本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種含稀土元素的耐腐蝕螺紋鋼冶煉方法。
背景技術(shù)：
：螺紋鋼是重要的建筑材料，廣泛應(yīng)用于房屋、橋梁、道路等土建工程建設(shè)，是現(xiàn)代建筑的核心材料之一。目前，鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素之一，也是重大工程過早失效和提前退出服役的重要原因，尤其在海洋等特定環(huán)境及動載與靜載多場因素的耦合作用下，必將導(dǎo)致鋼筋銹蝕加劇，因此，從20世紀50年代開始，國外即開始進行耐腐蝕螺紋鋼的研究，其核心思想是通過在鋼中加入cr、ni、cu、p、mo、sn、ti、nb、w、v、re等合金元素，使鋼產(chǎn)生致密的內(nèi)銹層，降低腐蝕速度，從而提高鋼筋本身的耐腐蝕能力，公開號為cn104018091a的發(fā)明專利和公開號為cn104372246a的發(fā)明專利均介紹了這方面的研究工作。對于耐蝕螺紋鋼筋中多數(shù)的合金元素，均可以在鋼水充分脫氧的情況下在直接加入，收得率均較高，但對于其中的稀土元素此過程則復(fù)雜得多。影響鋼耐蝕性的稀土元素在鋼中以固溶態(tài)存在，其能夠提高鋼基體的極化電阻和自腐蝕電位，因此能夠提高鋼基體的耐蝕性，但并不是所有進入鋼液的稀土元素均以固溶態(tài)存在。由于一般螺紋鋼冶煉采用si、mn脫氧工藝，而稀土元素與氧的親和力要遠大于si、mn，因此稀土元素進入鋼液后會進一步與鋼水中的氧反應(yīng)；同時，目前一般螺紋鋼中的硫含量在0.01％左右，而與稀土元素相平衡的鋼水硫含量在0.0050％以下，因此稀土元素進入鋼液后還會進一步與鋼水中的硫反應(yīng)；另外，稀土元素還會對鋼水中的夾雜物進行變性處理。綜合起來看，稀土元素進入鋼液后首先會與鋼水中的氧、硫、夾雜物發(fā)生化學反應(yīng)，生成稀土氧化物、稀土硫化物以及稀土氧硫化物，剩余的稀土元素才以固溶形式存在。表1稀土化合物的熔點及密度這些稀土化合物熔點較高，密度與鋼液接近，很難從鋼液中排除，一方面會影響鋼水的潔凈度，嚴重時會造成連鑄水口蓄流，同時還會降低稀土元素收得率，最終影響螺紋鋼的力學性能和耐蝕性能。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含稀土元素的耐腐蝕螺紋鋼冶煉方法，降低稀土粉劑與鋼水的反應(yīng)時間，減少稀土化合物的總量，可使溶解后沒來得及反應(yīng)的稀土粉劑直接固溶在鋼基體中，增加了固溶態(tài)稀土元素的收得率，提高鋼基體的耐腐蝕能力。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：一種含稀土元素的耐腐蝕螺紋鋼冶煉方法，具體方法如下：1)稀土塊體材料的制備：利用轉(zhuǎn)鼓混合機將稀土粉劑與鐵粉進行機械混合，混合后稀土粉劑所占質(zhì)量百分含量為5％-20％，在混勻后的粉劑表面無明顯的稀土粉劑顆粒；將混勻后的粉劑進行壓塊及燒結(jié)處理形成稀土塊體材料，經(jīng)燒結(jié)后，稀土粉劑被牢牢的包裹在鐵粉里面，且稀土塊體材料具有一定的強度和比重；2)利用電弧爐熔化廢鋼，當廢鋼完全熔化后向鋼水中加入硅鐵和錳鐵合金對鋼水進行脫氧處理，保證鋼水溶解氧含量小于0.0040％，脫氧合金加入5-10min后按照要求加入除稀土元素以外的各種合金元素，使合金元素充分、均勻溶解到鋼水中；3)將稀土塊體材料加入到空鋼包中并向鋼包內(nèi)出鋼，保證出鋼過程鋼水帶渣量小于5kg/t鋼，此后開始進行澆鑄，澆鑄過程采用保護澆鑄，鋼水經(jīng)中間包流入結(jié)晶器中，形成滿足要求的方坯；所述的稀土粉劑和鐵粉的粒度均不得大于0.5mm。所述的稀土塊體材料的壓塊處理采用萬能壓力機，壓塊后的混合粉劑具有規(guī)則外形。所述的稀土塊體材料的燒結(jié)處理在氫氣保護高溫條件下進行，燒結(jié)溫度1100℃-1300℃，燒結(jié)時間20-30min。上述步驟2)中向鋼水中加入脫氧劑時鋼水溫度不低于1600℃。上述步驟2)中出鋼結(jié)束至澆鑄開始的時間間隔不大于10min。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：傳統(tǒng)含稀土元素的耐蝕螺紋鋼筋冶煉過程中，一般在鋼包精煉過程完成稀土元素及其它合金元素的合金化過程，這樣勢必造成稀土元素進一步與鋼水中的氧、硫等元素反應(yīng)，形成高熔點的稀土化合物，不僅影響鋼水的潔凈度，還會降低固溶態(tài)稀土量，從而降低螺紋鋼筋的力學性能和耐腐蝕性能。