高稀土镧硅钙铁合金的生产方法

摘要

本发明公开了一种高稀土镧硅钙铁合金的生产方法，其生产过程包括：配料、熔炼、浇注、破碎和包装；原料配比包括：质量百分含量为30%～32%的稀土金属镧、质量百分含量为58%～65%的硅钙合金和质量百分含量为5%～10%的废钢；生产得到的高稀土镧硅钙铁合金的化学成分质量百分含量包括：La27～31%、Si34～40%、Ca16～20%和Fe9.6～14.1%。通过本发明的方法使生产的合金中稀土镧收得率达90%以上。

说明书

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，具体地说，涉及一种高稀土镧硅钙铁合金的 生产方法。

背景技术

在钢铁材料领域，稀土作为微合金化元素在钢中的作用日益被人们所关 注并广为应用。稀土加入钢中有净化钢液，夹杂物变性，净化晶界等作用， 可有效提高钢材的塑韧性、耐腐蚀性等性能。

目前稀土加入钢中的方法，较典型的有三种，一是钢包精炼时通过喂线 机喂入混合稀土包芯线，该方法稀土收得率低，仅为5%左右。稀土在钢中作 用不明显。二是在连铸过程中利用喂丝机将混合稀土金属丝喂入到结晶器或 中间包内，该方法稀土收得率高，可达50%，但稀土在钢中分布不均匀，稀 土夹杂物多从而影响稀土在钢中作用。三是RH精炼炉真空稀土加入合金方 法，目前此方法稀土收得率达20%以上，稀土在钢中分布均匀，冶金效果较 好。但该方法需要合金成份比例合适，并且化学成分稳定的稀土合金。

目前，国内外稀土铁合金的生产方法主要有以下三种：

硅热还原法：以硅为还原剂在电弧炉内冶炼，主要原料有稀土渣料、硅 铁和石灰等。

碳热还原法：以碳为还原剂，在矿热炉内冶炼，主要原料有稀土渣料、 硅铁、焦炭和钢屑。

以上两种方法的缺点是耗能大，污染重，合金产品杂质多，不适合精稀 土合金的生产。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高稀土镧硅钙铁合金的生产方 法，使生产的合金中稀土镧收得率达90%以上。

本发明的技术方案如下：

一种高稀土镧硅钙铁合金的生产方法，其生产过程包括：配料、熔炼、 浇注、破碎和包装；原料配比包括：质量百分含量为30%～32%的稀土金属镧、 质量百分含量为58%～65%的硅钙合金和质量百分含量为5%～10%的废钢；生 产得到的高稀土镧硅钙铁合金的化学成分质量百分含量包括：La27～31%、 Si34～40%、Ca16～20%和Fe9.6～14.1%。

进一步，原料配比包括：质量百分含量为30%的稀土金属镧、质量百分 含量为63%的硅钙合金和质量百分含量为7%的废钢；或者，质量百分含量为 32%的稀土金属镧、质量百分含量为60%的硅钙合金和质量百分含量为8%的 废钢；或者，质量百分含量为30%的稀土金属镧、质量百分含量为65%的硅 钙合金和质量百分含量为5%的废钢；或者，质量百分含量为32%的稀土金属 镧、质量百分含量为58%的硅钙合金和质量百分含量为10%的废钢；或者， 质量百分含量为30%的稀土金属镧、质量百分含量为65%的硅钙合金和质量 百分含量为5%的废钢。

进一步，所述高稀土镧硅钙铁合金的化学成分的质量百分含量包括：La 27.26%、Si38.90%、Ca19.42%和Fe11.7%；或者，La30.28%、Si35.64%、 Ca16.85%和Fe13.2%；或者，La28.86%、Si39.12%、Ca17.84%和Fe12.6%； 或者，La31.00%、Si34.00%、Ca16.00%和Fe18.1%；或者，La27.00%、Si 40.00%、Ca20.00%和Fe12.3%。

进一步：所述稀土金属镧中La质量百分含量≥99%。

进一步：所述硅钙合金中Si质量百分含量为50～65%，Ca质量百分含 量为24～31%。

进一步：所述废钢的块度为50～100mm。

进一步，所述熔炼包括：将按所述高稀土镧硅钙铁合金化学成分配料的 原料，依次以一定加入顺序加入中频感应炉内，加热到1500～1600℃，使所 述原料熔化，搅拌3～5min，使稀土金属镧均匀分布，去除浮渣。

