本發(fā)明涉及一種煉鋼用鐵合金技術(shù)，具體說，涉及一種煉鋼用稀土鋁鈣硅鐵復合合金及其制備方法。
背景技術(shù)：
：我國是一個鋼鐵生產(chǎn)大國，但鋼材品種質(zhì)量與國外先進水平還有相當大的差距，主要存在的問題是鋼中含氧、硫量高、微合金化不明顯，這些問題也是制約鋼鐵性能的不穩(wěn)定的因素，從根本上降低了我們鋼鐵國際競爭力。所以怎樣除去鋼中大量的氧、硫也變成了科研單位、鋼鐵企業(yè)重點攻關(guān)的課題。目前脫氧用合金主要有硅錳鋁系合金、鋁鈣合金。硅錳鋁合金不足是為深脫氧，必須存在過剩鋁，而氧化鋁在鋼中不易上浮，易產(chǎn)生夾雜。鋁鈣合金不足之處是只有鈣具有脫硫能力，而鈣在鋼中溶解度有限，所以脫硫能力不足。申請?zhí)?00910235072.3、發(fā)明名稱“一種鋼液深脫硫、深脫氧和調(diào)質(zhì)用鋁鈣鎂鈰復合合金”的專利文件公開了一種鋼液深脫硫、深脫氧和調(diào)質(zhì)用鋁鈣鎂鈰復合合金，但是該專利文件未提到其制備方法，而且鈰含量較低，僅為0.5-10％，這在鋼中應用極易被氧化，起不到微合金作用。除了上述鋼液中脫氧、脫硫和微合金化處理合金本身存在不足外，目前鋼液的脫氧、脫硫、微合金化處理多采用不同合金順序加入法，使得處理工藝比較繁瑣，操作復雜，鋼液成分及性能不穩(wěn)定。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是提供一種煉鋼用稀土鋁鈣硅鐵復合合金及其制備方法，以稀土為基礎(chǔ)，使得鋼鐵的脫氧、脫硫效果大大增強，還能夠提高鋼液微合金化的效果。技術(shù)方案如下：一種煉鋼用稀土鋁鈣硅鐵復合合金，按照重量百分百計，其化學成分包括稀土1～50％，鋁1～15％，硅1～5％，鈣1～15％，鐵為余量。一種煉鋼用稀土鋁鈣硅鐵復合合金的制備方法，包括：將硅鐵合金和純鐵加入感應爐中，抽真空充惰性氣體保護熔煉；待爐內(nèi)金屬熔化后，二次添加純鋁塊和稀土金屬，完全熔化后最后添加鈣塊；待爐內(nèi)二次添加材料全部熔化后，保溫5-10min，斷電后持續(xù)攪拌后澆鑄，獲得稀土鋁鈣硅鐵復合合金材料；稀土鋁鈣硅鐵復合合金的化學成分按照重量百分百計，包括稀土1～50％，鋁1～15％，硅1～5％，鈣1～15％，鐵為余量。進一步：硅鐵合金還包括鈮、鈦、釩、錳、鉬、硼、鎢中的一種或多種。進一步：稀土金屬采用鑭、鈰、鐠、釹、釙、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔、鈧中的一種或多種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明技術(shù)效果包括：本發(fā)明以稀土為基礎(chǔ)，使得鋼鐵的脫氧、脫硫效果大大增強，還能夠提高鋼液微合金化的效果。采用本發(fā)明制取的合金致密度高，不易氧化、粉化、吸潮，存放時間長，容易保存；加入到鋼中可起到脫氧、脫硫、微合金化作用，能夠大幅度的改善和提高鋼材的質(zhì)量，且操作簡單，易于進行產(chǎn)業(yè)化。(1)合金中稀土、鈣、鋁具有很強的脫氧、脫硫能力，稀土又能夠起到微合金化作用，所以本發(fā)明合金具有脫氧、脫硫、微合金化能力。(2)稀土與鋼鐵比重接近，易加入到鋼中，能夠減少合金中有用元素的燒損。(3)此種配比的稀土鋁鈣硅鐵復合合金，在鋼中使用過程中所生成的氧化物容易形成一個多元渣系，熔點低，易上浮，可減少鋼中夾雜物含量。(4)應用到鋼鐵生產(chǎn)過程中可以減少煉鋼工序，降低成本，產(chǎn)生較大的經(jīng)濟效益。另外合金應用到稀土鋼生產(chǎn)中，能夠顯著降低鋼中氧和硫的含量，同時稀土能夠起到微合金化作用，使鋼的性能大幅提高，提高了鋼的價值，能夠產(chǎn)生巨大的間接效益。