專利名稱：一種真空感應(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)鋼的稀土加入方法
技術(shù)領(lǐng)域：
屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種真空感應(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)鋼的稀土加入方法。
背景技術(shù)：
我國(guó)是世界稀土資源和稀土產(chǎn)量第一的稀土大國(guó)，又是稀土消費(fèi)大國(guó)，也是鋼產(chǎn)量第一的鋼鐵大國(guó)，但鋼材品種質(zhì)量與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有相當(dāng)大的差距，仍有相當(dāng)數(shù)量的鋼材需要進(jìn)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(guó)內(nèi)外許多鋼廠的多年實(shí)踐證明，鋼中加入稀土，是提高鋼質(zhì)、發(fā)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(zhì)和微合金化三大作用；連鑄生產(chǎn)稀土鋼的稀土加入工藝主要有三種:結(jié)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(fù)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(duì)稀土鋼的性能起著決定性的作用。鋼包喂稀土(RESiCa、RECa)復(fù)合包芯線工藝，是用喂絲機(jī)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(nèi)。結(jié)晶器喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝，是用喂絲機(jī)將稀土絲(包覆鐵皮)喂入結(jié)晶器內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)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(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)鋼的稀土加入方法。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案如下所述。通過在真空感應(yīng)爐坩堝內(nèi)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(shè)計(jì)制作的的稀土加入裝置捆綁，將稀土金屬包插入坩堝內(nèi)鋼水中。在坩堝內(nèi)鋼水經(jīng)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(nèi)鋼水液面下1/2 2/3處，30 90秒鐘后，調(diào)整取樣裝置復(fù)位，繼續(xù)吹氬1 2分鐘，將鋼液澆入錠模內(nèi)。稀土金屬的稀土加入量(Wt% ) ≤0.05%，稀土加入的具體數(shù)量根據(jù)生產(chǎn)的鋼材產(chǎn)品品種、加入的RE金屬品種等具體要求確定。首先按照技術(shù)要求及圖1加工制造稀土加入裝置及數(shù)量，簡(jiǎn)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(shù)要求及實(shí)驗(yàn)計(jì)劃準(zhǔn)備RE金屬品種及包裝數(shù)量；根據(jù)實(shí)驗(yàn)鋼鋼水計(jì)劃容量、稀土加入量設(shè)計(jì)，計(jì)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(shù)量根據(jù)生產(chǎn)的鋼材產(chǎn)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(zhǔn)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(shù)量根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)劃確定；第三部分為取樣裝置，取樣裝置為真空感應(yīng)爐設(shè)備本體的一部分，位于真空感應(yīng)爐爐蓋上，用于真空條件下從坩堝內(nèi)的鋼水中取化驗(yàn)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(diào)整取樣裝置的下降深度，將稀土金屬包插入坩堝內(nèi)鋼水液面下約1/2 2/3處，30 90秒鐘后，調(diào)整取樣裝置復(fù)位。稀土加入條件:鋼水須經(jīng)過精煉(高真空或及底吹氬)、鈣處理，達(dá)到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；在坩堝內(nèi)鋼水經(jīng)過鈣處理之后，立即利用簡(jiǎn)易稀土加入裝置，將準(zhǔn)備好的稀土金屬包插入坩堝內(nèi)鋼水液面下200mm處之后，坩堝內(nèi)鋼水繼續(xù)吹氬I 2分鐘，將鋼液燒入錠模內(nèi)。一種高真空感應(yīng)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(xì)鐵絲捆綁形成稀土金屬包，然后將稀土金屬包用細(xì)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(yīng)爐爐蓋取樣器上，將鋼錠模置于高真空感應(yīng)爐內(nèi)；(2)把純鐵(或返回廢鋼)、鐵合金裝入真空感應(yīng)爐坩堝內(nèi)，同時(shí)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(yīng)爐內(nèi)，關(guān)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(nèi)爐料熔化；即將裝入坩堝內(nèi)及多次加料斗內(nèi)的固體原料全部熔化成鋼水；(5)精煉結(jié)束后，停止抽真空，并向真空爐腔體內(nèi)充入氬氣；(6)加入Al丸或硅鈣鋇等進(jìn)行脫氧；(7)根據(jù)坩堝內(nèi)鋼水液面狀態(tài)，調(diào)整底吹氬壓力，底吹氬3 8分鐘；(8)在氬氣保護(hù)氣氛下，調(diào)整取樣裝置的下降深度，將稀土金屬包插入坩堝內(nèi)鋼水液面下約1/2 2/3處,30 90秒鐘后,調(diào)整取樣裝置復(fù)位；(9)繼續(xù)底吹氬I 2分鐘，停止底吹氬，將鋼液澆入錠模內(nèi)。這種真空感應(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)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(fā)明采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明與傳統(tǒng)技術(shù)相比有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:這種真空感應(yīng)爐坩堝內(nèi)插入稀土金屬的形式應(yīng)用于真空感應(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)鋼中試生產(chǎn)中，操作簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用，鋼中稀土加入工藝時(shí)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(yīng)爐內(nèi)，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(jiǎn)便，不增加專用設(shè)備和專門操作人員；RE金屬插入坩堝內(nèi)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(yīng)用的精細(xì)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(huán)境有效改善，鋼中稀土夾雜大幅度降低、實(shí)驗(yàn)鋼質(zhì)量提高、綜合成本降低；這種真空感應(yīng)爐坩堝內(nèi)插入RE金屬的鋼中稀土加入方法對(duì)實(shí)驗(yàn)鋼品種的適應(yīng)性更強(qiáng)，具有廣泛的實(shí)驗(yàn)鋼鋼中稀土加入應(yīng)用前景。四

