一种稀土铁合金的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种稀土铁合金的制造方法，包括：采用低碳、低氧、低硫钢作为稀土铁合金原料；采用稀土镧、铈或镧铈混合纯金属为原料；采用真空感应炉熔炼合金，感应炉真空度小于100Pa时充入氩气保护；感应炉炉衬采用高镁质耐材，钢铁料熔清后再加入稀土金属，熔炼过程全程不使用炉渣；稀土金属熔化后，利用电磁搅拌再搅拌1～2分钟，混匀后倒入锭模凝固成型。本发明专利技术的目的是降低稀土铁合金中氧、硫含量，提高稀土铁合金的洁净度，为减轻或避免稀土钢连铸水口的堵塞创造条件。连铸水口的堵塞创造条件。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土铁合金的制造方法


[0001]本专利技术涉及冶金
，尤其涉及一种稀土铁合金的制造方法。

技术介绍

[0002]稀土在钢中可以起到净化钢液、变质夹杂和微合金化的作用，能够改善钢的低温冲击韧性、抗腐蚀性、焊接性等性能。稀土主要以稀土金属或稀土铁合金的形式，制备厂稀土合金丝(包芯线)、棒、块等的形态加入钢液中，其有效成分稀土含量范围为10％～99.9％，稀土铁合金种类包括单一稀土合金和混合稀土合金。稀土元素具有很强的化学反应活性，与钢或铁合金中的氧、硫反应可以生成高熔点的稀土氧化物、稀土硫化物及稀土氧硫化物等，密度与钢液接近，不易上浮去除，吸附在连铸浸入式水口内壁上将导致连铸水口堵塞，是稀土钢推广应用的难题。如何提高稀土铁合金的洁净度，减轻或避免稀土钢连铸水口堵塞是稀土钢规模化生产应用的关键问题。
[0003]文献1公开了一种稀土铁合金的制备方法，以氧化稀土、铁为原料，通入直流电电解制备稀土铁中间合金，利用中频感应炉采用熔兑法对稀土铁中间合金进行进一步冶炼，得到的稀土铁合金氧≤0.01wt％，碳≤0.01wt％，磷≤0.01wt％，硫≤0.005wt％。但是合金中氧、硫含量偏高，所形成的高熔点稀土氧化物、稀土硫化物夹杂对钢的洁净度有不利影响，连铸过程中易导致浸入式水口堵塞。
[0004]文献2公开了一种高镧混合稀土金属丝、棒及含铝、钡、钙、镁的稀土合金金属丝、棒的生产方法，利用中频炉冶炼，将稀土金属与覆盖剂KCI分层混装熔化，并将铝、钡、钙、镁以中间合金形式加入，捞渣后在1000～1500℃下铸锭，然后挤压成丝棒，其化学组成为La：60～90％，Ce+Pr+Nd<35％，0<Al+Ba+Ca<4％。但是对氧、硫含量没有做出规定，不利于稀土夹杂物总量的控制，影响钢质的洁净度，对稀土钢产品性能有不利影响。
[0005]文献3公开了一种以合金钢废料为原料生产稀土铁合金的方法，采用感应炉非真空冶炼工艺，在熔融钢水中加入稀土合金，并加入覆盖剂。该稀土铁合金仅对所用合金钢H13废料成分做出规定，未对稀土铁合金氧、硫含量做出规定，不利于铁合金中的稀土夹杂物含量的控制，同时由于H13钢的碳含量、合金含量偏高，以此废钢为原料生产的铁合金仅能用于特定成分钢种。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种稀土铁合金的制造方法，降低稀土铁合金中氧、硫含量，提高稀土铁合金的洁净度，为减轻或避免稀土钢连铸水口的堵塞创造条件。
[0007]本专利技术采用低碳、低氧、低硫钢以及高洁净度稀土镧、铈或镧铈混合纯金属为原料，在真空感应炉中进行合金熔炼和浇铸成型。所用感应炉炉衬采用高镁质耐火材料，钢铁料熔清后再加入稀土金属熔炼，利用电磁搅拌充分混匀后，将合金液体浇铸到锭模中凝固成型。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术具体采用如下技术方案：
[0009]本专利技术一种稀土铁合金的制造方法，包括：
[0010]采用低碳、低氧、低硫钢作为稀土铁合金原料，主要成分的质量百分比为：碳0.03％～0.06％，硅0.02％～0.10％，锰0.10％～0.20，磷≤0.015％，硫≤0.002％，氧≤0.0015％；
[0011]采用稀土镧、铈或镧铈混合纯金属为原料，主要成分的质量百分比为：稀土≥99.3％，硫≤0.003％，氧≤0.005％，其余为铁及少量其它元素；
[0012]采用真空感应炉熔炼合金，感应炉真空度小于100Pa时充入氩气保护；