本發(fā)明提供的一種含稀土元素的耐蝕螺紋鋼筋冶煉方法，將稀土粉劑與鐵粉混合、壓塊及燒結(jié)形成稀土塊體材料，稀土粉劑被牢牢包裹在鐵粉中，在鋼水澆鑄之前將其加入鋼水中，在鋼水由鋼包流入中間包再流入結(jié)晶器的過程中完成稀土粉劑的溶解、均勻化，降低了稀土粉劑與鋼水的反應(yīng)時間，減少了稀土化合物的總量，同時溶解后沒來得及反應(yīng)的稀土粉劑直接固溶在鋼基體中，增加了固溶態(tài)稀土元素的收得率，提高了鋼基體的耐腐蝕能力。附圖說明圖1為常規(guī)工藝與本發(fā)明稀土夾雜形態(tài)對比圖。圖中：(a)為常規(guī)工藝，(b)為本發(fā)明。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施方式進一步說明：一種含稀土元素的耐腐蝕螺紋鋼冶煉方法，具體方法如下：1)稀土塊體材料的制備：利用轉(zhuǎn)鼓混合機將稀土粉劑與鐵粉進行機械混合，混合后稀土粉劑所占質(zhì)量百分含量為5％-20％，在混勻后的粉劑表面無明顯的稀土粉劑顆粒；將混勻后的粉劑進行壓塊及燒結(jié)處理形成稀土塊體材料，經(jīng)燒結(jié)后，稀土粉劑被牢牢的包裹在鐵粉里面，且稀土塊體材料具有一定的強度和比重；2)利用電弧爐熔化廢鋼，當廢鋼完全熔化后向鋼水中加入硅鐵和錳鐵合金對鋼水進行脫氧處理，保證鋼水溶解氧含量小于0.0040％，脫氧合金加入5-10min后按照要求加入除稀土元素以外的各種合金元素，使合金元素充分、均勻溶解到鋼水中；3)將稀土塊體材料加入到空鋼包中并向鋼包內(nèi)出鋼，保證出鋼過程鋼水帶渣量小于5kg/t鋼，此后開始進行澆鑄，澆鑄過程采用保護澆鑄，鋼水經(jīng)中間包流入結(jié)晶器中，形成滿足要求的方坯；所述的稀土粉劑和鐵粉的粒度均不得大于0.5mm。所述的稀土塊體材料的壓塊處理采用萬能壓力機，壓塊后的混合粉劑具有規(guī)則外形。所述的稀土塊體材料的燒結(jié)處理在氫氣保護高溫條件下進行，燒結(jié)溫度1100℃-1300℃，燒結(jié)時間20-30min。上述步驟2)中向鋼水中加入脫氧劑時鋼水溫度不低于1600℃。上述步驟2)中出鋼結(jié)束至澆鑄開始的時間間隔不大于10min。實施例1：螺紋鋼筋的化學成分如表2：表2螺紋鋼成分，％csimnpscrmovre0.030.52.3<0.01<0.018.52.20.040.02具體步驟：1)稀土塊體原料的制備：利用轉(zhuǎn)鼓混合機將粒度小于0.5mm的稀土粉和霧化鐵粉進行混合，稀土粉劑中全量稀土含量為98％，其中ce含量為97.32％，la含量0.28％，其余為雜質(zhì)。鐵粉中鐵含量為99％，其余為雜質(zhì)?；旌虾笙⊥练蹌┑馁|(zhì)量百分含量為15％。利用萬能壓力機對混合粉劑進行壓塊，然后在氫氣保護高溫燒結(jié)爐內(nèi)進行燒結(jié)處理，燒結(jié)溫度1200℃，燒結(jié)時間25min。形成稀土塊體材料。2)利用電弧爐融化7t廢鋼，廢鋼中碳含量小于0.0050％、磷含量小于0.0080％、硫含量小于0.0060％。廢鋼完全熔化后升溫至1610℃，此后加入220kg低碳錳鐵(錳含量80％、碳含量0.2％，其余為雜質(zhì))和50kg硅鐵(硅含量76％，其余為雜質(zhì))對鋼水進行脫氧，脫氧后鋼水溶解氧含量為0.0021％，脫氧合金加入7min后加入963kg低碳鉻鐵(鉻含量65％、碳含量0.2％，其余為雜質(zhì))、255kg鉬鐵(鉬含量62％、其余為雜質(zhì))、5.7kg釩鐵(釩含量51％、其余為雜質(zhì))。3)在空鋼包中加入11.2kg稀土塊體材料，當電弧爐內(nèi)的鋼水溫度為1590℃時出鋼，出鋼過程鋼水帶渣量30kg，出鋼結(jié)束5min后開始進行鋼水澆鑄，經(jīng)方坯連鑄機澆鑄成符合要求的鑄坯。此工藝與常規(guī)工藝(在電弧爐內(nèi)直接加入稀土合金)相比，鋼水潔凈度顯著提高，利用掃描電鏡對鑄坯中稀土夾雜進行分析，本工藝中大顆粒稀土夾雜明顯減少，具體如圖1所示。同時本工藝稀土元素收得率也得到較大提升(見表3)，固溶態(tài)稀土量更高。表3常規(guī)工藝與本發(fā)明稀土元素收得率對比當前第1頁12