cpl3mm的稀土包芯線(用鐵皮將硅鈣粉和稀土絲包覆)喂入鋼包內。結晶器喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝，是用喂絲機將稀土絲(包覆鐵皮)喂入結晶器內。

發明內容
本發明的目的是為克服現有鋼中稀土加入工藝及稀土材料的缺陷和不足，提供一種真空感應爐冶煉實驗鋼的稀土加入方法。本發明為解決上述技術問題所采用的技術方案如下所述。通過在真空感應爐坩堝內鋼水中插入稀土金屬包的稀土加入方法，提供一種稀土加入方法的新形式。RE金屬的品種可以是單一稀土金屬Ce、單一稀土金屬La或混合稀土金屬中的一種；稀土金屬的形狀為稀土金屬錠或塊(梯形錠或三角錠)或絲、棒等；稀土金屬的包裝采用袋式或包裹式的雙層覆紙膜包裝。利用取樣器與設計制作的的稀土加入裝置捆綁，將稀土金屬包插入坩堝內鋼水中。在坩堝內鋼水經過精煉(高真空或底吹氬)、鈣脫氧脫硫處理之后，立即利用稀土加入裝置，將稀土金屬包插入坩堝內鋼水液面下1/2 2/3處，30 90秒鐘后，調整取樣裝置復位，繼續吹氬1 2分鐘，將鋼液澆入錠模內。稀土金屬的稀土加入量(Wt% ) ≤0.05%，稀土加入的具體數量根據生產的鋼材產品品種、加入的RE金屬品種等具體要求確定。首先按照技術要求及圖1加工制造稀土加入裝置及數量，簡易稀土加入裝置分為三部分，第一部分為稀土金屬包，按照技術要求及實驗計劃準備RE金屬品種及包裝數量；根據實驗鋼鋼水計劃容量、稀土加入量設計，計算加入的RE金屬重量，鋼包插入RE金屬的稀土加入量(Wt%) <0.05%。稀土加入的具體數量根據生產的鋼材產品品種、稀土加入的具體要求確定。RE金屬的形狀為稀土金屬錠(梯形錠或三角錠)或塊或絲或棒，將稱量好的稀土金屬及硅鈣塊，利用雙層覆紙膜包裝成為稀土金屬包。第二部分為插入鋼管或插入鋼棒，提前準備好插入鋼管及稀土金屬包，以鐵絲通過取樣裝置擰緊固定，插入稀土金屬包、插入鋼管的具體數量根據實驗計劃確定；第三部分為取樣裝置，取樣裝置為真空感應爐設備本體的一部分，位于真空感應爐爐蓋上，用于真空條件下從坩堝內的鋼水中取化驗用試樣。利用取樣裝置，將取樣裝置的一端與插入鋼管一端捆綁連接，通過調整取樣裝置的下降深度，將稀土金屬包插入坩堝內鋼水液面下約1/2 2/3處，30 90秒鐘后，調整取樣裝置復位。稀土加入條件:鋼水須經過精煉(高真空或及底吹氬)、鈣處理，達到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；在坩堝內鋼水經過鈣處理之后，立即利用簡易稀土加入裝置，將準備好的稀土金屬包插入坩堝內鋼水液面下200mm處之后，坩堝內鋼水繼續吹氬I 2分鐘，將鋼液燒入錠模內。一種高真空感應爐冶煉鋼水添加稀土的方法，其步驟如下所述:(I)把秤量好的稀土金屬絲或稀土金屬塊及硅鈣塊，用塑料布或袋包裹、細鐵絲捆綁形成稀土金屬包，然后將稀土金屬包用細鐵絲捆綁在插入鋼管或插入鋼棒上，再將插入鋼管固定在真空感應爐爐蓋取樣器上，將鋼錠模置于高真空感應爐內；(2)把純鐵(或返回廢鋼)、鐵合金裝入真空感應爐坩堝內，同時將硅鐵、錳鐵、(金屬銅)、鐵合金等放入多次加料斗；

(3)將稀土金屬包置于高真空感應爐內，關閉爐蓋后抽真空12分鐘至15分鐘，再送電加熱爐料；(4)將坩堝內爐料熔化；即將裝入坩堝內及多次加料斗內的固體原料全部熔化成鋼水；(5)精煉結束后，停止抽真空，并向真空爐腔體內充入氬氣；(6)加入Al丸或硅鈣鋇等進行脫氧；(7)根據坩堝內鋼水液面狀態，調整底吹氬壓力，底吹氬3 8分鐘；(8)在氬氣保護氣氛下，調整取樣裝置的下降深度，將稀土金屬包插入坩堝內鋼水液面下約1/2 2/3處,30 90秒鐘后,調整取樣裝置復位；(9)繼續底吹氬I 2分鐘，停止底吹氬，將鋼液澆入錠模內。這種真空感應爐冶煉實驗鋼的稀土加入方法的稀土元素回收率高、夾雜少。