专利名称：一种在钢包中加入稀土的方法
技术领域：
本发明涉及一种在钢包中加入稀土的方法，属于钢铁冶金领域。
背景技术：
我国是世界稀土资源和稀土产量第一的稀土大国，又是稀土消费大国，也是钢产量第一的钢铁大国，但钢材品种质量与国外先进水平还有相当大的差距，仍有相当数量的钢材需要进口。稀土在钢中有净化钢液，使夹杂物变性和微合金化作用，一般能使重轨、钢板、无缝钢管、棒材的横向冲击韧性显著提高，耐氧化及腐蚀性能明显提高，还能提高塑性及抗层状撕裂性能。国内外许多钢厂的多年实践证明，钢中加入稀土，是提高钢质、发展新品种的有效措施之一。自二十世纪五十年代以来，国内外进行了大量有关稀土在钢中作用的研究工作， 取得非常重要的成果、专著、发明专利；二十世纪七十、八十年代后，稀土钢作为成熟产品进入中国钢铁产品名单，稀土钢中的板材品种占绝大多数；RE在钢中的作用归纳为净化、变质和微合金化三大作用；稀土对钢的净化作用， 可深度降低氧和硫的含量；稀土对钢中夹杂物的变质作用，可改变夹杂物(MnS、Al203)的性质、形态和分布，钙处理已被公认是取得低杂质钢的较为经济可行的技术措施；稀土对钢的微合金化作用，充分发挥稀土与微合金化元素(铌、钒、钛、硼)、合金元素(镍、铬、钼、铜) 的优势互补作用，减少低熔点金属(锑、锡、铅、锌、砷、铋、铜等)在钢中的危害作用(脆性)，发挥微量稀土元素强抑制局域弱化作用，综合改善钢的性能，提高钢材产品差异化。进入二十世纪九十年代，RE在钢中的合金化作用得到广泛研究，为稀土在钢中应用提供了更加广阔空间。二十世纪末期、二十一世纪初期，炼钢生产进入连铸全时代，稀土钢生产却日渐沉寂一稀土钢产量大幅度下降。连铸生产稀土钢的稀土加入工艺主要有三种结晶器喂稀土丝(包覆铁皮)工艺、 中间包喂稀土丝(包覆铁皮)工艺、钢包喂稀土(RESiCa、RECa)复合包芯线工艺。钢中稀土加入工艺的比较稀土加入工艺不同，稀土的回收率也不同。而稀土的回收率高，意味着稀土在钢中残留的多，稀土残留量是对稀土钢的性能起着决定性的因素。钢包喂稀土(RESiCa、RECa)复合包芯线工艺钢包喂稀土(RESiCa、RECa)复合包芯线工艺，是用喂丝机将(pl3mm的稀土包芯线(用铁皮将硅钙粉和稀土丝包覆)喂入钢包内。不经VD工艺的钢种采用在精炼后期喂稀土(RESiCa、RECa)复合包芯线，经VD (RH)工艺的钢种采用在VD (RH)后喂稀土(RESiCa、 RECa)复合包芯线。工艺优点操作简单方便，稀土在钢液中分布均勻。
工艺缺点增加设备和操作人员，稀土的收得率较低，有水口结瘤和稀土加入量偏少的问题。结晶器喂稀土丝(包覆铁皮)工艺结晶器喂稀土丝(包覆铁皮)工艺，是用喂丝机将稀土丝(包覆铁皮)喂入结晶器内。对多流大方坯、小方坯、圆坯连铸，需多台喂丝机，一流对一丝；对板坯连铸，需一流对二丝。需要装多台喂丝机，喂丝机放置受到现场的限制，也影响工人操作。工艺优点稀土的收得率较高，稀土加入量可较高，不发生水口结瘤。工艺缺点结晶器喂稀土丝稀土残留量多时，绝大部分反应生成物残留在钢中，容易造成污染钢质的倾向；钢坯横断面上RE分布相对也不均勻；多流连铸时，喂稀土丝的操作复杂、不便；需要装多台喂丝机，喂丝机放置受到现场的限制，也影响工人操作；增加设备和操作人
