[发明专利]一种酸性电弧炉冶炼用复合稀土变质剂

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，特指一种酸性电弧炉冶炼用复合稀土变质剂。

背景技术

硫化物通常被看作是钢中有害部分，硫在固态钢中的溶解度比在钢水中小得多，凝固过程中硫在剩余钢液中富集，从而生成硫化物，因此硫化物多存在于枝晶间区域的正偏析区。硫化物对钢的危害性最大，是人们研究的重点。硫化物的形态可分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类。

Ⅰ类硫化物是一种颗粒相当大(可达100μm)的球状，无规则分布，常常与氧化物复合成氧硫化物；它可以是单相也可以是双相的，分布于树枝状结晶之间。Ⅱ类硫化物是以薄膜形和长条链形共晶分布于晶粒边界的均质硫化物，以及结晶末期以平面型结晶析出的硫化物。Ⅲ类硫化物是一种边角和平面都很清晰的硫化物，粗看是均质的，实际上这种硫化锰上存在着某些氧化物斑点。这三种硫化物形态中，以Ⅱ类硫化物对钢的危害性最大。此类夹杂物以网状、片状等不利的形状分布特性存在时，破坏了钢基体的均匀连续性，造成了应力集中，在外力的作用下，微裂纹首先在夹杂物上形核、长大、扩展而导致材料的断裂。

钢液中的硫是一种有害元素，含量高时易形成Ⅱ类硫化物，因此冶炼时应尽量降低；但是，在硫含量极低的情况下并不能完全杜绝Ⅱ类硫化物的存在。有时在硫含量低于0.02%的样品中仍发现Ⅱ类硫化物的存在。由此看来，靠冶炼技术的提高，降低硫含量，也不可能根除硫化物对钢种性能的影响，因此只能靠改变硫化物的形态才是比较可行的一种办法。稀土能强烈地降低硫在钢中的溶解度。当稀土-硼复合加入后，在钢液开始结晶时，改变了硫化物形成的全部图像，使Ⅱ、Ⅲ类硫化物变成小球状的类似于Ⅰ类硫化物。本发明开发出一种酸性电弧炉冶炼用复合稀土变质剂。

发明内容

一种酸性电弧炉冶炼用复合稀土变质剂，其特征为，Nd10～15wt％、Ce10～15wt％、Y8～12wt％、Tb6～8wt％、Sc5～7wt％、Pr5～7wt％、La+Yb+Gd+Er+Tm+Lu+Dy+Ho为10～20wt%、B4～6wt%，V2～4wt%，W2～4wt%、余为铁。所述复合稀土变质剂为块状合金，熔点范围950～1250℃，复合稀土变质剂加入量范围为0.05～0.15wt%。

上述成分可化为：Nd12～13wt％、Ce12～13wt％、Y10～11wt％、Tb7～8wt％、Sc6～7wt％、Pr6～7wt％、La+Yb+Gd+Er+Tm+Lu+Dy+Ho为14～16wt%、B5～6wt%，V3～4wt%，W3～4wt%、余为铁。复合稀土变质剂最佳加入量范围为0.1wt%。

本发明复合稀土变质剂辅以多种稀土元素及其它元素，避免单独使用一种稀土元素或一种其它元素时对材料综合性能提高不明显的缺点，未经复合稀土变质的硅锰钢，采用铝进行终脱氧后，常常出现Ⅱ型或Ⅲ型硫化物夹杂；Ⅱ型硫化物夹杂是不同比例的氧化物和硫化物组成的低熔点共晶，在凝固后期密集分布于枝晶间或晶界上，它割裂、隔离基体，从而恶化力学性能，使塑、韧性大幅度下降；经复合稀土变质处理过的硅锰钢中，夹杂物以球形为主，夹杂物球化率高，形态圆整、细小，呈弥散分布，硫化物夹杂以Ⅰ型或Ⅲ型夹杂为主，Ⅱ型硫化物夹杂基本消失。硅锰钢中典型的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ型硫化物夹杂照片见图1－图3。

附图说明

图1　Ⅰ型硫化物夹杂典型扫描电镜照片；

图2　Ⅱ型硫化物夹杂典型扫描电镜照片；

图3　Ⅲ型硫化物夹杂典型扫描电镜照片。

具体实施方式

实施例1

ZG31Mn2Si钢在5T酸性电弧炉上冶炼，成分控制范围:C0.26-0.36wt%，Si0.5-0.9wt%，Mn1.1-1.6wt%，S、P≤0.05wt%。主要工艺要点如：装料，熔化，熔化末期根据熔化情况应及时造渣，熔毕碳：C0.3-0.45wt%，S、P≤0.04wt%；氧化期加炉料0.5wt%的铁矿石进行氧化脱碳，当碳降至0.15-0.20wt%时，流出部分钢渣，并加入炉料的0.3wt%石灰石进行静沸腾，静沸腾时间8min－12min，静沸腾做好的标志：渣样表面棕色；钢液温度1620-1640℃；钢液经充分静沸腾后，加入炉料的0.3wt%石灰石与炉料的0.1wt%硅铁粉保持5min，进行还原，然后加入炉料的0.3wt%硅铝钡铁合金进行无扩散沉淀脱氧，搅拌2-3min后，加入锰铁合金化调整成分，同期测定钢液中氧含量。温度达到1710-1730℃时出钢，浇注前将钢液0.05wt%复合稀土变质剂加入浇注小包中。此时钢的Ak为33J。