稀土金屬的品種可以是單一稀土金屬Ce、單一稀土金屬La、混合稀土金屬中的一種；稀土金屬的形狀為稀土金屬錠或塊(梯形錠或三角錠)或絲或棒；稀土金屬的包裝采用袋式或包裹式雙層覆紙膜包裝。由于本發明采用了上述技術方案，本發明與傳統技術相比有以下優點和效果:這種真空感應爐坩堝內插入稀土金屬的形式應用于真空感應爐冶煉實驗鋼中試生產中，操作簡單、方便、實用，鋼中稀土加入工藝時間縮短，鋼中稀土加入方法新穎、高效；采用袋式雙層覆紙膜包裝，在真空感應爐內，RE金屬在未熔化之前不易氧化失效；稀土加入裝置的加工制造工藝較簡便，不增加專用設備和專門操作人員；RE金屬插入坩堝內鋼水液面下，RE金屬的燒損大幅度降低，鋼中加入稀土金屬的收得率大幅度提高，鋼中加入的稀土金屬成本大幅度降低，稀土金屬在鋼中分布均勻性大幅度提高；突出單一稀土金屬在鋼中應用的精細化效果；鋼中稀土加入的綜合成本大幅度降低；稀土加入的操作環境有效改善，鋼中稀土夾雜大幅度降低、實驗鋼質量提高、綜合成本降低；這種真空感應爐坩堝內插入RE金屬的鋼中稀土加入方法對實驗鋼品種的適應性更強，具有廣泛的實驗鋼鋼中稀土加入應用前景。四

圖1為真空感應爐冶煉實驗鋼的稀土冶煉及加入裝置結構示意圖。圖中I為插入鋼管、2為鋼水液面、3為取樣裝置、4為取樣裝置與插入鋼管捆綁連接處、5為真空感應爐坩堝、6為稀土金屬包。
五具體實施例方式以下結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。根據實驗鋼鋼水計劃容量、稀土加入量設計，計算加入的RE金屬重量，RE金屬的形狀形式為稀土金屬錠(梯形錠或三角錠)或塊或絲棒，將稱量好的稀土金屬及硅鈣塊，利用雙層覆紙膜包裝成為稀土金屬包。RE金屬的品種可以是單一稀土金屬Ce或單一稀土金屬La或混合稀土金屬，以及硅鈣塊。按照技術要求及圖1設計加工制造簡易稀土加入裝置，簡易稀土加入裝置分為三部分。第一部分為稀土金屬包6，根據生產的鋼材產品品種、實驗鋼鋼水計劃容量、稀土加入量來設計計算加入的RE金屬重量，將稱量好的稀土金屬及硅鈣塊，利用雙層覆紙膜包裝成為稀土金屬包6。第二部分為插入鋼管或插入鋼棒I,插入鋼管I直徑約Φ10 30mm、長400mm的
低碳焊管或鋼棒，插入鋼管I的一端為連接端，即與取樣裝置3捆綁連接；另一端為稀土金屬包6，插入鋼管屬于一次性使用。第三部分為取樣裝置3，取樣裝置3為真空感應爐設備本體的一部分，位于真空感應爐爐蓋上，用于真空條件下從坩堝5內取鋼水試樣。實施例1:首先，根據實驗鋼品種、鋼水計劃容量，設計計算加入的RE金屬重量為鋼水重量的0.007 %。RE金屬的形狀為梯形錠，品種為單一稀土金屬La，然后將稱量好的單一稀土金屬La及硅鈣塊，利用雙層覆紙膜包裝成稀土金屬包6 ;稀土金屬包6、插入鋼管I的具體數量根據實驗計劃確定。將稀土金屬包6與插入鋼管I 一端以鐵絲捆綁連接，將插入鋼管I另一端與取樣裝置3的一端以鐵絲捆綁連接。鋼水經過精煉(高真空或及底吹氬)、鈣處理，達到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；之后，立即利用簡易稀土加入裝置，即通過調整取樣裝置3下降位置，將單一 La稀土金屬包6插入坩堝內5鋼水液面2下1/2處，30秒鐘后，調整取樣裝置3使其復位。繼續底吹氬 I分鐘，然后將鋼液澆入錠模內。實施例2:首先，根據實驗鋼品種、鋼水計劃容量，設計計算加入的RE金屬重量為鋼水重量的0.005%。RE金屬的形狀為金屬三角錠，品種為純稀土金屬Ce，然后將稱量好的單一稀土金屬Ce及硅鈣塊，利用雙層覆紙膜包裝成稀土金屬包6 ;稀土金屬包6、插入鋼管I的具體數量根據實驗計劃確定。將單一 Ce稀土金屬包6與插入鋼管I 一端以鐵絲捆綁連接，將取樣裝置3的一端與插入鋼管I另一端以鐵絲捆綁連接；坩堝5內鋼水經過精煉(高真空或及底吹氬)、鈣處理，達到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；之后，立即利用簡易稀土加入裝置，即通過調整取樣裝置3下降位置，將單一 Ce稀土金屬包6插入坩堝5內鋼水液面2下2/3處，90秒鐘后，調整取樣裝置3使其復位。