一种稀土铁合金包芯线及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土铁合金包芯线，包括：芯部和保护层；芯部为稀土铁合金，稀土铁合金中铁的质量百分比为10

【技术实现步骤摘要】
一种稀土铁合金包芯线及其制备方法


[0001]本专利技术涉及钢铁冶炼
，特别涉及一种稀土铁合金包芯线及其制备方法。

技术介绍

[0002]在钢铁冶金领域，稀土可以起到脱氧脱硫、改善夹杂物形态和微合金化等作用，因此被广泛地应用于生产优质钢材。但是由于稀土性质较为活泼，所以最终钢材稀土收得率低的问题一直困扰着工业界。
[0003]韩云龙等人采用包内压入法代替投入法向钢中添加稀土，使得稀土的收得率由7.0％提高到22.1％。夏茂森等人采用在钢包喂稀土合金丝的方法，控制吹氩搅拌强度和喂速等工艺参数，通过长导管向钢液中添加稀土，使得稀土收得率达到36.0％，向钢包中添加稀土的方法操作简单，但是稀土收得率低普遍低于30％。张雪松等人采用中间包喂稀土丝的方法，生产出的板坯中稀土收得率在30％左右，稀土丝喂入中间包时，会与覆盖剂反应，影响覆盖剂性能；另外，稀土会与浸入式长水口耐材发生反应，造成水口结瘤堵塞问题。姚永宽等人对比了中间包喂丝和结晶器喂稀土丝两种方法，发现结晶器喂丝法制备出的铸坯的稀土收得率远大于中间包喂丝法制备的铸坯；研究表明：结晶器喂丝法是提升钢中稀土收得率最实用的方法。赵成林等人通过调整结晶器喂入稀土丝的加入量、喂丝速度和喂丝位置，达到了进一步提高稀土收得率的目的，且不会造成水口结瘤，其稀土收得率在90％以上。
[0004]结晶器喂丝法是提升钢中稀土收得率最实用、最成熟的方法，但是结晶器喂丝法也存在一些问题：(1)纯稀土熔点低、密度低，在稀土进入结晶器后，稀土及其生成的夹杂物易上浮，影响保护渣理化性质，造成铸坯表面质量变差，导致稀土收得率降低；(2)稀土金属易氧化，在稀土金属丝制备、包装、存放、运输过程中，稀土金属与氧气接触使得稀土金属外层存在100μm厚的氧化层；这些稀土氧化物熔点较高，随稀土丝加入到结晶器中后会严重破坏保护渣的作用，另外也会增加钢材的含氧量；(3)稀土以丝状形式喂入结晶器，不能及时均匀化，影响稀土在钢材中的均匀分布程度。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例的目的是提供一种稀土铁合金包芯线及其制备方法，通过上述稀土铁合金包芯线可以有效防止稀土金属的氧化，相比纯稀土，稀土铁合金熔点和密度较高，解决了稀土进入结晶器后稀土及其夹杂物易上浮影响保护渣理化性质的问题，有效提高了钢材成品的稀土收得率及分布均匀性；此外，无需添加其他(如钙、硅、铝等)元素，不会引入新的杂质，易于工业推广应用。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术实施例的第一方面提供了一种稀土铁合金包芯线，包括：芯部和保护层；
[0007]所述芯部为稀土铁合金，所述稀土铁合金中铁的质量百分比为10
‑
85wt.％，稀土的质量百分比为15
‑
90wt.％；
[0008]所述保护层为低氧纯铁、低碳钢、超低碳钢中的一种。
[0009]进一步地，所述稀土铁合金中铁的质量百分比为50
‑
70wt.％，所述稀土的质量百分比为30
‑
50wt.％。
[0010]进一步地，所述保护层为低氧纯铁。
[0011]进一步地，所述铁的化学成分按质量百分比包括：C 0.0008
‑
0.02％、Si 0.01
‑
0.37％、Mn 0.02
‑
0.65％、P 0.003
‑
0.035％、S 0.003
‑
0.035％、Cr 0.01
‑
0.10％、Ni 0.01
‑
0.30％、Cu 0.01
‑
0.25％、Al≤0.05％和余量的Fe。
[0012]进一步地，所述芯部的截面直径为Φ3.0
‑
12.0mm，所述保护层的厚度为0.3
‑
0.8mm；
[0013]优选的，所述芯部的截面直径为Φ5.0
‑
10.0mm，所述保护层的厚度为0.4
‑
0.6mm。
[0014]进一步地，所述稀土为镧、铈、镨、钕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镥、钪和钇中的至少一种；
