一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法技术

本发明专利技术提供的一种含稀土元素的耐蚀螺纹钢筋冶炼方法，将稀土粉剂与铁粉混合、压块及烧结形成稀土块体材料，稀土粉剂被牢牢包裹在铁粉中，在钢水浇铸之前将其加入钢水中，在钢水由钢包流入中间包再流入结晶器的过程中完成稀土粉剂的溶解、均匀化，降低了稀土粉剂与钢水的反应时间，减少了稀土化合物的总量，同时溶解后没来得及反应的稀土粉剂直接固溶在钢基体中，增加了固溶态稀土元素的收得率，提高了钢基体的耐腐蚀能力。

Method for smelting corrosion-resistant screw steel containing rare earth element

A rare earth element containing corrosion of rebar smelting method provided by the invention, the rare earth powder and iron powder mixing, pressing block and block the formation of rare earth sintered materials, rare earth powder was firmly wrapped in iron, in molten steel casting before the addition of steel water, uniform complete dissolution, rare earth powder and then into the crystallization process in the molten steel by ladle into tundish, reduce the reaction time of rare earth powder and molten steel, reduce the amount of rare earth compounds, rare earth powder and dissolved before reaction directly dissolved in the steel matrix, increasing the solid solution of rare earth elements yield, improve the corrosion resistance of steel substrate ability.