[0013]感应炉炉衬采用高镁质耐材，钢铁料熔清后再加入稀土金属，熔炼过程全程不使用炉渣；
[0014]稀土金属熔化后，利用电磁搅拌再搅拌1～2分钟，混匀后倒入锭模凝固成型。
[0015]进一步的，采用本专利技术方法生产的稀土铁合金氧含量不大于0.005％，硫含量不大于0.002％，稀土含量为15％～30％，其余为铁和少量其它元素。
[0016]进一步的，所述高镁质耐材中按照质量百分比计算其组成中：MgO≥80％，SiO2≤5％，C：8％～10％。
[0017]进一步的，采用25kg中频炉真空熔炼稀土合金。
[0018]与现有技术相比，本专利技术的有益技术效果：
[0019]通过本专利技术的工艺方法，采用高洁净度的低氧、低硫含量普通低碳钢替代工业纯铁作为为原料，在真空感应炉中熔炼稀土铁合金，尽可能的减少或避免稀土元素与含铁原料中氧、硫元素以及炉衬耐火材料的反应，减少稀土铁合金中的夹杂物含量，提高合金的洁净度。
[0020]利用本专利技术的稀土铁合金，在生产稀土钢时，可以减少钢中高熔点稀土夹杂物含量，减轻或避免连铸浸入式水口的频繁堵塞。
具体实施方式
[0021]一种稀土铁合金的制造方法，其工艺方法及工艺参数如下：
[0022]1.本专利技术采用低碳、低氧、低硫钢作为稀土铁合金原料，主要成分：碳0.03％～0.06％，硅0.02％～0.10％，锰0.10％～0.20，磷≤0.015％，硫≤0.002％，氧≤0.0015％。
[0023]2.本专利技术采用稀土镧、铈或镧铈混合纯金属为原料，主要成分：稀土≥99.3％，硫≤0.003％，氧≤0.005％，其余为铁及少量其它元素。
[0024]3.本专利技术采用真空感应炉熔炼合金，感应炉真空度小于100Pa时充入氩气保护。
[0025]4.感应炉炉衬采用高镁质耐材，其中MgO≥80％，SiO2≤5％，C：8％～10％，钢铁料熔清后再加入稀土金属，熔炼过程全程不使用炉渣。
[0026]5.稀土金属熔化后，利用电磁搅拌再搅拌1～2分钟，混匀后倒入锭模凝固成型。
[0027]以下用实施例对本专利技术作更详细的描述。这些实施例仅是对本专利技术最佳实施方式的描述，并不对本专利技术的范围有任何限制。
[0028]本专利技术的稀土铁合金采用高洁净度普通低碳钢作为主原料，其与纯铁成分对比见表1，低碳钢S、O含量显著低于纯铁，有利于降低合金中稀土硫化物和稀土氧化物的生成，同时低碳钢生产成本要显著低于纯铁原料。
[0029]表1稀土铁合金制备用含铁原料成分(％)
[0030]成分CSiMnPSO低碳钢0.040.010.140.0120.0010.0012纯铁0.0020.010.040.0060.0040.0046
[0031]本专利技术实施例及对比例所用稀土金属成分见表2。
[0032]表2稀土金属成分(％)
[0033]成分LaSON金属镧99.30.0030.00410.0020
[0034]实施例及对比例均采用25kg中频炉真空熔炼稀土镧铁合金，实施例和对比例分别采用低碳钢和纯铁作为原料制备合金，镧铁合金成分见表3。
[0035]采用低碳钢作为原料时，稀土镧铁合金硫含量可以控制在0.001％，大幅度低于采用纯铁作为原料时稀土铁合金的硫含量。当镧含量范围在15～30％时，采用低碳钢时稀土镧铁合金的氧含量范围为0.0021～0.0046％，而采用纯铁时稀土本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土铁合金的制造方法，其特征在于，包括：采用低碳、低氧、低硫钢作为稀土铁合金原料，主要成分的质量百分比为：碳0.03％～0.06％，硅0.02％～0.10％，锰0.10％～0.20，磷≤0.015％，硫≤0.002％，氧≤0.0015％；采用稀土镧、铈或镧铈混合纯金属为原料，主要成分的质量百分比为：稀土≥99.3％，硫≤0.003％，氧≤0.005％，其余为铁及少量其它元素；采用真空感应炉熔炼合金，感应炉真空度小于100Pa时充入氩气保护；感应炉炉衬采用高镁质耐材，钢铁料熔清后再加入稀土金属，熔炼过程全程不使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨峰，何建中，梁志刚，
申请(专利权)人：包头钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：