圖1為真空感應(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)鋼的稀土冶煉及加入裝置結(jié)構(gòu)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(yīng)爐坩堝、6為稀土金屬包。
五具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。根據(jù)實(shí)驗(yàn)鋼鋼水計(jì)劃容量、稀土加入量設(shè)計(jì)，計(jì)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(shù)要求及圖1設(shè)計(jì)加工制造簡(jiǎn)易稀土加入裝置，簡(jiǎn)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(jù)生產(chǎn)的鋼材產(chǎn)品品種、實(shí)驗(yàn)鋼鋼水計(jì)劃容量、稀土加入量來設(shè)計(jì)計(jì)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(zhǎng)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(yīng)爐設(shè)備本體的一部分，位于真空感應(yīng)爐爐蓋上，用于真空條件下從坩堝5內(nèi)取鋼水試樣。實(shí)施例1:首先，根據(jù)實(shí)驗(yàn)鋼品種、鋼水計(jì)劃容量，設(shè)計(jì)計(jì)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(shù)量根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)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(jīng)過精煉(高真空或及底吹氬)、鈣處理，達(dá)到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；之后，立即利用簡(jiǎn)易稀土加入裝置，即通過調(diào)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(nèi)5鋼水液面2下1/2處，30秒鐘后，調(diào)整取樣裝置3使其復(fù)位。繼續(xù)底吹氬 I分鐘，然后將鋼液澆入錠模內(nèi)。實(shí)施例2:首先，根據(jù)實(shí)驗(yàn)鋼品種、鋼水計(jì)劃容量，設(shè)計(jì)計(jì)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(shù)量根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)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(nèi)鋼水經(jīng)過精煉(高真空或及底吹氬)、鈣處理，達(dá)到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；之后，立即利用簡(jiǎn)易稀土加入裝置，即通過調(diào)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(nèi)鋼水液面2下2/3處，90秒鐘后，調(diào)整取樣裝置3使其復(fù)位。繼續(xù)底吹氬2分鐘，然后將鋼液澆入錠模內(nèi)。實(shí)施例3:首先，根據(jù)實(shí)驗(yàn)鋼品種、鋼水計(jì)劃容量，設(shè)計(jì)計(jì)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(shù)量根據(jù)實(shí)驗(yàn)計(jì)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(nèi)鋼水經(jīng)過精煉(高真空或及底吹氬)、鈣處理，達(dá)到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；之后，立即利用簡(jiǎn)易稀土加入裝置，即通過調(diào)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(nèi)鋼水液面2下2/3處，90秒鐘后，調(diào)整取樣裝置3使其復(fù) 位。繼續(xù)底吹氬2分鐘，然后將鋼液澆入錠模內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種真空感應(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)鋼的稀土加入方法，其特征在于向真空感應(yīng)爐坩堝內(nèi)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(shè)計(jì)制作的稀土加入裝置捆綁，將稀土金屬包插入坩堝內(nèi)鋼水中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空感應(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)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(xì)鐵絲捆綁形成稀土金屬包，然后將稀土金屬包用細(xì)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(yīng)爐爐蓋取樣器上，將鋼錠模置于高真空感應(yīng)爐內(nèi)； (2)把純鐵(或返回廢鋼)、鐵合金裝入真空感應(yīng)爐坩堝內(nèi)，同時(shí)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(yīng)爐內(nèi)，關(guān)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(nèi)爐料熔化；即將裝入坩堝內(nèi)及多次加料斗內(nèi)的固體原料全部熔化成鋼水； (5)精煉結(jié)束后，停止抽真空，并向真空爐腔體內(nèi)充入氬氣； (6)加入Al丸或硅鈣鋇等進(jìn)行脫氧； (7)根據(jù)坩堝內(nèi)鋼水液面狀態(tài)，調(diào)整底吹氬壓力，底吹氬3 8分鐘； (8)在坩堝內(nèi)鋼水經(jīng)過精煉及鈣處理之后，用稀土加入裝置在氬氣保護(hù)氣氛下，調(diào)整取樣裝置的下降深度，將稀土金屬包插入坩堝內(nèi)鋼水液面下1/2 2/3處，30 90秒鐘后，調(diào)整取樣裝置復(fù)位； (9)繼續(xù)底吹氬I 2分鐘，停止底吹氬，將鋼液澆入錠模內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種真空感應(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)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(shù)量根據(jù)生產(chǎn)的鋼材產(chǎn)品品種、加入的RE金屬品種的具體要求準(zhǔn)確計(jì)算后確定。
全文摘要
一種真空感應(yīng)爐冶煉實(shí)驗(yàn)鋼的稀土加入方法，屬于鋼鐵冶金技術(shù)領(lǐng)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(bào)紙)包裹、細(xì)鐵絲捆綁形成稀土金屬包，然后將稀土金屬包用細(xì)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(yīng)爐爐蓋取樣器上，將鋼錠模置于高真空感應(yīng)爐內(nèi)，坩堝內(nèi)鋼水精煉、終脫氧結(jié)束后，向坩堝內(nèi)鋼水插入稀土金屬包后，繼續(xù)底吹氬1～2分鐘，停止底吹氬，將鋼液澆入錠模內(nèi)。本發(fā)明具有稀土元素回收率高、夾雜少的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)C21C7/00GK103160651SQ201310066908
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月4日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月4日
發(fā)明者程德富, 趙殿清, 張輝, 羅桂文, 王福森, 王海明, 王榮, 喬團(tuán)結(jié) 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古包鋼鋼聯(lián)股份有限公司