进一步，所述加入顺序依次为：废钢、硅钙合金和稀土金属镧；加入稀 土金属镧前，加氯化物系保护渣，作为冶炼的覆盖剂。

进一步，所述氯化物系保护渣的化学成分的质量百分含量包括：CaCl₂29.6%～32.8%、SiO₂14.4%～16.4%、CaO32.6%～34.5%和CaF₂16.1%～21.4%。

进一步，所述氯化物系保护渣的化学成分的质量百分含量包括：CaCl₂31.4%、SiO₂15.4%、CaO33.6%和CaF₂18.6%；或者，CaCl₂29.8%、SiO₂14.6%、 CaO32.8%和CaF₂21.2%；或者，CaCl₂32.6%、SiO₂16.2%、CaO34.3%和 CaF₂16.3%；或者，CaCl₂29.6%、SiO₂14.4%、CaO34.5%和CaF₂21.4%；或 者，CaCl₂32.8%、SiO₂16.4%、CaO32.6%和CaF₂16.1%。

本发明的技术效果如下：

1、本发明的生产方法得到的高稀土镧硅钙铁合金的化学成分均匀稳定， 合金中稀土镧收得率达90%以上，塑韧性较高。

2、本发明的生产方法的工艺简短、投资少、成本低、见效快、易操作、 无污染和元素回收率高等特点。

具体实施方式

本发明按照配料、熔炼、浇注、破碎和包装的步骤生产高稀土镧硅钙铁 合金。

制备高稀土镧硅钙铁合金的原料包括：稀土金属镧、硅钙合金和废钢。 其中，稀土金属镧中La质量百分含量≥99%。硅钙合金中Si质量百分含量为 50～65%，Ca质量百分含量为24～31%。废钢的块度为50～100mm。废钢表 面干净无油污。上述原料按照高稀土镧硅钙铁合金的化学成分的质量百分含 量配料。高稀土镧硅钙铁合金的化学成分的质量百分含量为：La27～31%、 Si34～40%、Ca16～20%和Fe9.6～14.1%，其余为杂质。因此，上述原料的 质量百分含量配比为：稀土金属镧为30%～32%、硅钙合金为58%～65%和废 钢为5%～10%。高稀土镧硅钙铁合金的原料成本为：稀土金属镧80000元/吨、 硅钙合金10000元/吨和废钢2000元/吨。稀土合金成本每吨价格50000元(含 税)，是混合稀土包芯线的20%。因此，采用本发明的原料，成本较低。

原料的配料成分如表1所示。将配料后的原料，依次以一定加入顺序加 入中频感应炉内，加热到1500～1600℃，使原料熔化，搅拌3～5min，使稀土 金属镧均匀分布在钢中，去除浮渣。原料加入顺序为：废钢、硅钙合金和稀 土金属镧。加入稀土金属镧前，加氯化物系保护渣，作为冶炼的覆盖剂。该 氯化物系保护渣的化学成分依据保护渣物化性能的要求，合适的熔点和粘度 等因素来确定。氯化物系保护渣的化学成分的质量百分含量包括：CaCl₂29.6%～32.8%、SiO₂14.4%～16.4%、CaO32.6%～34.5%和CaF₂16.1%～21.4%， 其余为杂质。各实施例所用氯化物系保护渣的具体化学成分如表2所示。合 金熔化后，在其液面加入保护渣，可以形成均匀的保护膜，有效阻止加入稀 土后发生氧化反应，提高稀土收得率。浇注后产品的化学成分如表3所示。

表1各实施例所用原料的配料成分（质量百分含量wt%）

表2各实施例所用氯化物系保护渣的化学成分（质量百分含量wt%）

表3各实施例的化学成分（质量百分含量wt%）

熔炼后，把合金倒入锭盘中浇注。倒入合金锭盘中的合金冷却后，将其 破碎到合适粒度（5-30mm）得到最终产品，按用户需求进行密封包装。表4 是各实施例的合金产品的稀土收得率。

表4各实施例的合金产品的稀土收得率

该方法生产的高稀土镧硅钙铁合金，成本低，稀土收得率高，可降低综 合成本2000元/吨，利润8000元/吨，按年产100吨产量计算，创造经济效益 800万元，对开发稀土钢产生积极推进作用。