一种适用于无铝脱氧钢的稀土合金及其加入工艺的制作方法

本发明涉及稀土在钢中的应用领域，尤其涉及一种适用于无铝脱氧钢的稀土合金及其加入工艺，特别适用于经过真空精炼的无铝脱氧钢种。

背景技术：

1、国内大量研究证实稀土在钢铁材料中的作用，稀土金属在钢铁中的应用开展大量的研究工作，在各方面均取得一定的研究成果。但是，由于稀土在钢铁材料中的存量、效果、对工序的影响难以控制，导致稀土钢成本偏高，标准难以界定，限制了稀土钢的发展和产业化应用。

2、稀土在钢中应用主要存在三个方面问题：一是稀土加入工艺及设备较落后。二是稀土钢的品种和产量少。三是稀土在各类钢中的作用机理研究还不深入。钢中稀土的加入工艺和设备满足不了从国外引进的炼钢和炉外精炼设备高度自动化、连续化的要求。其他如连铸中间包稀土加入如何防止水口结瘤问题、连铸稀土加入工艺问题等，都需要研究解决。

3、新一代稀土在钢铁材料中的应用研究，需要换思路和方向，从稀土本身的特性，炉外精炼和连铸工艺、设备特点，稀土的高效、创新应用等多个方面入手，不仅扩大稀土钢生产规模，实现稀土在钢铁材料中高效利用，更要提高钢材质量，实现绿色低碳生产。

4、本发明提出的适用于无铝脱氧钢的稀土加入工艺和稀土合金，特别适用于经过真空精炼的无铝脱氧钢种，创新开发稀土合金两步加入法，利用稀土合金的特殊性质，充分发挥不同稀土的净化钢液和微合金化作用。本方法的特点在于：选用不同稀土合金对钢进行两步加入法处理，可以有效的提高稀土利用率和收得率，同时有效的降低高熔点稀土化合物堵塞水口的风险，解决稀土钢连浇性问题。首次稀土处理利用稀土对钢的净化作用，大幅提高钢的洁净度；再次稀土处理，可以有效的提高稀土收得率，实现稀土的微合金化作用。

5、文献1：公布一种稀土重轨钢的稀土加入方法及稀土重轨钢，其核心目的是提高稀土收得率，避免稀土合金在加入和熔化过程中氧化，促进稀土以单质形式固溶到钢中，促进稀土氧化物在钢中的均匀分布，实现稀土对重轨钢的性能改善，稀土合金为一次性加入。

6、文献2：公布稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体—马氏体钢及制造方法，目的是针对实现钢轨更高强度和耐磨性的需求，提供一种旨在降低生产成本、抗拉强度大于1450mpa的稀土处理的铁路钢轨专用贝氏体一马氏体钢及制造方法，稀土合金为一次性加入。

7、文献3：本发明提供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。该专利提供的稀土复合添加剂主要作用为脱氧剂，提高产品纯净度，但没有解决连铸连浇性和提高稀土收得率问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种适用于无铝脱氧钢的稀土合金，开发稀土合金两步加入法，利用稀土合金的特殊性质，充分发挥不同稀土的净化钢液和微合金化作用。

2、为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

3、本发明一种适用于无铝脱氧钢的稀土合金，所述稀土合金包括稀土合金1和稀土合金2，所述稀土合金1用于净化钢液，所述稀土合金2用于微合金化；所述稀土合金1：含有镧、钇稀土中一种或两种的铁合金，其中稀土单质或固溶稀土含量为1.0％-70.0％，合金中其他杂质元素总量≤1％；所述稀土合金2：含有稀土元素镧、钇、铈中的一种或多种稀土的铁合金，其中稀土单质含量为1.0％-70.0％，其中稀土铈含量≥10％，合金中其他杂质元素总量≤1％；所述稀土合金1加入量：0.5kg/t-8.0kg/t，稀土合金2加入量：0.1kg/t-5.0kg/t。

4、进一步的，所述稀土合金1和所述稀土合金2均采用铁皮保护包装方式，铁皮壁厚1--8mm，外形为圆柱体，单筒包装为5kg、10kg、25kg、50kg四个规格，桶壁厚度可以随其中合金密度的增加而降低。

