铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法技术

本发明专利技术属于铸造技术领域，特别涉及一种铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法，冶炼流程为EAF炉+LF炉+浇注，具体步骤包括：EAF炉熔炼过程控制、LF炉熔炼过程控制、浇注过程控制，其中在LF炉熔炼过程控制中，若温度值为1575℃～1600℃、氧活性小于5ppm，开始加入铈铁合金，分批次加入，每批次铈铁合金的加入量为10kg～15kg，铈铁合金的加入量控制在2～3kg/t钢；加入铈铁合金完毕后，出钢浇注。本发明专利技术提供的铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法，保证铈铁的回收率以及能充分对钢中的夹杂物进行变性，使铈元素的回收率可达到60％左右，且铸钢件的低温冲击韧性显著提高，即提高了铸钢件的力学性能。

The method of adding rare earth element cerium in the melting process of cast steel

The invention belongs to the field of casting technology, in particular to a method for adding rare earth element cerium in the smelting process of cast steel, the smelting process is EAF furnace + LF furnace + pouring, and the specific steps include: EAF furnace smelting process control, LF furnace smelting process control, pouring process control, wherein in the LF furnace smelting process control, if the temperature value is 1575 \u2103 ~ 1600 \u2103, and the oxygen activity is less than 5ppm, the starting to add Cerium ferroalloy is added in batches. The amount of cerium ferroalloy in each batch is 10kg-15kg, and the amount of cerium ferroalloy is controlled at 2-3kg / T steel. After the addition of cerium ferroalloy, the steel is cast. The method of adding rare earth element cerium in the smelting process of steel casting provided by the invention can ensure the recovery rate of cerium iron and can fully denature the inclusions in the steel, so that the recovery rate of cerium element can reach about 60%, and the low-temperature impact toughness of the steel casting is significantly improved, that is to say, the mechanical properties of the steel casting are improved.