【技术实现步骤摘要】
一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法
本专利技术涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法。
技术介绍
螺纹钢是重要的建筑材料，广泛应用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设，是现代建筑的核心材料之一。目前，钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素之一，也是重大工程过早失效和提前退出服役的重要原因，尤其在海洋等特定环境及动载与静载多场因素的耦合作用下，必将导致钢筋锈蚀加剧，因此，从20世纪50年代开始，国外即开始进行耐腐蚀螺纹钢的研究，其核心思想是通过在钢中加入Cr、Ni、Cu、P、Mo、Sn、Ti、Nb、W、V、Re等合金元素，使钢产生致密的内锈层，降低腐蚀速度，从而提高钢筋本身的耐腐蚀能力，公开号为CN104018091A的专利技术专利和公开号为CN104372246A的专利技术专利均介绍了这方面的研究工作。对于耐蚀螺纹钢筋中多数的合金元素，均可以在钢水充分脱氧的情况下在直接加入，收得率均较高，但对于其中的稀土元素此过程则复杂得多。影响钢耐蚀性的稀土元素在钢中以固溶态存在，其能够提高钢基体的极化电阻和自腐蚀电位，因此能够提高钢基体的耐蚀性，但并不是所有进入钢液的稀土元素均以固溶态存在。由于一般螺纹钢冶炼采用Si、Mn脱氧工艺，而稀土元素与氧的亲和力要远大于Si、Mn，因此稀土元素进入钢液后会进一步与钢水中的氧反应；同时，目前一般螺纹钢中的硫含量在0.01％左右，而与稀土元素相平衡的钢水硫含量在0.0050％以下，因此稀土元素进入钢液后还会进一步与钢水中的硫反应；另外，稀土元素还会对钢水中的夹杂物进行变性处理。综合起来看，稀土元素进入钢液后首先会与钢水中的氧、硫、夹杂物发生化学反应，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稀土化合物的熔点及密度这些稀土化合物熔点较高，密度与钢液接近，很难从钢液中排除，一方面会影响钢水的洁净度，严重时会造成连铸水口蓄流，同时还会降低稀土元素收得率，最终影响螺纹钢的力学性能和耐蚀性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法，降低稀土粉剂与钢水的反应时间，减少稀土化合物的总量，可使溶解后没来得及反应的稀土粉剂直接固溶在钢基体中，增加了固溶态稀土元素的收得率，提高钢基体的耐腐蚀能力。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法，具体方法如下：1)稀土块体材料的制备：利用转鼓混合机将稀土粉剂与铁粉进行机械混合，混合后稀土粉剂所占质量百分含量为5％-20％，在混匀后的粉剂表面无明显的稀土粉剂颗粒；将混匀后的粉剂进行压块及烧结处理形成稀土块体材料，经烧结后，稀土粉剂被牢牢的包裹在铁粉里面，且稀土块体材料具有一定的强度和比重；2)利用电弧炉熔化废钢，当废钢完全熔化后向钢水中加入硅铁和锰铁合金对钢水进行脱氧处理，保证钢水溶解氧含量小于0.0040％，脱氧合金加入5-10min后按照要求加入除稀土元素以外的各种合金元素，使合金元素充分、均匀溶解到钢水中；3)将稀土块体材料加入到空钢包中并向钢包内出钢，保证出钢过程钢水带渣量小于5kg/t钢，此后开始进行浇铸，浇铸过程采用保护浇铸，钢水经中间包流入结晶器中，形成满足要求的方坯；所述的稀土粉剂和铁粉的粒度均不得大于0.5mm。所述的稀土块体材料的压块处理采用万能压力机，压块后的混合粉剂具有规则外形。所述的稀土块体材料的烧结处理在氢气保护高温条件下进行，烧结温度1100℃-1300℃，烧结时间20-30min。上述步骤2)中向钢水中加入脱氧剂时钢水温度不低于1600℃。上述步骤2)中出钢结束至浇铸开始的时间间隔不大于10min。与现有的技术相比，本专利技术的有益效果是：传统含稀土元素的耐蚀螺纹钢筋冶炼过程中，一般在钢包精炼过程完成稀土元素及其它合金元素的合金化过程，这样势必造成稀土元素进一步与钢水中的氧、硫等元素反应，形成高熔点的稀土化合物，不仅影响钢水的洁净度，还会降低固溶态稀土量，从而降低螺纹钢筋的力学性能和耐腐蚀性能。本专利技术提供的一种含稀土元素的耐蚀螺纹钢筋冶炼方法，将稀土粉剂与铁粉混合、压块及烧结形成稀土块体材料，稀土粉剂被牢牢包裹在铁粉中，在钢水浇铸之前将其加入钢水中，在钢水由钢包流入中间包再流入结晶器的过程中完成稀土粉剂的溶解、均匀化，降低了稀土粉剂与钢水的反应时间，减少了稀土化合物的总量，同时溶解后没来得及反应的稀土粉剂直接固溶在钢基体中，增加了固溶态稀土元素的收得率，提高了钢基体的耐腐蚀能力。附图说明图1为常规工艺与本专利技术稀土夹杂形态对比图。图中：(a)为常规工艺，(b)为本专利技术。