[发明专利]一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法

说明书

本发明提供的一种含稀土元素的耐蚀螺纹钢筋冶炼方法，将稀土粉剂与铁粉混合、压块及烧结形成稀土块体材料，稀土粉剂被牢牢包裹在铁粉中，在钢水浇铸之前将其加入钢水中，在钢水由钢包流入中间包再流入结晶器的过程中完成稀土粉剂的溶解、均匀化，降低了稀土粉剂与钢水的反应时间，减少了稀土化合物的总量，同时溶解后没来得及反应的稀土粉剂直接固溶在钢基体中，增加了固溶态稀土元素的收得率，提高了钢基体的耐腐蚀能力。

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，尤其涉及一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法。

背景技术

螺纹钢是重要的建筑材料，广泛应用于房屋、桥梁、道路等土建工程建设，是现代建筑的核心材料之一。目前，钢筋锈蚀是影响钢筋混凝土结构耐久性的主要因素之一，也是重大工程过早失效和提前退出服役的重要原因，尤其在海洋等特定环境及动载与静载多场因素的耦合作用下，必将导致钢筋锈蚀加剧，因此，从20世纪50年代开始，国外即开始进行耐腐蚀螺纹钢的研究，其核心思想是通过在钢中加入Cr、Ni、Cu、P、Mo、Sn、Ti、Nb、W、V、Re等合金元素，使钢产生致密的内锈层，降低腐蚀速度，从而提高钢筋本身的耐腐蚀能力，公开号为CN104018091A的发明专利和公开号为CN104372246A的发明专利均介绍了这方面的研究工作。

对于耐蚀螺纹钢筋中多数的合金元素，均可以在钢水充分脱氧的情况下在直接加入，收得率均较高，但对于其中的稀土元素此过程则复杂得多。影响钢耐蚀性的稀土元素在钢中以固溶态存在，其能够提高钢基体的极化电阻和自腐蚀电位，因此能够提高钢基体的耐蚀性，但并不是所有进入钢液的稀土元素均以固溶态存在。由于一般螺纹钢冶炼采用Si、Mn脱氧工艺，而稀土元素与氧的亲和力要远大于Si、Mn，因此稀土元素进入钢液后会进一步与钢水中的氧反应；同时，目前一般螺纹钢中的硫含量在0.01％左右，而与稀土元素相平衡的钢水硫含量在0.0050％以下，因此稀土元素进入钢液后还会进一步与钢水中的硫反应；另外，稀土元素还会对钢水中的夹杂物进行变性处理。综合起来看，稀土元素进入钢液后首先会与钢水中的氧、硫、夹杂物发生化学反应，生成稀土氧化物、稀土硫化物以及稀土氧硫化物，剩余的稀土元素才以固溶形式存在。

表1稀土化合物的熔点及密度

这些稀土化合物熔点较高，密度与钢液接近，很难从钢液中排除，一方面会影响钢水的洁净度，严重时会造成连铸水口蓄流，同时还会降低稀土元素收得率，最终影响螺纹钢的力学性能和耐蚀性能。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法，降低稀土粉剂与钢水的反应时间，减少稀土化合物的总量，可使溶解后没来得及反应的稀土粉剂直接固溶在钢基体中，增加了固溶态稀土元素的收得率，提高钢基体的耐腐蚀能力。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案实现：

一种含稀土元素的耐腐蚀螺纹钢冶炼方法，具体方法如下：

1)稀土块体材料的制备：利用转鼓混合机将稀土粉剂与铁粉进行机械混合，混合后稀土粉剂所占质量百分含量为5％-20％，在混匀后的粉剂表面无明显的稀土粉剂颗粒；将混匀后的粉剂进行压块及烧结处理形成稀土块体材料，经烧结后，稀土粉剂被牢牢的包裹在铁粉里面，且稀土块体材料具有一定的强度和比重；

2)利用电弧炉熔化废钢，当废钢完全熔化后向钢水中加入硅铁和锰铁合金对钢水进行脱氧处理，保证钢水溶解氧含量小于0.0040％，脱氧合金加入5-10min后按照要求加入除稀土元素以外的各种合金元素，使合金元素充分、均匀溶解到钢水中；

3)将稀土块体材料加入到空钢包中并向钢包内出钢，保证出钢过程钢水带渣量小于5kg/t钢，此后开始进行浇铸，浇铸过程采用保护浇铸，钢水经中间包流入结晶器中，形成满足要求的方坯；

所述的稀土粉剂和铁粉的粒度均不得大于0.5mm。