專利名稱：一種在鋼包中加入稀土的方法
技術領域：
本發明涉及一種在鋼包中加入稀土的方法，屬于鋼鐵冶金領域。
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。自二十世紀五十年代以來，國內外進行了大量有關稀土在鋼中作用的研究工作， 取得非常重要的成果、專著、發明專利；二十世紀七十、八十年代后，稀土鋼作為成熟產品進入中國鋼鐵產品名單，稀土鋼中的板材品種占絕大多數；RE在鋼中的作用歸納為凈化、變質和微合金化三大作用；稀土對鋼的凈化作用， 可深度降低氧和硫的含量；稀土對鋼中夾雜物的變質作用，可改變夾雜物(MnS、Al203)的性質、形態和分布，鈣處理已被公認是取得低雜質鋼的較為經濟可行的技術措施；稀土對鋼的微合金化作用，充分發揮稀土與微合金化元素(鈮、釩、鈦、硼)、合金元素(鎳、鉻、鉬、銅) 的優勢互補作用，減少低熔點金屬(銻、錫、鉛、鋅、砷、鉍、銅等)在鋼中的危害作用(脆性)，發揮微量稀土元素強抑制局域弱化作用，綜合改善鋼的性能，提高鋼材產品差異化。進入二十世紀九十年代，RE在鋼中的合金化作用得到廣泛研究，為稀土在鋼中應用提供了更加廣闊空間。二十世紀末期、二十一世紀初期，煉鋼生產進入連鑄全時代，稀土鋼生產卻日漸沉寂一稀土鋼產量大幅度下降。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。鋼中稀土加入工藝的比較稀土加入工藝不同，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，稀土殘留量是對稀土鋼的性能起著決定性的因素。鋼包喂稀土(RESiCa、RECa)復合包芯線工藝鋼包喂稀土(RESiCa、RECa)復合包芯線工藝，是用喂絲機將(pl3mm的稀土包芯線(用鐵皮將硅鈣粉和稀土絲包覆)喂入鋼包內。不經VD工藝的鋼種采用在精煉后期喂稀土(RESiCa、RECa)復合包芯線，經VD (RH)工藝的鋼種采用在VD (RH)后喂稀土(RESiCa、 RECa)復合包芯線。工藝優點操作簡單方便，稀土在鋼液中分布均勻。
工藝缺點增加設備和操作人員，稀土的收得率較低，有水口結瘤和稀土加入量偏少的問題。結晶器喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝結晶器喂稀土絲(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。對多流大方坯、小方坯、圓坯連鑄，需多臺喂絲機，一流對一絲；對板坯連鑄，需一流對二絲。需要裝多臺喂絲機，喂絲機放置受到現場的限制，也影響工人操作。工藝優點稀土的收得率較高，稀土加入量可較高，不發生水口結瘤。工藝缺點結晶器喂稀土絲稀土殘留量多時，絕大部分反應生成物殘留在鋼中，容易造成污染鋼質的傾向；鋼坯橫斷面上RE分布相對也不均勻；多流連鑄時，喂稀土絲的操作復雜、不便；需要裝多臺喂絲機，喂絲機放置受到現場的限制，也影響工人操作；增加設備和操作人