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施方式进一步说明：一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法，具体方法如下：1)稀土块体材料的制备：利用转鼓混合机将稀土粉剂与铁粉进行机械混合，混合后稀土粉剂所占质量百分含量为5％-20％，在混匀后的粉剂表面无明显的稀土粉剂颗粒；将混匀后的粉剂进行压块及烧结处理形成稀土块体材料，经烧结后，稀土粉剂被牢牢的包裹在铁粉里面，且稀土块体材料具有一定的强度和比重；2)利用电弧炉熔化废钢，当废钢完全熔化后向钢水中加入硅铁和锰铁合金对钢水进行脱氧处理，保证钢水溶解氧含量小于0.0040％，脱氧合金加入5-10min后按照要求加入除稀土元素以外的各种合金元素，使合金元素充分、均匀溶解到钢水中；3)将稀土块体材料加入到空钢包中并向钢包内出钢，保证出钢过程钢水带渣量小于5kg/t钢，此后开始进行浇铸，浇铸过程采用保护浇铸，钢水经中间包流入结晶器中，形成满足要求的方坯；所述的稀土粉剂和铁粉的粒度均不得大于0.5mm。所述的稀土块体材料的压块处理采用万能压力机，压块后的混合粉剂具有规则外形。所述的稀土块体材料的烧结处理在氢气保护高温条件下进行，烧结温度1100℃-1300℃，烧结时间20-30min。上述步骤2)中向钢水中加入脱氧剂时钢水温度不低于1600℃。上述步骤2)中出钢结束至浇铸开始的时间间隔不大于10min。实施例1：螺纹钢筋的化学成分如表2：表2螺纹钢成分，％CSiMnPSCrMoVRe0.030.52.3<0.01<0.018.52.20.040.02具体步骤：1)稀土块体原料的制备：利用转鼓混合机将粒度小于0.5mm的稀土粉和雾化铁粉进行混合，稀土粉剂中全量稀土含量为98％，其中Ce含量为97.32％，La含量0.28％，其余为杂质。铁粉中铁含量为99％，其余为杂质。混合后稀土粉剂的质量百分含量为15％。利用万能压力机对混合粉剂进行压块，然后在氢气保护高温烧结炉内进行烧结处理，烧结温度1200℃，烧结时间25min。形成稀土块体材料。2)利用电弧炉融化7t废钢，废钢中碳含量小于0.0050％、磷含量小于0.0080％、硫含量小于0.0060％。废钢完全熔化后升温至1610℃，此后加入220kg低碳锰铁(锰含量80％、碳含量0.2％，其余为杂质)和50kg硅铁(硅含量76％，其余为杂质)对钢水进行脱氧，脱氧后钢水溶解氧含量为0.0021％，脱氧合金加入7min后加入963kg低碳铬铁(铬含量65％、碳含量0.2％，其余为杂质)、255kg钼铁(钼含量62％、其余为杂质)、5.7k本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法，其特征在于，具体方法如下：1)稀土块体材料的制备：利用转鼓混合机将稀土粉剂与铁粉进行机械混合，混合后稀土粉剂所占质量百分含量为5％‑20％，在混匀后的粉剂表面无明显的稀土粉剂颗粒；将混匀后的粉剂进行压块及烧结处理形成稀土块体材料，经烧结后，稀土粉剂被牢牢的包裹在铁粉里面，且稀土块体材料具有一定的强度和比重；2)利用电弧炉熔化废钢，当废钢完全熔化后向钢水中加入硅铁和锰铁合金对钢水进行脱氧处理，保证钢水溶解氧含量小于0.0040％，脱氧合金加入5‑10min后按照要求加入除稀土元素以外的各种合金元素，使合金元素充分、均匀溶解到钢水中；3)将稀土块体材料加入到空钢包中并向钢包内出钢，保证出钢过程钢水带渣量小于5kg/t钢，此后开始进行浇铸，浇铸过程采用保护浇铸，钢水经中间包流入结晶器中，形成满足要求的方坯。

【技术特征摘要】
1.一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法，其特征在于，具体方法如下：1)稀土块体材料的制备：利用转鼓混合机将稀土粉剂与铁粉进行机械混合，混合后稀土粉剂所占质量百分含量为5％-20％，在混匀后的粉剂表面无明显的稀土粉剂颗粒；将混匀后的粉剂进行压块及烧结处理形成稀土块体材料，经烧结后，稀土粉剂被牢牢的包裹在铁粉里面，且稀土块体材料具有一定的强度和比重；2)利用电弧炉熔化废钢，当废钢完全熔化后向钢水中加入硅铁和锰铁合金对钢水进行脱氧处理，保证钢水溶解氧含量小于0.0040％，脱氧合金加入5-10min后按照要求加入除稀土元素以外的各种合金元素，使合金元素充分、均匀溶解到钢水中；3)将稀土块体材料加入到空钢包中并向钢包内出钢，保证出钢过程钢水带渣量小于5kg/t钢，此后开始进行浇铸，浇铸过程采用保护浇铸，钢水经中间包流入结晶器中，形成满...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜利，刘亚辉，姜铁鑫，
申请(专利权)人：海城市欣锐铸件有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21