5、一种适用于无铝脱氧钢的稀土合金的加入工艺，其特征在于：所述稀土合金1的加入位置为：lf精炼炉精炼结束后；所述稀土合金2的加入位置为：真空抽气精炼完成后或稀土合金1加入15min后；

6、生产无铝脱氧钢时，必须新增以下工艺操作要点：稀土合金1和稀土合金2加入间隔时间不少于15min，期间必须采用软吹促进钢中夹杂物上浮，软吹时间≥15min；lf精炼离位温度较常规提高15-30℃，稀土合金加入后不允许对钢液进行加热操作，否则会造成水口堵塞；连铸生产过程无需采用特殊水口和耐材，采用优质引流沙保证钢包自开率99％以上，浇铸全程采用保护浇铸。

7、与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

8、选用不同稀土合金对钢进行多点处理，可以有效的提高稀土利用率和收得率，同时有效的降低高熔点稀土化合物堵塞水口的风险，解决稀土钢连浇性问题。首次稀土处理利用稀土对钢的净化作用，大幅提高钢的洁净度；再次稀土处理，可以有效的提高稀土收得率，实现稀土的微合金化作用。

9、本发明提出的适用于无铝脱氧钢的稀土加入工艺和稀土合金，稀土合金利用率和收得率较其他方法提高20％，有效的降低稀土钢生产成本，吨钢降本约5元/t。降低稀土钢连浇过程水口堵塞的风险，有效的提高稀土钢连浇炉数，降低中间包耐材消耗和缩短生产准备时间，稀土钢生产吨钢降本约37.5元/t。充分发挥稀土的净化钢液和微合金化作用，提高钢种纯净度和力学性能，稀土钢增加产品附加产值吨钢约50元/t。稀土合金成本不超过60元/t。包钢稀土钢年产达到2万吨以上，采用本发明提出钢方案至少可以实现经济效益65万元/年。

技术特征：

1.一种适用于无铝脱氧钢的稀土合金，其特征在于：所述稀土合金包括稀土合金1和稀土合金2，所述稀土合金1用于净化钢液，所述稀土合金2用于微合金化；所述稀土合金1：含有镧、钇稀土中一种或两种的铁合金，其中稀土单质或固溶稀土含量为1.0％-70.0％，合金中其他杂质元素总量≤1％；所述稀土合金2：含有稀土元素镧、钇、铈中的一种或多种稀土的铁合金，其中稀土单质含量为1.0％-70.0％，其中稀土铈含量≥10％，合金中其他杂质元素总量≤1％；所述稀土合金1加入量：0.5kg/t-8.0kg/t，稀土合金2加入量：0.1kg/t-5.0kg/t。

2.根据权利要求1所述的适用于无铝脱氧钢的稀土合金，其特征在于：所述稀土合金1和所述稀土合金2均采用铁皮保护包装方式，铁皮壁厚1--8mm，外形为圆柱体，单筒包装为5kg、10kg、25kg、50kg四个规格，桶壁厚度可以随其中合金密度的增加而降低。

3.根据权利要求1或2所述的适用于无铝脱氧钢的稀土合金的加入工艺，其特征在于：所述稀土合金1的加入位置为：lf精炼炉精炼结束后；所述稀土合金2的加入位置为：真空抽气精炼完成后或稀土合金1加入15min后；

技术总结
本发明公开了一种适用于无铝脱氧钢的稀土合金，所述稀土合金包括稀土合金1和稀土合金2；所述稀土合金1：含有镧、钇稀土中一种或两种的铁合金，其中稀土单质或固溶稀土含量为1.0％‑70.0％，合金中其他杂质元素总量≤1％；所述稀土合金2：含有稀土元素镧、钇、铈中的一种或多种稀土的铁合金，其中稀土单质含量为1.0％‑70.0％，其中稀土铈含量≥10％，合金中其他杂质元素总量≤1％；所述稀土合金1加入量：0.5kg/t‑8.0kg/t，稀土合金2加入量：0.1kg/t‑5.0kg/t。还公开了其加入工艺。本发明开发稀土合金两步加入法，利用稀土合金的特殊性质，充分发挥不同稀土的净化钢液和微合金化作用。

技术研发人员：何建中,张达先,王国承,张凤明,麻晓光,刘岩军,刘玉宝,郝振宇,肖远悠
受保护的技术使用者：包头钢铁（集团）有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13