員O中間包喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝中間包喂稀土絲(包覆鐵皮)工藝，是用喂絲機將稀土絲(包覆鐵皮)喂入中間包T型口。由于中間包喂稀土絲是在連鑄生產較后期加入，鋼水從中間包T型口流到結晶器有一定時間，稀土在鋼液中有較充分的時間進行擴散，使稀土在鋼中分布均勻。另外，也為稀土夾雜物上浮創造了條件，起到了凈化鋼液作用。工藝優點操作簡單方便，稀土的收得率較高，稀土在鋼液中分布均勻。工藝缺點增加設備和操作人員，有水口結瘤和稀土加入量偏少的問題。稀土鋼——這一結合了我國資源優勢的鋼鐵品種何去何從？稀土在鋼材產品中的應用已經是一個老話題，但是從稀土資源綜合利用和鋼材產品差異化的角度看，更應該是一個新話題。在鋼的冶煉控制技術和鋼質潔凈度不斷提高的今天，稀土元素在鋼中的作用將能更有效的得到控制和更好的得到發揮；在面臨鋼材產品市場殘酷競爭的今天，稀土元素在鋼中將能更有效的得到綜合利用；用稀土這個戰略元素提高鋼材產品的差異化、增強鋼材產品的市場競爭力，把稀土的資源優勢轉化為鋼材產品的品種優勢和經濟優勢，使稀土在提高鋼材產品的差異化中發揮其獨特作用。
發明內容
本發明的目的是針對因鋼中稀土加入工藝問題導致的稀土在鋼中不能廣泛應用的問題，為克服現有鋼中稀土加入工藝及其稀土材料形式的缺陷和不足，提供一種煉鋼連鑄生產中在鋼包中加入稀土的方法。本發明所述的煉鋼連鑄生產中在鋼包中加入稀土的方法是在鋼包鋼水經過精煉，并在鋼包鋼水經過鈣處理工序之后，在鋼包中直接插入稀土金屬。稀土金屬插入鋼包中的深度是鋼包鋼水液面下1. 0 1. 5米處；所插入的稀土金屬的形狀為稀土金屬錠或塊；
所述稀土金屬是純稀土金屬Ce、純稀土金屬La或混合稀土金屬中的一種。具體地，制造一個在鋼包中加入稀土的輔助裝置，該裝置是用薄鋼板制作一個六面體箱體，在箱體的六個面上均開有孔，箱體的底面為活動面，在箱體的頂面上連接一根鋼制立桿，立桿的頂端設有卡鎖裝置，通過卡鎖裝置連接一根橫桿，將稀土金屬從箱體的底面裝入箱體中，用鐵絲將箱體的底面與箱體固定，在鋼包鋼水經過精煉，并在鋼包鋼水經過鈣處理工序之后，操作人員在鋼包一側的平臺上手持橫桿將裝有稀土金屬的箱體插入鋼包鋼水液面下ι. O 1. 5米處，待薄板箱體熔化之后，立即撤出手持橫桿及插入鋼水中的立桿余部，鋼包繼續吹氬1 5分鐘，鋼包即可上鑄機繼續下一生產工序。所加入的稀土金屬采用袋式雙層覆膜包裝。本發明與傳統技術相比有以下優點和效果以在鋼包中插入RE金屬的形式應用于煉鋼連鑄生產中，操作簡單方便，鋼中稀土加入工藝時間縮短，加入RE金屬的量容易控制，鋼中稀土加入方法新穎、高效；稀土加入的輔助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；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更均勻；突出單一稀土金屬在鋼中應用的精細化效果；稀土加入操作環境有效改善，煉鋼生產效率提高，稀土鋼鋼材產品的質量提高、綜合成本降低；本稀土加入方法對稀土鋼鋼材產品種的適應性更強，具有廣泛的鋼中稀土加入應用前景。
圖1為在鋼包中加入稀土的輔助裝置的結構示意圖；圖2為稀土加入過程示意圖。圖中1、加入稀土的輔助裝置，2、平臺欄桿，3、平臺，4、鋼包，5、鋼水液面，11、六面體箱體(薄板箱)，111、箱體上的孔，12、立桿(插入鋼管)，13、卡鎖裝置，14、橫桿(手持鋼管)。