【技术实现步骤摘要】
铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法
本专利技术属于铸造
，特别涉及一种铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法。
技术介绍
钢中的非金属夹杂物主要分为三类：硫化物、氧化物、氮化物，硫化物夹杂主要是指硫化锰、硫化铁夹杂，这类夹杂物熔炼低，极易溶于钢中，而且呈长条状，炼钢过程中很难去除掉，是铸钢件中非金属夹杂物的主要来源，而且硫化物类夹杂极易溶解到钢中，会降低铸钢件的耐蚀性特别是降低耐点蚀和耐缝隙腐蚀性能，同时钢中硫化物会降低铸钢件的塑性、韧性和抗疲劳性能。稀土元素加入钢液中生成球状稀土硫化物或硫氧化物，取代容易形成的长条状硫化锰夹杂，是硫化物形态得到控制，提高钢的热塑性，特别是横向冲击韧性。但是稀土加入不当，会形成稀土氧化物，这种氧化物在钢中极难上浮，会增加钢中的夹杂，甚至会产生脆性的稀土与铁的金属间化合物，降低铸钢件的性能。
技术实现思路
针对上述技术问题，有必要提出一种铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法。一种铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法，冶炼流程为EAF炉+LF炉+浇注，具体包括以下步骤：EAF炉熔炼过程控制：在EAF中加入废铁和返回料，所述废铁和返回料的重量比为5:5；且加入钢水总量的1％～1.5％的增碳剂进行熔化，待温度达到1530℃后取熔清样分析化学成分，若化学成分满足标准要求，则继续升温至1590℃～1620℃后进行吹氧脱碳；吹氧结束后，加入3～5kg/t钢的铝铁合金和1～2kg/t钢的铝粒进行还原，待钢液温度达到1640℃～1660℃后出钢至LF炉；LF炉熔炼过程控制：钢液到达LF炉后，调整钢渣，还原钢液，保持3～5min后，测量钢液的氧活性，氧活性小于5ppm后，且钢液升温至1590℃～1610℃进行脱硫，硫的含量小于0.08％后取样测量各元素的含量，根据测量结果加入合金调整化学成分至满足标准要求；测量温度和氧活性，若温度值为1575℃～1600℃、氧活性小于5ppm，开始加入铈铁合金，分批次加入，每批次铈铁合金的加入量为10kg～15kg，铈铁合金的加入量控制在2～3kg/t钢；加入铈铁合金完毕后，出钢浇注。浇注过程控制：浇注时滑动水口距离浇口杯的距离小于150mm。进一步地，在上述“EAF炉熔炼过程控制”步骤中，吹氧脱碳的过程中将炉门往下倾斜10°～15°；进一步地，在上述“LF炉熔炼过程控制”步骤中，调整钢渣的过程中，在钢液中加入钢水总量的1％～1.5％的活性石灰和30kg～50kg的萤石。进一步地，在上述“LF炉熔炼过程控制”步骤中，还原钢液的过程中，在钢液中加入1～1.5kg/t钢的铝粒和2～3kg/t钢的铝钙合金球。进一步地，在上述“LF炉熔炼过程控制”步骤中，加入铈铁合金前，在钢液中加入1kg/t钢的萤石，且将氩气压力调整为0.2Mpa～0.3Mpa。进一步地，在上述“LF炉熔炼过程控制”步骤中，加入铈铁合金完毕后，首先将氩气压力调整为0.05Mpa～0.1Mpa，保持10min～15min，待温度达到1580℃～1590℃，然后出钢浇注。进一步地，在上述“浇注过程控制”步骤中，LF炉出钢至浇注完成的时间控制在20min以内。进一步地，在上述所有步骤中涉及的所述铈铁合金为20％铈铁合金。铸钢熔炼过程中通过在加入铈铁合金前后取样进行夹杂物分析发现，夹杂物等级分别由加入前的粗系1.5级、细系1.5级，降为粗系1级、细系1级，说明通过铈铁合金的加入，大量的板条状硫化物夹杂通过变性得到球状的稀土夹杂物上浮到钢液表面。同时分析钢液中的O、H、S、Pb、Sn等有害的残余元素，发现均不同程度下降，说明稀土铈元素对铸钢中的有害元素有一定的抑制作用。由于稀土元素中的铈元素可以对铸钢中夹杂物进行变性，利于其上浮到钢渣表面；本专利技术提供的铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法，在精炼后期进行加入铈铁合金，保证铈铁的回收率以及能充分对钢中的夹杂物进行变性，使铈元素的回收率可达到60％左右，且铸钢件的低温冲击韧性显著提高，即提高了铸钢件的力学性能。具体实施方式以下结合实施例对本专利技术的技术方案做进一步的详细阐述。在本专利技术中，除非另有明确的规定和限定，术语应做广义理解，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解术语在本专利技术中的具体含义。一种铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法，冶炼流程为EAF炉+LF炉+浇注，具体包括以下步骤：EAF炉熔炼过程控制：在EAF中加入废铁和返回料，所述废铁和返回料的重量比为5:5；且加入钢水总量的1％～1.5％的增碳剂进行熔化，待温度达到1530℃后取熔清样分析化学成分，若化学成分满足标准要求，则继续升温至1590℃～1620℃后进行吹氧脱碳；吹氧结束后，加入3～5kg/t钢的铝铁合金和1～2kg/t钢的铝粒进行还原，待钢液温度达到1640℃～1660℃后出钢至LF炉。具体地，在上述“EAF炉熔炼过程控制”步骤中，吹氧脱碳的过程中将炉门往下倾斜10°～15°，以使炉中的氧化渣从炉门流出，且吹氧结束后，保证炉中的氧化渣量小于其总量的5％，这样可以提高后续铈铁合金加入后的回收率。LF炉熔炼过程控制：钢液到达LF炉后，调整钢渣，还原钢液，保持3～5min后，测量钢液的氧活性，氧活性小于5ppm后，且钢液升温至1590℃～1610℃进行脱硫，硫的含量小于0.08％后取样测量各元素的含量，根据测量结果加入合金调整化学成分至满足标准要求；测量温度和氧活性，若温度值为1575℃～1600℃、氧活性小于5ppm，开始加入铈铁合金，分批次加入，每批次铈铁合金的加入量为10kg～15kg，铈铁合金的加入量控制在2～3kg/t钢；加入铈铁合金完毕后，出钢浇注。需要说明的是，加入铈铁合金时，分批次加入，每批次铈铁合金的加入量为10kg～15kg，防止一次加入量过多，铈铁合金在钢液表面堆积成块。且铈铁合金的加入量控制在2～3kg/t钢，若铈铁合金的加入量过少，起不到变性作用；若铈铁合金的加入量过多，多余的铈铁会形成CeO夹杂物，在钢液中很难上浮，影响铸件质量。具体地，在上述“LF炉熔炼过程控制”步骤中，调整钢渣的过程中，在钢液中加入钢水总量的1％～1.5％的活性石灰和30kg～50kg的萤石。具体地，在上述“LF炉熔炼过程控制”步骤中，还原钢液的过程中，在钢液中加入1～1.5kg/t钢的铝粒和2～3kg/t钢的铝钙合金球。具体地，在上述“LF炉熔炼过程控制”步骤中，加入铈铁合金前，在钢液中加入1kg/t钢的萤石，以调整钢渣使其具有良好的流动性，且将氩气压力调整为0.2Mpa～0.3Mpa，让钢液裸露在空气中，之后加入铈铁合金，这样铈铁合金加入到钢包中可以直接进入钢液里，避免与钢渣接触后被氧化。具体地，在上述“LF炉熔炼过程控制”步骤中，加入铈铁合金完毕后，首先将氩气压力调整为0.05Mpa～0.1Mpa，使钢液处于软吹状态，保持10min～15min，让铈元素对钢中的夹杂物进行变性，同时可以防止钢液与空气接触，铈元素被氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nEAF炉熔炼过程控制：在EAF中加入废铁和返回料，所述废铁和返回料的重量比为5:5；且加入钢水总量的1％～1.5％的增碳剂进行熔化，待温度达到1530℃后取熔清样分析化学成分，若化学成分满足标准要求，则继续升温至1590℃～1620℃后进行吹氧脱碳；吹氧结束后，加入3～5kg/t钢的铝铁合金和1～2kg/t钢的铝粒进行还原，待钢液温度达到1640℃～1660℃后出钢至LF炉；/nLF炉熔炼过程控制：钢液到达LF炉后，调整钢渣，还原钢液，保持3～5min后，测量钢液的氧活性，氧活性小于5ppm后，且钢液升温至1590℃～1610℃进行脱硫，硫的含量小于0.08％后取样测量各元素的含量，根据测量结果加入合金调整化学成分至满足标准要求；测量温度和氧活性，若温度值为1575℃～1600℃、氧活性小于5ppm，开始加入铈铁合金，分批次加入，每批次铈铁合金的加入量为10kg～15kg，铈铁合金的加入量控制在2～3kg/t钢；加入铈铁合金完毕后，出钢浇注；/n浇注过程控制：浇注时滑动水口距离浇口杯的距离小于150mm。/n

