一种贝氏体钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂及其使用方法

技术领域

本发明涉及稀土应用领域，适用于贝马复相钢，尤其涉及一种贝氏体钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂。

背景技术

目前，稀土在钢中应用的主要难题有两方面，一方面稀土加入量超过30ppm，连铸过程水口堵塞风险急剧升高，影响连铸生产连续性；另一方面，由于稀土加入量和存量较少，稀土的作用有限，工业化推广受限制。

本发明提出的贝马复相钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂及其使用方法，适用于贝马复相钢，主要作用为使贝马复相中的夹杂物变性，并细化铸坯铸态组织。复合稀土添加剂包括炉渣脱氧剂、复合稀土合金和形核剂，每种试剂均有特定的组成和使用方法，用量小，使用方法简单。本发明的独特性在于，在常规的生产工艺和辅助材料的条件下，采用本发明提供的专用复合稀土添加剂可以大幅提高稀土加入量，但不会堵塞水口；同时稀土使脱氧产物变性，实现夹杂物细小化、弥散化分布；细化连铸坯铸态组织，改善铸坯偏析。

贝马复相钢多为高强度钢，对夹杂物和组织的要求较高，本发明提出的贝马复相钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂及其使用方法，克服了稀土添加量少，工业推广受限制的难题，实现夹杂物细小化、弥散化分布；细化连铸坯铸态组织，改善铸坯偏析，具有十分广阔的应用前景。

文献1：提供一种避免连铸水口结瘤的稀土合金化方法，通过严格的控制冶炼过程中铁水脱硫预处理、转炉冶炼、转炉出钢脱氧、LF炉精炼、RH真空精炼、软吹镇静、连铸工序的工艺参数，降低钢中氧、硫含量，实现完全去除钢中形成的大尺寸稀土氧硫化物，避免稀土氧硫化物在水口结瘤。该方法对工艺改动较大，实施条件严苛，可能造成生产成本提高。

文献2：提供一种高锰钢钢液净化方法、产品及应用，高锰钢化学成分(wt.％)为C1.0～1.4％，Mn11～14％；高锰钢钢液利用硅铝钡钙合金进行脱氧操作，待完成后向钢液中加入重稀土合金从而达到净化和微合金化钢液的目的。减小稀土损耗，提高稀土收得率；吹氮与喂重稀土合金丝同时进行，氮与钇协同作用，起到固氮增钇作用，促进高锰钢的氮和钇的微合金化处理，同时实现高锰钢的净化和微合金化；经本发明工艺技术处理后，高锰钢的强塑韧性、耐磨性、疲劳性能显著提升。该方法适用于锰含量11-14％的高锰钢，目的在于提高高锰钢性能。

文献3：本发明提供一种稀土合金复合添加剂，能够取代现有技术中的脱氧方式，有效提高稀土中各个元素的利用率，提高产品纯净度,且能够降低生产成本。该专利提供的稀土复合添加剂主要作用为脱氧剂，提高产品纯净度，但没有解决连铸连浇性问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种贝氏体钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂及其使用方法，在常规的生产工艺和辅助材料的条件下，采用本发明提供的专用复合稀土添加剂可以大幅提高稀土加入量，但不会堵塞水口；同时稀土使脱氧产物变性，实现夹杂物细小化、弥散化分布；细化连铸坯铸态组织，改善铸坯质量。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种贝氏体钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂，包括炉渣脱氧剂、复合稀土合金和形核剂；其中炉渣脱氧剂加入量为0.1-1kg/t，复合稀土合金的阿计入量为0.1kg/t-2.0kg/t，形核剂加入量为0.2-2kg/t。

进一步的，所述炉渣脱氧剂的组成为：碳化硅或铝粒中的一种或多种组合，粒度5mm-40mm；多种组合时碳化硅重量百分比为20％-50％，铝粒重量百分比为50％-80％。

进一步的，所述复合稀土合金组成为：镧、铈、钇、铁中一种或多种；复合稀土合金中稀土单质含量≥1.0％，稀土镧含量≤10％，稀土钇单质含量≥1.0％，稀土铈含量≤10％，除稀土单质外其他均为铁，杂质元素总含量≤1％。

进一步的，所述复合稀土合金采用铁皮保护包装方式，铁皮壁厚3-7mm，外形为圆柱体或椎体形态。

进一步的，所述形核剂组成为：碳化硅和铁粉，铁粉粒度不低于200目，碳化硅粒度低于400目，碳化硅重量百分比为50％-75％，铁粉重量百分比为25％-50％。

进一步的，所述形核剂采用厚壁钢质圆桶包装，钢桶外径为120mm，桶高不少于300mm，桶壁厚≥5mm，桶盖采用木质或设计通气孔。

一种贝氏体钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂的使用方法，其特征在于：包括：

第一步：贝马复相钢常用冶炼生产工艺为：转炉—LF精炼炉精炼—真空抽气精炼—连铸；

第二步：贝马复相钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂主要组成包括炉渣脱氧剂、复合稀土合金和形核剂；

第三步：炉渣脱氧剂组成为：碳化硅或铝粒中的一种或多种组合，粒度5mm-40mm；多种组合时碳化硅重量百分比为20％-50％，铝粒重量百分比为50％-80％；炉渣脱氧剂加入量为0.1-1kg/t，加入位置为LF精炼炉加热完成后，工艺要求加入炉渣脱氧剂后软吹时间不少于5mi n；