具體實施例方式(I)RE金屬的準備根據鋼包額定容量、稀土加入量設計，計算鋼包加入的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)，將稱量好的稀土金屬錠，利用雙層覆膜包裝成為公斤/袋。RE金屬的品種可以是純稀土金屬Ce、純稀土金屬La、混合稀土金屬中的一種。(2)稀土加入輔助裝置設計(參照附圖1)設計簡易稀土加入裝置，簡易稀土加入裝置分為三部分。第一部分為手持鋼管14 手持鋼管采用6吩 1時直徑、5 7米長的焊管，手持鋼管屬于永久性使用。第二部分為插入鋼管12 插入鋼管采用4吩 6吩直徑、2. 5米 3. 5長的焊管，鋼管的一端焊接有卡鎖裝置13，即卡鎖端；另一端為稀土金屬插入端，鋼管的插入端端部與薄板箱11上蓋中心部位焊接固定。插入鋼管屬于一次性使用。第三部分為六面體薄板箱11
薄板箱大小為(100 200)mmX (100 200)mmX (100 200)mm ；薄板箱的六個面均有沖孔，每個面均布Φ 30mm沖孔4個。薄板箱底面為活動面，稀土金屬裝入薄板箱中后，以鐵絲通過沖孔擰緊固定。薄板箱采用冷軋薄板，經剪切后沖孔，再經冷彎變形后，焊接制造成為薄板箱。將插入鋼管端部與薄板箱上蓋中心部位焊接固定。薄板箱屬于一次性使用。(3)稀土加入量設計在鋼包中插入RE金屬的稀土加入量< 0. 02wt%。稀土加入量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。(4)稀土加入條件鋼水須經過鐵水預處理、精煉(LF或及VD/RH)、鈣處理工序，達到鋼液深脫氧和深脫硫的條件。(5)稀土加入工藝操作A、提前準備好手持鋼管2支，一用一備；B、提前準備好插入鋼管及薄板箱，雙層覆膜包裝的稀土金屬裝入薄板箱中后，以鐵絲通過沖孔擰緊固定。插入鋼管及薄板箱、雙層覆膜包裝的稀土金屬的具體數量根據生產計劃確定；C、鋼包鋼水經過精煉(LF或及VD/RH)；D、在鋼包鋼水經過鈣處理工序之后，立即利用簡易稀土輔助加入裝置，將準備好裝有稀土金屬的薄板箱插入鋼包鋼水液面下1. 0 1. 5米處之后，鋼包繼續吹氬1 5分鐘，鋼包即可上鑄機。實施例1 按照技術要求及生產計劃準備純稀土金屬La及包裝數量；提前準備好插入鋼管及薄板箱，雙層覆膜包裝的稀土金屬裝入薄板箱中后，以鐵絲通過沖孔擰緊固定。插入鋼管及薄板箱、雙層覆膜包裝的純稀土金屬La的具體數量根據生產計劃確定；鋼水須經過鐵水預處理、精煉(LF或及VD/RH)、鈣處理工序，達到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；鋼包鋼水經過精煉(LF或及VD/RH)；在鋼包鋼水經過鈣處理工序之后，立即利用簡易稀土加入輔助裝置，將準備好裝有純稀土金屬La的薄板箱插入鋼包鋼水液面下1. 0 1. 5米處，待薄板箱熔化之后，立即撤出手持鋼管及插入鋼管余部，鋼包繼續吹氬1 5分鐘，鋼包即可上鑄機繼續下一生產工序。實施例2 按照技術要求及生產計劃準備純稀土金屬Ce及包裝數量；提前準備好插入鋼管及薄板箱，雙層覆膜包裝的純稀土金屬Ce裝入薄板箱中后，以鐵絲通過沖孔擰緊固定。插入鋼管及薄板箱、雙層覆膜包裝的純稀土金屬Ce的具體數量根據生產計劃確定；鋼水須經過鐵水預處理、精煉(LF或及VD/RH)、鈣處理工序，達到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；鋼包鋼水經過精煉(LF或及VD/RH)；在鋼包鋼水經過鈣處理工序之后，立即利用簡易稀土加入輔助裝置，將準備好裝有純稀土金屬Ce的薄板箱插入鋼包鋼水液面下1. 0 1. 5米處，待薄板箱熔化之后，立即撤出手持鋼管及插入鋼管余部，鋼包繼續吹氬1 5分鐘，鋼包即可上鑄機繼續下一生產工序。實施例3