员O中间包喂稀土丝(包覆铁皮)工艺中间包喂稀土丝(包覆铁皮)工艺，是用喂丝机将稀土丝(包覆铁皮)喂入中间包T型口。由于中间包喂稀土丝是在连铸生产较后期加入，钢水从中间包T型口流到结晶器有一定时间，稀土在钢液中有较充分的时间进行扩散，使稀土在钢中分布均勻。另外，也为稀土夹杂物上浮创造了条件，起到了净化钢液作用。工艺优点操作简单方便，稀土的收得率较高，稀土在钢液中分布均勻。工艺缺点增加设备和操作人员，有水口结瘤和稀土加入量偏少的问题。稀土钢——这一结合了我国资源优势的钢铁品种何去何从？稀土在钢材产品中的应用已经是一个老话题，但是从稀土资源综合利用和钢材产品差异化的角度看，更应该是一个新话题。在钢的冶炼控制技术和钢质洁净度不断提高的今天，稀土元素在钢中的作用将能更有效的得到控制和更好的得到发挥；在面临钢材产品市场残酷竞争的今天，稀土元素在钢中将能更有效的得到综合利用；用稀土这个战略元素提高钢材产品的差异化、增强钢材产品的市场竞争力，把稀土的资源优势转化为钢材产品的品种优势和经济优势，使稀土在提高钢材产品的差异化中发挥其独特作用。
发明内容
本发明的目的是针对因钢中稀土加入工艺问题导致的稀土在钢中不能广泛应用的问题，为克服现有钢中稀土加入工艺及其稀土材料形式的缺陷和不足，提供一种炼钢连铸生产中在钢包中加入稀土的方法。本发明所述的炼钢连铸生产中在钢包中加入稀土的方法是在钢包钢水经过精炼，并在钢包钢水经过钙处理工序之后，在钢包中直接插入稀土金属。稀土金属插入钢包中的深度是钢包钢水液面下1. 0 1. 5米处；所插入的稀土金属的形状为稀土金属锭或块；
所述稀土金属是纯稀土金属Ce、纯稀土金属La或混合稀土金属中的一种。具体地，制造一个在钢包中加入稀土的辅助装置，该装置是用薄钢板制作一个六面体箱体，在箱体的六个面上均开有孔，箱体的底面为活动面，在箱体的顶面上连接一根钢制立杆，立杆的顶端设有卡锁装置，通过卡锁装置连接一根横杆，将稀土金属从箱体的底面装入箱体中，用铁丝将箱体的底面与箱体固定，在钢包钢水经过精炼，并在钢包钢水经过钙处理工序之后，操作人员在钢包一侧的平台上手持横杆将装有稀土金属的箱体插入钢包钢水液面下ι. O 1. 5米处，待薄板箱体熔化之后，立即撤出手持横杆及插入钢水中的立杆余部，钢包继续吹氩1 5分钟，钢包即可上铸机继续下一生产工序。所加入的稀土金属采用袋式双层覆膜包装。本发明与传统技术相比有以下优点和效果以在钢包中插入RE金属的形式应用于炼钢连铸生产中，操作简单方便，钢中稀土加入工艺时间缩短，加入RE金属的量容易控制，钢中稀土加入方法新颖、高效；稀土加入的辅助装置的加工制造工艺较简便，不增加专用设备和专门操作人员；钢中加入稀土金属的收得率大幅度提高，钢中加入的稀土金属成本大幅度降低；稀土金属在钢中分布更均勻；突出单一稀土金属在钢中应用的精细化效果；稀土加入操作环境有效改善，炼钢生产效率提高，稀土钢钢材产品的质量提高、综合成本降低；本稀土加入方法对稀土钢钢材产品种的适应性更强，具有广泛的钢中稀土加入应用前景。
图1为在钢包中加入稀土的辅助装置的结构示意图；图2为稀土加入过程示意图。图中1、加入稀土的辅助装置，2、平台栏杆，3、平台，4、钢包，5、钢水液面，11、六面体箱体(薄板箱)，111、箱体上的孔，12、立杆(插入钢管)，13、卡锁装置，14、横杆(手持钢管)。