繼續底吹氬2分鐘，然后將鋼液澆入錠模內。實施例3:首先，根據實驗鋼品種、鋼水計劃容量，設計計算加入的RE金屬重量為鋼水重量的0.003%。RE金屬的形狀為金屬三角錠，品種為混合稀土金屬，然后將稱量好的混合稀土金屬及硅鈣塊，利用雙層覆紙膜包裝成稀土金屬包6 ;稀土金屬包6、插入鋼管I的具體數量根據實驗計劃確定。將混合稀土金屬包6與插入鋼管I 一端以鐵絲捆綁連接，將取樣裝置3的一端與插入鋼管I另一端以鐵絲捆綁連接；坩堝5內鋼水經過精煉(高真空或及底吹氬)、鈣處理，達到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；之后，立即利用簡易稀土加入裝置，即通過調整取樣裝置3下降位置，將純混合稀土金屬包6插入坩堝5內鋼水液面2下2/3處，90秒鐘后，調整取樣裝置3使其復 位。繼續底吹氬2分鐘，然后將鋼液澆入錠模內。
權利要求
1.一種真空感應爐冶煉實驗鋼的稀土加入方法，其特征在于向真空感應爐坩堝內鋼水中插入的稀土金屬包的RE金屬的品種可以是單一稀土金屬Ce或單一稀土金屬La或混合稀土金屬；稀土金屬的形狀為錠或塊(梯形錠或三角錠)或絲或棒；稀土金屬的包裝采用袋式或包裹式雙層覆紙膜包裝；利用取樣器與設計制作的稀土加入裝置捆綁，將稀土金屬包插入坩堝內鋼水中。
2.根據權利要求1所述的一種真空感應爐冶煉實驗鋼的稀土加入方法，其特征在于其步驟如下所述: (1)把秤量好的稀土金屬絲或稀土金屬塊及硅鈣塊，用塑料布或袋包裹、細鐵絲捆綁形成稀土金屬包，然后將稀土金屬包用細鐵絲捆綁在插入鋼管或插入鋼棒上，再將插入鋼管固定在真空感應爐爐蓋取樣器上，將鋼錠模置于高真空感應爐內； (2)把純鐵(或返回廢鋼)、鐵合金裝入真空感應爐坩堝內，同時將硅鐵、錳鐵、(金屬銅)、鐵合金等放入多次加料斗； (3)將稀土金屬包置于高真空感應爐內，關閉爐蓋后抽真空12分鐘至15分鐘，再送電加熱爐料； (4)將坩堝內爐料熔化；即將裝入坩堝內及多次加料斗內的固體原料全部熔化成鋼水； (5)精煉結束后，停止抽真空，并向真空爐腔體內充入氬氣； (6)加入Al丸或硅鈣鋇等進行脫氧； (7)根據坩堝內鋼水液面狀態，調整底吹氬壓力，底吹氬3 8分鐘； (8)在坩堝內鋼水經過精煉及鈣處理之后，用稀土加入裝置在氬氣保護氣氛下，調整取樣裝置的下降深度，將稀土金屬包插入坩堝內鋼水液面下1/2 2/3處，30 90秒鐘后，調整取樣裝置復位； (9)繼續底吹氬I 2分鐘，停止底吹氬，將鋼液澆入錠模內。
3.根據權利要求1所述的一種真空感應爐冶煉實驗鋼的稀土加入方法，其特征在于稀土金屬的稀土加入量< 0.05%，稀土加入量的具體數量根據生產的鋼材產品品種、加入的RE金屬品種的具體要求準確計算后確定。
全文摘要
一種真空感應爐冶煉實驗鋼的稀土加入方法，屬于鋼鐵冶金技術領域。將秤量好的稀土金屬絲或稀土金屬塊及硅鈣塊，用紙(如報紙)包裹、細鐵絲捆綁形成稀土金屬包，然后將稀土金屬包用細鐵絲捆綁在插入鋼管或插入鋼棒上，再將插入鋼管固定在真空感應爐爐蓋取樣器上，將鋼錠模置于高真空感應爐內，坩堝內鋼水精煉、終脫氧結束后，向坩堝內鋼水插入稀土金屬包后，繼續底吹氬1～2分鐘，停止底吹氬，將鋼液澆入錠模內。本發明具有稀土元素回收率高、夾雜少的特點。
文檔編號C21C7/00GK103160651SQ201310066908
公開日2013年6月19日 申請日期2013年3月4日 優先權日2013年3月4日
發明者程德富, 趙殿清, 張輝, 羅桂文, 王福森, 王海明, 王榮, 喬團結 申請人:內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司