一种精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法技术

本发明专利技术涉及一种精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法，属于稀土钢冶炼技术领域，解决了现有技术中含有铈与镧的稀土钢冶炼过程中直接添加单质铈和单质镧造成的成本过高的问题。本发明专利技术的分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法，稀土钢的制备过程依次包括转炉冶炼

【技术实现步骤摘要】
一种精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法


[0001]本专利技术涉及稀土钢冶炼
，尤其涉及一种精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法。

技术介绍

[0002]稀土钢能够显著地提高钢的性能，大多数钢厂都在精炼过程中加入稀土合金来获得性能优异的稀土钢。但稀土合金资源比较少，价格较高，若在精炼过程中加入稀土合金会给钢厂带来较大的经济负担。若采用在精炼过程中加入价格较低的含稀土氧化物的物质，利用钢中元素的还原，实现稀土氧化物的直接合金化，对于钢铁厂来说会获得更大的经济利益。
[0003]国内外矿物直接合金化的研究主要集中在Mn、Cr、Mo等一些较易还原的元素上，其还原率均能达到90％以上。由于稀土元素和氧的结合能力很强，故还原较为困难。现有含有铈与镧的稀土钢冶炼过程中直接添加单质铈和单质镧，成本过高、还原效率低、稀土元素含量难以精确控制。