具体实施例方式(I)RE金属的准备根据钢包额定容量、稀土加入量设计，计算钢包加入的RE金属重量，RE金属的形状形式为稀土金属锭(梯形锭或三角锭)，将称量好的稀土金属锭，利用双层覆膜包装成为公斤/袋。RE金属的品种可以是纯稀土金属Ce、纯稀土金属La、混合稀土金属中的一种。(2)稀土加入辅助装置设计(参照附图1)设计简易稀土加入装置，简易稀土加入装置分为三部分。第一部分为手持钢管14 手持钢管采用6吩 1时直径、5 7米长的焊管，手持钢管属于永久性使用。第二部分为插入钢管12 插入钢管采用4吩 6吩直径、2. 5米 3. 5长的焊管，钢管的一端焊接有卡锁装置13，即卡锁端；另一端为稀土金属插入端，钢管的插入端端部与薄板箱11上盖中心部位焊接固定。插入钢管属于一次性使用。第三部分为六面体薄板箱11
薄板箱大小为(100 200)mmX (100 200)mmX (100 200)mm ；薄板箱的六个面均有冲孔，每个面均布Φ 30mm冲孔4个。薄板箱底面为活动面，稀土金属装入薄板箱中后，以铁丝通过冲孔拧紧固定。薄板箱采用冷轧薄板，经剪切后冲孔，再经冷弯变形后，焊接制造成为薄板箱。将插入钢管端部与薄板箱上盖中心部位焊接固定。薄板箱属于一次性使用。(3)稀土加入量设计在钢包中插入RE金属的稀土加入量< 0. 02wt%。稀土加入量的具体数量根据生产的钢材产品品种、稀土加入的具体要求确定。(4)稀土加入条件钢水须经过铁水预处理、精炼(LF或及VD/RH)、钙处理工序，达到钢液深脱氧和深脱硫的条件。(5)稀土加入工艺操作A、提前准备好手持钢管2支，一用一备；B、提前准备好插入钢管及薄板箱，双层覆膜包装的稀土金属装入薄板箱中后，以铁丝通过冲孔拧紧固定。插入钢管及薄板箱、双层覆膜包装的稀土金属的具体数量根据生产计划确定；C、钢包钢水经过精炼(LF或及VD/RH)；D、在钢包钢水经过钙处理工序之后，立即利用简易稀土辅助加入装置，将准备好装有稀土金属的薄板箱插入钢包钢水液面下1. 0 1. 5米处之后，钢包继续吹氩1 5分钟，钢包即可上铸机。实施例1 按照技术要求及生产计划准备纯稀土金属La及包装数量；提前准备好插入钢管及薄板箱，双层覆膜包装的稀土金属装入薄板箱中后，以铁丝通过冲孔拧紧固定。插入钢管及薄板箱、双层覆膜包装的纯稀土金属La的具体数量根据生产计划确定；钢水须经过铁水预处理、精炼(LF或及VD/RH)、钙处理工序，达到钢液深脱氧和深脱硫的条件；钢包钢水经过精炼(LF或及VD/RH)；在钢包钢水经过钙处理工序之后，立即利用简易稀土加入辅助装置，将准备好装有纯稀土金属La的薄板箱插入钢包钢水液面下1. 0 1. 5米处，待薄板箱熔化之后，立即撤出手持钢管及插入钢管余部，钢包继续吹氩1 5分钟，钢包即可上铸机继续下一生产工序。实施例2 按照技术要求及生产计划准备纯稀土金属Ce及包装数量；提前准备好插入钢管及薄板箱，双层覆膜包装的纯稀土金属Ce装入薄板箱中后，以铁丝通过冲孔拧紧固定。插入钢管及薄板箱、双层覆膜包装的纯稀土金属Ce的具体数量根据生产计划确定；钢水须经过铁水预处理、精炼(LF或及VD/RH)、钙处理工序，达到钢液深脱氧和深脱硫的条件；钢包钢水经过精炼(LF或及VD/RH)；在钢包钢水经过钙处理工序之后，立即利用简易稀土加入辅助装置，将准备好装有纯稀土金属Ce的薄板箱插入钢包钢水液面下1. 0 1. 5米处，待薄板箱熔化之后，立即撤出手持钢管及插入钢管余部，钢包继续吹氩1 5分钟，钢包即可上铸机继续下一生产工序。实施例3