[0015]优选的，所述稀土为镧、铈和钇中的至少一种。
[0016]上述稀土铁合金包芯线的芯部，铁的引入有效的改善了芯部熔点、密度和易氧化的性质；其次，在惰性气氛下对稀土铁合金进行破碎制粉可以有效防止稀土氧化，且制备工艺较稀土丝简单，以粉料的形式进入钢液有利于稀土的均匀分布，；此外，外层包覆的一层保护层可以进一步防止稀土氧化，防止稀土在进入钢液时与结晶器保护渣反应。
[0017]相应地，本专利技术实施例的第二方面提供了一种稀土铁合金包芯线制备方法，包括如下步骤：
[0018]步骤1：制备稀土铁合金，将预设质量比例的稀土金属和纯铁放入炉体内的坩埚中，关闭炉盖并进行抽真空操作，当炉内真空度下降到第一预设真空度数值时，向炉内充入惰性保护气体至炉内真空度到第二预设真空度数值，调节加热功率逐级加热，当熔液温度达到第一预设温度时，保温第一预设时长，而后进行浇铸，当炉内温度下降到室温时，取出所述稀土铁合金；
[0019]步骤2：制备稀土铁合金粉料，将所述稀土铁合金在所述惰性保护气体的保护下，使用抛光机打磨掉氧化层，打磨厚度为第一预设长度，然后使用破碎设备对稀土铁合金进行破碎，破碎后使用振动筛筛分稀土铁合金粉料，将细度不大于第二预设长度的稀土铁合金粉料封装；
[0020]步骤3：制备稀土铁合金包芯线，通过包丝机在所述惰性保护气体下使用所述稀土铁合金粉料制备所述稀土铁合金包芯线。
[0021]进一步地，所述第一预设真空度数值为0.1
‑
1.0Pa；
[0022]所述第二预设真空度数值为20
‑
40kPa。
[0023]进一步地，所述第一预设温度为1550
‑
1700℃；
[0024]所述第一预设时长为10
‑
20min。
[0025]进一步地，所述第一预设长度为30
‑
80μm；
[0026]所述第二预设长度小于或等于0.25mm。
[0027]本专利技术实施例的上述技术方案具有如下有益的技术效果：
[0028]1)、包芯线芯部的稀土铁合金相对稀土具有更高的密度和熔点，以稀土铁合金的形式添加稀土能有效避免稀土进入钢液后快速熔化与上浮和稀土夹杂物在距离保护渣较
近位置的生成与上浮，这可以有效避免保护渣理化性质的破坏。
[0029]2)、稀土铁合金以粉料的形式进入钢液，可以使得稀土元素在钢材中分布更均匀。
[0030]3)、包芯线外层的设置不但可以起到保护芯部防止稀土氧化的作用，而且其熔点较高，能在包芯线进入钢液时减缓芯部的熔化。
[0031]4)、在惰性气氛下进行稀土铁合金的制备、破碎制粉以及包芯线的制备，可以有效地防止稀土氧化，减少使用时钢液中稀土氧化物的引入量。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土铁合金包芯线，其特征在于，包括：芯部和保护层；所述芯部为稀土铁合金，所述稀土铁合金中铁的质量百分比为10
‑
85wt.％，稀土的质量百分比为15
‑
90wt.％；所述保护层为低氧纯铁、低碳钢和超低碳钢中的一种。2.根据权利要求1所述的稀土铁合金包芯线，其特征在于，所述稀土铁合金中铁的质量百分比为50
‑
70wt.％，所述稀土的质量百分比为30
‑
50wt.％。3.根据权利要求1所述的稀土铁合金包芯线，其特征在于，所述保护层为低氧纯铁。4.根据权利要求1所述的稀土铁合金包芯线，其特征在于，所述铁的化学成分按质量百分比包括：C 0.0008
‑
0.02％、Si 0.01
‑
0.37％、Mn 0.02
‑
0.65％、P 0.003
‑
0.035％、S 0.003
‑
0.035％、Cr 0.01
‑
0.10％、Ni 0.01
‑
0.30％、Cu 0.01
‑
0.25％、Al≤0.05％和余量的Fe。5.根据权利要求1所述的稀土铁合金包芯线，其特征在于，所述芯部的截面直径为Φ3.0
‑
12.0mm，所述保护层的厚度为0.3
‑
0.8mm；优选的，所述芯部的截面直径为Φ5.0
‑
10.0mm，所述保护层的厚度为0.4
‑
0.6mm。6.根据权利要求1
‑
5任一所述的稀...

【专利技术属性】
技术研发人员：董瑞锋，杨文晟，毛宁，李栓，陈德宏，王志强，卢文礼，张东伟，逄增栋，刘德忠，
申请(专利权)人：有研稀土高技术有限公司河北雄安稀土功能材料创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：