(5)經(jīng)濟效益顯著。以包鋼(集團)公司年產(chǎn)500萬噸稀土鋼板材為例，需要消耗10％稀土鋁鈣硅鐵合金2.5萬噸，經(jīng)濟效益顯著。本發(fā)明實施后一方面對改善地區(qū)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提升內(nèi)蒙古科技力量有一定的促進作用；另一方面每年冶煉稀土鋁鈣硅鐵合金，全部應用到生產(chǎn)中，不僅可以產(chǎn)生很大的經(jīng)濟效益，還可以扭轉(zhuǎn)我國鋼鐵形勢不理想局面，應用前景廣闊。具體實施方式下面描述示例實施方式，然而，示例實施方式能夠以多種形式實施，且不應被理解為限于在此闡述的實施方式；相反，提供這些實施方式使得本發(fā)明更全面和完整，并將示例實施方式的構(gòu)思全面地傳達給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。本發(fā)明采用添加稀土元素的方式來實現(xiàn)對鋼液的終脫氧、深脫硫，并利用稀土和鈦、釩、錳、鉬等元素對鋼液調(diào)質(zhì)處理及微合金化，有效的提升了鋼的性能。煉鋼用稀土鋁鈣硅鐵復合合金的制備方法，具體如下：步驟1：將硅鐵合金和純鐵加入感應爐中，抽真空充惰性氣體保護熔煉；硅鐵合金還含有少量鈮、鈦、釩、錳、鉬、硼、鎢中的一種或多種合金化元素，實現(xiàn)了鋼液的微合金化。步驟2：待爐內(nèi)金屬熔化后，二次添加純鋁塊和稀土金屬，完全熔化后最后添加鈣塊；稀土金屬可以是鑭、鈰、鐠、釹、釙、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、镥、釔、鈧中的一種或多種的組合。步驟3：待爐內(nèi)二次添加材料全部熔化后，保溫5-10min，斷電后持續(xù)攪拌一分鐘澆鑄，即可獲得稀土鋁鈣硅鐵復合合金材料。稀土鋁鈣硅鐵復合合金的化學成分(重量百分比)包括：稀土1～50％，鋁1～15％，硅1～5％，鈣1～15％，鐵為余量。實施例1按照純鋁錠3％(重量比，下同)、硅鐵合金(75％硅)1.3％、金屬鑭5％、金屬鈣3％、余量為工業(yè)純鐵配料。按照15kg配料，在30kg中頻感應爐內(nèi)進行熔煉，先將硅鐵和純鐵熔化后，通過二次加料倉加入鋁和稀土，完全熔化后加入鈣，保溫5分鐘，斷電機械攪拌1分鐘后澆鑄。獲得合金成分見表1。表1稀土鋁硅鈣復合合金成分表(％)元素AlSiCaLaFe含量2.971.022.894.9088.10使用效果：按照噸鋼6kg，在210噸鋼包內(nèi)進行。冶煉鋼種為Q345D稀土鋼板。采用的工藝為210噸轉(zhuǎn)爐冶煉→210噸LF爐精煉→RH爐精煉→連鑄連軋，代替原來的鋁脫氧+鋼包喂硅鈣合金工藝。采用本發(fā)明后，鋼中氧含量由原工藝的0.0015％降低到0.0006％，硫含量由原來0.0020％降低到0.0004％。在同樣軋制條件下，獲得鋼板的晶粒度從平均6-7級細化到9級，具有顯著細化晶粒效果。實施例2按照純鋁錠5％(重量比，下同)、硅鐵合金(75％硅)2.7％、金屬鈰10％、金屬鈣7％、余量為工業(yè)純鐵配料。按照15kg配料，在30kg中頻感應爐內(nèi)進行熔煉，先將硅鐵和純鐵熔化后，通過二次加料倉加入鋁和稀土，完全熔化后加入鈣，保溫6分鐘，斷電機械攪拌1分鐘后澆鑄。獲得合金成分見表2。表2稀土鋁硅鈣復合合金成分表(％)元素AlSiCaCeFe含量5.021.986.899.9476.10使用效果：按照噸鋼6kg，在210噸鋼包內(nèi)進行。冶煉鋼種為Q345D稀土鋼板。采用的工藝為210噸轉(zhuǎn)爐冶煉→210噸LF爐精煉→RH爐精煉→連鑄連軋，代替原來的鋁脫氧+鋼包喂硅鈣合金工藝。