按照技術要求及生產計劃準備混合稀土金屬及包裝數量；提前準備好插入鋼管及薄板箱，雙層覆膜包裝的混合稀土金屬裝入薄板箱中后，以鐵絲通過沖孔擰緊固定。插入鋼管及薄板箱、雙層覆膜包裝的混合稀土金屬的具體數量根據生產計劃確定；鋼水須經過鐵水預處理、精煉(LF或及VD/RH)、鈣處理工序，達到鋼液深脫氧和深脫硫的條件；鋼包鋼水經過精煉(LF或及VD/RH)；在鋼包鋼水經過鈣處理工序之后，立即利用簡易稀土加入輔助裝置，將準備好裝有混合稀土金屬的薄板箱插入鋼包鋼水液面下1. 0 1. 5米處，待薄板箱熔化之后，立即撤出手持鋼管及插入鋼管余部，鋼包繼續吹氬1 5分鐘，鋼包即可上鑄機繼續下一生產工序。
權利要求
1.一種在鋼包中加入稀土的方法，其特征是在鋼包鋼水經過精煉，并在鋼包鋼水經過鈣處理工序之后，在鋼包中直接插入稀土金屬。
2.根據權利要求1所述的在鋼包中加入稀土的方法，其特征是所插入的稀土金屬的形狀為稀土金屬錠或塊。
3.根據權利要求1所述的在鋼包中加入稀土的方法，其特征是稀土金屬插入鋼包中的深度是鋼包鋼水液面下1. 0 1. 5米處。
4.根據權利要求1所述的在鋼包中加入稀土的方法，其特征是所述稀土金屬是純稀土金屬Ce、純稀土金屬La或混合稀土金屬中的一種。
5.根據權利要求1、2、3、4任一權利要求所述的在鋼包中加入稀土的方法，其特征是 制造一個在鋼包中加入稀土的輔助裝置，該裝置是用薄鋼板制作一個六面體箱體，在箱體的六個面上均開有孔，箱體的底面為活動面，在箱體的頂面上連接一根鋼制立桿，立桿的頂端設有卡鎖裝置，通過卡鎖裝置連接一根橫桿，將稀土金屬從箱體的底面裝入箱體中，用鐵絲將箱體的底面與箱體固定，在鋼包鋼水經過精煉，并在鋼包鋼水經過鈣處理工序之后，操作人員在鋼包一側的平臺上手持橫桿將裝有稀土金屬的箱體插入鋼包鋼水液面下1. 0 1.5米處，待薄板箱體熔化之后，立即撤出手持橫桿及插入鋼水中的立桿余部，鋼包繼續吹氬1 5分鐘，鋼包即可上鑄機繼續下一生產工序。
6.根據權利要求5所述的在鋼包中加入稀土的方法，其特征是所加入的稀土金屬采用袋式雙層覆膜包裝。
全文摘要
本發明涉及一種在鋼包中加入稀土的方法，其特征是在鋼包鋼水經過精煉，并在鋼包鋼水經過鈣處理工序之后，在鋼包中直接插入稀土金屬。其優點是以在鋼包中插入RE金屬的形式應用于煉鋼連鑄生產中，操作簡單方便，鋼中稀土加入工藝時間縮短，加入RE金屬的量容易控制，鋼中稀土加入方法新穎、高效；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更均勻；突出單一稀土金屬在鋼中應用的精細化效果；稀土加入操作環境有效改善，煉鋼生產效率提高，稀土鋼鋼材產品的質量提高、綜合成本降低；本稀土加入方法對稀土鋼鋼材產品種的適應性更強，具有廣泛的鋼中稀土加入應用前景。
文檔編號C21C7/00GK102373314SQ201110351368
公開日2012年3月14日 申請日期2011年11月3日 優先權日2011年11月3日
發明者張輝, 王海明, 王榮, 程德富 申請人:內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司