按照技术要求及生产计划准备混合稀土金属及包装数量；提前准备好插入钢管及薄板箱，双层覆膜包装的混合稀土金属装入薄板箱中后，以铁丝通过冲孔拧紧固定。插入钢管及薄板箱、双层覆膜包装的混合稀土金属的具体数量根据生产计划确定；钢水须经过铁水预处理、精炼(LF或及VD/RH)、钙处理工序，达到钢液深脱氧和深脱硫的条件；钢包钢水经过精炼(LF或及VD/RH)；在钢包钢水经过钙处理工序之后，立即利用简易稀土加入辅助装置，将准备好装有混合稀土金属的薄板箱插入钢包钢水液面下1. 0 1. 5米处，待薄板箱熔化之后，立即撤出手持钢管及插入钢管余部，钢包继续吹氩1 5分钟，钢包即可上铸机继续下一生产工序。
权利要求
1.一种在钢包中加入稀土的方法，其特征是在钢包钢水经过精炼，并在钢包钢水经过钙处理工序之后，在钢包中直接插入稀土金属。
2.根据权利要求1所述的在钢包中加入稀土的方法，其特征是所插入的稀土金属的形状为稀土金属锭或块。
3.根据权利要求1所述的在钢包中加入稀土的方法，其特征是稀土金属插入钢包中的深度是钢包钢水液面下1. 0 1. 5米处。
4.根据权利要求1所述的在钢包中加入稀土的方法，其特征是所述稀土金属是纯稀土金属Ce、纯稀土金属La或混合稀土金属中的一种。
5.根据权利要求1、2、3、4任一权利要求所述的在钢包中加入稀土的方法，其特征是 制造一个在钢包中加入稀土的辅助装置，该装置是用薄钢板制作一个六面体箱体，在箱体的六个面上均开有孔，箱体的底面为活动面，在箱体的顶面上连接一根钢制立杆，立杆的顶端设有卡锁装置，通过卡锁装置连接一根横杆，将稀土金属从箱体的底面装入箱体中，用铁丝将箱体的底面与箱体固定，在钢包钢水经过精炼，并在钢包钢水经过钙处理工序之后，操作人员在钢包一侧的平台上手持横杆将装有稀土金属的箱体插入钢包钢水液面下1. 0 1.5米处，待薄板箱体熔化之后，立即撤出手持横杆及插入钢水中的立杆余部，钢包继续吹氩1 5分钟，钢包即可上铸机继续下一生产工序。
6.根据权利要求5所述的在钢包中加入稀土的方法，其特征是所加入的稀土金属采用袋式双层覆膜包装。
全文摘要
本发明涉及一种在钢包中加入稀土的方法，其特征是在钢包钢水经过精炼，并在钢包钢水经过钙处理工序之后，在钢包中直接插入稀土金属。其优点是以在钢包中插入RE金属的形式应用于炼钢连铸生产中，操作简单方便，钢中稀土加入工艺时间缩短，加入RE金属的量容易控制，钢中稀土加入方法新颖、高效；钢中加入稀土金属的收得率大幅度提高，钢中加入的稀土金属成本大幅度降低；稀土金属在钢中分布更均匀；突出单一稀土金属在钢中应用的精细化效果；稀土加入操作环境有效改善，炼钢生产效率提高，稀土钢钢材产品的质量提高、综合成本降低；本稀土加入方法对稀土钢钢材产品种的适应性更强，具有广泛的钢中稀土加入应用前景。
文档编号C21C7/00GK102373314SQ201110351368
公开日2012年3月14日 申请日期2011年11月3日 优先权日2011年11月3日
发明者张辉, 王海明, 王荣, 程德富 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司