采用本發(fā)明后，鋼中氧含量由原工藝的0.0015％降低到0.0005％，硫含量由原來0.0020％降低到0.0005％。在同樣軋制條件下，獲得鋼板的晶粒度從平均6-7級細化到9級，具有顯著細化晶粒效果。實施例3按照純鋁錠10％(重量比，下同)、硅鐵合金(75％硅)4％、金屬鑭鈰30％、金屬鈣10％、余量為工業(yè)純鐵配料。按照15kg配料，在30kg中頻感應爐內(nèi)進行熔煉，先將硅鐵和純鐵熔化后，通過二次加料倉加入鋁和稀土，完全熔化后加入鈣，保溫7分鐘，斷電機械攪拌1分鐘后澆鑄。獲得合金成分見表3。表3稀土鋁硅鈣復合合金成分表(％)元素AlSiCaREFe含量9.882.899.9030.0147.28使用效果：按照噸鋼1kg，在210噸鋼包內(nèi)進行。冶煉鋼種為Q345D稀土鋼板。采用的工藝為210噸轉(zhuǎn)爐冶煉→210噸LF爐精煉→RH爐精煉→連鑄連軋，代替原來的鋁脫氧+鋼包喂硅鈣合金工藝。采用本發(fā)明后，鋼中氧含量由原工藝的0.0015％降低到0.0005％，硫含量由原來0.0020％降低到0.0005％。在同樣軋制條件下，獲得鋼板的晶粒度從平均6-7級細化到9級，具有顯著細化晶粒效果。實施例4按照純鋁錠12％(重量比，下同)、硅鐵合金(75％硅)5.3％、金屬釹40％、金屬鈣12％、余量為工業(yè)純鐵配料。按照15kg配料，在30kg中頻感應爐內(nèi)進行熔煉，先將硅鐵和純鐵熔化后，通過二次加料倉加入鋁和稀土，完全熔化后加入鈣，保溫8分鐘，斷電機械攪拌1分鐘后澆鑄。獲得合金成分見表4。表4稀土鋁硅鈣復合合金成分表(％)元素AlSiCaNdFe含量11.853.9811.8839.5232.69使用效果：按照噸鋼0.75kg，在210噸鋼包內(nèi)進行。冶煉鋼種為50W600稀土鋼板。采用的工藝為210噸轉(zhuǎn)爐冶煉→RH爐精煉→連鑄連軋，代替原來的鋁脫氧+鋼包喂硅鈣合金工藝。采用本發(fā)明后，鋼中氧含量由原工藝的0.0015％降低到0.0004％，硫含量由原來0.0040％降低到0.0008％。在同樣軋制條件下，獲得鋼板的晶粒度從平均6-7級細化到9級，具有顯著細化晶粒效果。實施例5按照純鋁錠15％(重量比，下同)、硅鐵合金(75％硅)6.7％、金屬鐠釹50％、金屬鈣15％、余量為工業(yè)純鐵配料。按照15kg配料，在30kg中頻感應爐內(nèi)進行熔煉，先將硅鐵和純鐵熔化后，通過二次加料倉加入鋁和稀土，完全熔化后加入鈣，保溫10分鐘，斷電機械攪拌1分鐘后澆鑄。獲得合金成分見表5。表5稀土鋁硅鈣復合合金成分表(％)元素AlSiCaREFe含量15.055.114.8749.8815.04使用效果：按照噸鋼0.6kg，在210噸鋼包內(nèi)進行。冶煉鋼種為50W600稀土鋼板。采用的工藝為210噸轉(zhuǎn)爐冶煉→RH爐精煉→連鑄連軋，代替原來的鋁脫氧+鋼包喂硅鈣合金工藝。采用本發(fā)明后，鋼中氧含量由原工藝的0.0015％降低到0.0005％，硫含量由原來0.0040％降低到0.0007％。在同樣軋制條件下，獲得鋼板的晶粒度從平均6-7級細化到9級，具有顯著細化晶粒效果。本發(fā)明所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本發(fā)明能夠以多種形式具體實施而不脫離發(fā)明的精神或?qū)嵸|(zhì)，所以應當理解，上述實施例不限于任何前述的細節(jié)，而應在隨附權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等效范圍內(nèi)的全部變化和改型都應為隨附權(quán)利要求所涵蓋。當前第1頁1 2 3