[发明专利]一种稀土微处理钢用稀土铝钙铁合金及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于铁合金技术领域，尤其涉及到一种稀土微处理钢用稀土铝钙铁合金及其制备方法。

背景技术

高档次钢板(如：汽车面板、家电面板用钢等)均对钢材的深冲性能、成形性和焊接性能提出了越来越严格的要求。研究表明：钢液高的洁净度是保证钢材具有优良使用性能的重要基础，同时钢中含有微量元素(如：稀土等)有利于改善钢的深冲性等关键材料性能指标。所以如何在冶炼过程中高效地提高洁净度，同时又使钢材中含有稀土等微量元素是冶金工作者所关注的研究课题。

上述所提及的这类钢通常为低碳铝镇静钢。为了在冶炼过程中获得很低的碳含量，往往需要在钢液中保持有很高的氧浓度，这就导致了脱碳后的钢液中仍会有较高的残余氧含量，这些残余氧如果得不到有效的去除，对钢的使用性能具有很大的危害性。为此，要加入大量的铝对钢液进行脱氧，但是由于铝的大量加入所生成的氧化铝脱氧产物同样对浇铸顺行、钢材质量带来很大的危害。为了消除氧化铝夹杂物的危害，目前主要采取的办法有：(1)延长精炼搅拌时间，促进夹杂物上浮。但这种方法必然会延长精炼时间，增加生产成本和降低产量。(2)改变钢液精炼渣系来吸附从钢液中上浮到钢液表面的氧化铝夹杂物。这种方法同样存在着精炼时间长，炉渣成分难以得到精确控制等不足。 除此以外，现在广泛所用的工艺是在钢液中添加钙元素，使得与钢中氧化铝夹杂物相结合形成钙铝复合氧化物,尤其是形成如12CaO·7Al₂O₃这种低熔点大颗粒夹杂物，这种夹杂物一方面容易从钢液中上浮去除，另一方面由于其熔点较低，在浇注过程不容易造成水口结瘤，保证浇注顺行。

由于金属钙在炼钢温度下容易气化，因此不容易加入，收得率很低。研究工作者提出了将钙元素制成以块状含钙合金的办法在钢液冶炼或精炼过程加入。文献1(郭庆成：用于钢液终脱氧的铝钙铁合金及其生产方法，公开号CN1439728A),及文献2(郭庆成等：一种用于炼钢脱氧的高钙无硅钙铁合金及其制备方法，公开号CN101086029A)提出了钙铝铁合金及文献3(谢应凯：炼钢复合脱氧剂－铝钙铁合金，公开号CN101086028A)提出了在铝钙合金的基础上可以添加锰、硅和钛等元素均属于这类工艺。

除了钙能使氧化铝夹杂物变性以外，近年来，国内外对稀土在钢中夹杂物的改性和变质作用十分重视。文献4(Hiroshi Hirata等：Steel Having Finely Dispersed Inclusions,US Patent 2006/0157162A1 )记载：当钢液中含有一定量的稀土RE元素后，会形成REAlO₃这种低熔点、低硬度的夹杂物，同时提到，当稀土与钙等元素进一步结合可以避免Al₂O₃团簇的形成，生产出高洁净钢(如：轴承钢)。其添加的工艺是：首先进行铝脱氧，然后加入稀土进行夹杂物去除和变性。文献5(渠天盛等：稀土铝铁合金，公开号CN101078074A) 发明了一种新的稀土铝铁合金，该合金使用方便、脱氧及去除夹杂物效率高、而且少量残余稀土在改善钢的性能方面能发挥出有益作用。但在合金中没有添加有益的钙元素，使其在使氧化铝夹杂物变性和去除方面的效果受到影响。

随着研究的深入，许多研究工作者，提出了采用稀土、钙和铝铁等多元素相复合的新办法。文献6(谢应凯：用于炼钢稀土铝基复合合金，公开号 CN101092657A)提出了一种稀土铝基复合合金，稀土含量1～10%，并可以添加1～5%的钙等元素。文献7(渠天盛等：一种稀土铝钙铁合金，公开号CN101519747A)也提出了一种稀土铝钙合金，其成分中，稀土含量1～20%，钙含量1～10%，文献8(陈向明等：稀土铝锰钙铁合金及其生产方法，公开号CN102181606A)，稀土含量1～10%，钙含量1～3%。这些铝、钙、稀土等多元素的复合提高了合金在钢液中的精炼效率。

但随着对稀土资源保护的越来越重视，稀土的价格越来越昂贵，如何用最少的稀土添加量来达到优良的冶金效果和好的材料性能十分重要。本专利发明人研究发现：对上述所涉及的钢铁材料来讲，钢材中含有(0.01～5)ppm，也就是(0.01～5)×10^-4wt%微量的稀土就能使得钢材性能得到有效改善。反之，过多的稀土添加量会生成过多的稀土夹杂物，影响生产顺行和钢材质量，同时消耗的稀土资源，合金成本也明显提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稀土微处理钢用稀土铝钙铁合金及其制备方法，减少了稀土资源的消耗，降低了成本。