第四步：复合稀土合金组成为：镧、铈、钇、铁中一种或多种，复合稀土合金中稀土单质含量≥1.0％，稀土镧含量≤10％，稀土钇单质含量≥1.0％，稀土铈含量≤10％，除稀土单质外其他均为铁，杂质元素总含量≤1％；复合稀土合金采用铁皮保护包装方式，铁皮壁厚3-7mm，外形为圆柱体或椎体形态；

第五步：在精炼炉渣成白渣后，向钢液中加入复合稀土合金0.1kg/t-2.0kg/t；在真空抽气精炼破空后，向钢液中加入复合稀土合金0-0.2kg/t；

第六步：形核剂组成为：碳化硅和铁粉，铁粉粒度不低于200目，碳化硅粒度低于400目，碳化硅重量百分比为50％-75％，铁粉重量百分比为25％-50％；

第七步：形核剂采用厚壁钢质圆桶包装，钢桶外径为120mm，桶高不少于300mm，桶壁厚≥5mm，桶盖采用木质或设计通气孔；形核剂加入量为0.2-2kg/t，加入量每增加0.2kg/t钢水温度增加3摄氏度，加入位置为真空精炼破空后，在复合稀土合金加入5mi n后投加钢水；形核剂加入后软吹时间不少于15mi n；

第八步：连铸生产过程无需采用特殊水口和耐材，保证钢包自开率99％以上。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

适用于贝马复相钢，主要作用为夹杂物变性和细化铸坯铸态组织，复合稀土添加剂包括炉渣脱氧剂、复合稀土合金和形核剂，每种试剂均有特定的组成和使用方法，用量小，使用方法简单。本发明的独特性在于在常规的生产工艺和辅助材料的条件下，大幅提高稀土加入量，但不会堵塞水口；同时稀土使脱氧产物变性，实现夹杂物细小化、弥散化分布；连铸坯铸态组织明显细化，改善铸坯质量。

本发明提出的贝马复相钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂及其使用方法，采用专用复合稀土添加剂的吨钢成本为56.6元/t，由于采用常规工艺和耐材，同时不影响铸机连浇性，可以降低贝马复相钢生产成本180元/t；通过提高或稳定贝马复相钢质量，降低判废比率，废品比率每1％，降低生产成本49.5元/t。贝马复相钢年产20000吨以上，可以实现降低生产成本345.8万元/年。

附图说明

下面结合附图说明对本发明作进一步说明。

图1为常规工艺生产的贝氏体钢轨中夹杂物形貌和成分；

图2为采用本发明方法生产的贝氏体钢轨中夹杂物形貌和成分。

具体实施方式

一种贝氏体钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂的使用方法，包括：

第一步：贝马复相钢常用冶炼生产工艺为：转炉—LF精炼炉精炼—真空抽气精炼—连铸。

第二步：贝马复相钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂主要组成包括炉渣脱氧剂、复合稀土合金和形核剂。

第三步：炉渣脱氧剂组成为：碳化硅或铝粒中的一种或多种组合，粒度5mm-40mm；多种组合时碳化硅重量百分比为20％-50％，铝粒重量百分比为50％-80％；炉渣脱氧剂加入量为0.1-1kg/t，加入位置为LF精炼炉加热完成后，工艺要求加入炉渣脱氧剂后软吹时间不少于5mi n。

第四步：复合稀土合金组成为：镧、铈、钇、铁中一种或多种，复合稀土合金中稀土单质含量≥1.0％，稀土镧含量≤10％，稀土钇单质含量≥1.0％，稀土铈含量≤10％，除稀土单质外其他均为铁，杂质元素总含量≤1％。复合稀土合金采用铁皮保护包装方式，铁皮壁厚3-7mm，外形为圆柱体或椎体形态。

第五步：在精炼炉渣成白渣后，向钢液中加入复合稀土合金0.1kg/t-2.0kg/t；在真空抽气精炼破空后，向钢液中加入复合稀土合金0-0.2kg/t。

第六步：形核剂组成为：碳化硅和铁粉，铁粉粒度不低于200目，碳化硅粒度低于400目，碳化硅重量百分比为50％-75％，铁粉重量百分比为25％-50％。

第七步：形核剂采用厚壁钢质圆桶包装，钢桶外径为120mm，桶高不少于300mm，桶壁厚≥5mm，桶盖采用木质或设计通气孔。形核剂加入量为0.2-2kg/t，加入量每增加0.2kg/t钢水温度增加3摄氏度，加入位置为真空精炼破空后，在复合稀土合金加入5mi n后投加钢水。形核剂加入后软吹时间不少于15mi n。

第八步：连铸生产过程无需采用特殊水口和耐材，保证钢包自开率99％以上。

采用原有生产工艺生产的贝马复相钢中常见夹杂物和连铸坯低倍评级见图1和表1。

表1常规工艺生产的贝氏体钢轨连铸坯低倍评级

采用本发明提出的贝马复相钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂及其使用方法生产的贝马复相钢中常见夹杂物和连铸坯低倍评级见图2和表2。

表2采用本发明方法生产的贝氏体钢轨连铸坯低倍评级

由图1和图2比较可以看出，可以看到夹杂物和形核剂结合形成纳米级夹杂物，夹杂物细化效果显著。比较表1和表2可以看出，连铸坯内部质量明显改善。

本发明提出的贝马复相钢夹杂物变性专用复合稀土添加剂及其使用方法，采用专用复合稀土添加剂的吨钢成本为56.6元/t，由于采用常规工艺和耐材，同时不影响铸机连浇性，可以降低贝马复相钢生产成本180元/t；通过提高或稳定贝马复相钢质量，降低判废比率，废品比率每1％，降低生产成本49.5元/t。贝马复相钢年产20000吨以上，可以实现降低生产成本345.8万元/年。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。