【技术特征摘要】
1.一种铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法，其特征在于，包括以下步骤：
EAF炉熔炼过程控制：在EAF中加入废铁和返回料，所述废铁和返回料的重量比为5:5；且加入钢水总量的1％～1.5％的增碳剂进行熔化，待温度达到1530℃后取熔清样分析化学成分，若化学成分满足标准要求，则继续升温至1590℃～1620℃后进行吹氧脱碳；吹氧结束后，加入3～5kg/t钢的铝铁合金和1～2kg/t钢的铝粒进行还原，待钢液温度达到1640℃～1660℃后出钢至LF炉；
LF炉熔炼过程控制：钢液到达LF炉后，调整钢渣，还原钢液，保持3～5min后，测量钢液的氧活性，氧活性小于5ppm后，且钢液升温至1590℃～1610℃进行脱硫，硫的含量小于0.08％后取样测量各元素的含量，根据测量结果加入合金调整化学成分至满足标准要求；测量温度和氧活性，若温度值为1575℃～1600℃、氧活性小于5ppm，开始加入铈铁合金，分批次加入，每批次铈铁合金的加入量为10kg～15kg，铈铁合金的加入量控制在2～3kg/t钢；加入铈铁合金完毕后，出钢浇注；
浇注过程控制：浇注时滑动水口距离浇口杯的距离小于150mm。


2.根据权利要求1所述的铸钢熔炼过程中加入稀土元素铈的方法，其特征在于，在“EAF炉熔炼过程控制”步骤中，吹氧脱碳的过程中将炉门往下倾斜10°～15°。


3....

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国伟，张生存，王平，
申请(专利权)人：共享铸钢有限公司，
类型：发明
国别省市：宁夏;64