技术实现思路

[0004]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法，稀土钢中镧和铈在精炼过程中直接合金化，用以解决现有含有铈与镧的稀土钢冶炼过程中直接添加单质铈和单质镧造成的成本过高、还原效率低、稀土元素含量难以精确控制的问题。
[0005]本专利技术提供一种精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法，
[0006]稀土钢的制备过程依次包括转炉冶炼
→
LF精炼
→
喂钙线
→
真空精炼
→
连铸；
[0007]在LF精炼开始时或LF精炼前、转炉出钢时，首次加入制备的含稀土氧化物的渣料，利用钢中的铝对精炼渣中的氧化铈还原，实现稀土铈的还原；
[0008]LF精炼处理毕喂入钙线，喂钙线的同时再次加入含稀土氧化物的渣料，通过钢包底吹搅拌，实现稀土镧和铈的直接合金化。
[0009]进一步地，还包括制备含稀土氧化物的渣料。
[0010]进一步地，所述含稀土氧化物的渣料，以质量百分比计主要成分包括：Al2O
3 40
‑
50％，CaO≤15％，MgO≤5％，SiO
2 5
‑
15％，FeO≤2％，S≤1％，P≤0.015％，H2O≤0.10％，CeO
2 0.5％
‑
10％，La2O
3 0.5％
‑
10％，CeO2+La2O35
‑
15％。
[0011]进一步地，制备含稀土钢的原料的成分以质量百分比计包括：C0.04
‑
0.35％，Si 0.04
‑
0.30％，Mn 0.08
‑
0.80％，Al 0.002
‑
0.03％。
[0012]进一步地，所述稀土钢LF精炼后出炉钢水的成分以质量百分比计包括：C 0.05
‑
0.80％，Si 0.05
‑
0.80％，Mn 0.1
‑
1.20％，Ce 0.0010
‑
0.0025％，La 0.0010
‑
0.0035％，Al 0.005
‑
0.06％。
[0013]进一步地，制备含稀土氧化物的渣料的原料以质量百分比计包括：铝灰50
‑
70％、
白云石5
‑
10％、石灰5
‑
8％、镧氧化物8
‑
30％、铈氧化物8
‑
30％。
[0014]进一步地，所述含稀土氧化物的渣料制备方法为在回转窑中烧制，烧制温度为800
‑
1300℃。
[0015]进一步地，所述钢包底吹气体为氩气，底吹强度为0.002
‑
0.02Nm3/t.min。
[0016]进一步地，LF精炼温度为1500
‑
1650℃。
[0017]进一步地，采用AOD精炼代替LF精练。
[0018]与现有技术相比，本专利技术至少可实现如下有益效果之一：
[0019]1、由于铈和镧都是极强的亲氧元素，在化学冶炼中难以对其进行还原，即铈和镧的还原很容易达到平衡，还原得到的铈和镧极容易再次将氧捕获，本专利技术精准的利用制备稀土钢的原料中的杂质单质铝，通过添加含稀土氧化物的渣料，先将铈进行还原，在喂钙线的同时再次将入含稀土氧化物的渣料，利用钙对稀土氧化物进行再次还原，通过按序分步的还原实现了铈和镧的合金化，提高稀土氧化物直接还原的效率，降低了稀土钢的生产成本，减少制备稀土合金造成的能源消耗和对环境的污染。
[0020]2、由于稀土钢冶炼前中含有杂质元素铝，添加含稀土氧化物的渣料与铝反应，被铝还原，因此可以通过制备稀土钢的原料杂质铝元素和加入含稀土氧化渣料的量对还原进行控制，喂钙线既可以通过钙的含量控制实现对精炼得到的稀土钢中铈和镧的含量进行控制，同时又可以通过二次加入含稀土氧化物的渣料对精炼得到的稀土钢中铈和镧的含量进行控制，实现稀土氧化物的分步还原，有利于钢中稀土元素的精准控制。
[0021]3、现有技术在冶炼稀土钢时，采用外购的稀土元素单质，通过在精炼中添加金属单质的方法控制稀土钢成分，外购的稀土元素单质价格更高，并且容易发生氧化需要特别存储，本专利技术通过分步法在精炼过程中添加含稀土氧化物的渣料，利用制备稀土钢的原料中的杂质铝元素和炼钢喂钙线过程中添加的钙元素对稀土元素铈和镧氧化物进行分步还原实现合金化，稀土氧化物价格较稀土元素单质价格低很多，有效降低了稀土钢的制造成本。
[0022]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0023]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0024]图1为精炼过程钢渣平衡时钢中铝含量与铈含量之间关系；
[0025]图2为钢中Ca含量与平衡时的镧和铈含量之间关系。
具体实施方式
[0026]由于稀土元素和氧的结合能力很强，其氧化物的化学还原较为困难。在稀土钢的冶炼中通常直接采用购买稀土元素单质。稀土元素单质价格不菲，导致稀土钢精炼过程成本的上升，但为了追求优良的钢材性能，又不得不添加稀土元素，且没有良好的替代方案。
本专利技术通过热力学研究和实验研究结果，通过加入含稀土氧化物的渣料，并通过控制精炼温度，实现稀土镧和铈氧化物在稀土钢精炼过程中直接合金化。
[0027]本专利技术提供的精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法，稀土钢的制备过程依次包括转炉冶炼
→
LF精炼
→
喂钙线
→
真空精炼
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法，其特征在于，稀土钢的制备过程依次包括转炉冶炼
→
LF精炼
→
喂钙线
→
真空精炼
→
连铸；在LF精炼开始时或LF精炼前、转炉出钢时，首次加入制备的含稀土氧化物的渣料，利用钢中的铝对精炼渣中的氧化铈还原，实现稀土铈的还原；LF精炼处理毕喂入钙线，喂钙线的同时再次加入含稀土氧化物的渣料，通过钢包底吹搅拌，实现稀土镧和铈的直接合金化。2.根据权利要求1所述精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法，其特征在于，还包括制备含稀土氧化物的渣料。3.根据权利要求1所述精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法，其特征在于，所述含稀土氧化物的渣料，以质量百分比计主要成分包括：Al2O
3 40
‑
50％，CaO≤15％，MgO≤5％，SiO
2 5
‑
15％，FeO≤2％，S≤1％，P≤0.015％，H2O≤0.10％，CeO
2 0.5％
‑
10％，La2O
3 0.5％
‑
10％，CeO2+La2O
3 5
‑
15％。4.根据权利要求1所述精炼过程中分步还原稀土氧化物制备稀土钢的方法，其特征在于，制备含稀土钢的原料的成分以质量百分比计包括：C 0.04
‑
0.35％，Si 0.04
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0.30％，Mn 0.08
‑
0.80％，Al 0.002
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：吴伟，赵博，智建国，崔怀周，梁强，赵进宣，
申请(专利权)人：钢铁研究总院，
类型：发明
国别省市：