[发明专利]一种用包钢钢渣制作的稀土复合微合金化合金及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种用包钢钢渣制作的稀土复合微合金化合金及其应用，属于冶金技术领域。

背景技术

钢铁微合金化是创新钢铁强国大门的钥匙，是改变钢铁工业低潮的重要条件。国外工业国家的微合金化钢占钢材总量的30%，而我国不足5%。目前国内外用于微合金化钢的微合金元素多为单一元素，如：Nb、 V、 Ti 等，也有用双元素组合Re.Al或Nb –V，Nb-Ti 等形式；无论单元素还是双元素组合在微合金化钢的冶炼过程中加入，对钢的强度、韧性及其它特殊性的提高都有局限性；且价格昂贵，目前进口的60Nb-Fe在 30万元/吨左右。

包钢钢渣成分特殊，其中含有微量稀土和其它微合金化元素。包钢钢渣作为炼钢的废渣堆集如山，且每年还以300万吨的速度增加。

发明内容

本发明的目的是提供一种用包钢钢渣为原料制作的稀土复合微合金化合金及其应用，该合金是多元复合的微合金化钢的添加剂，在冶炼微合金化钢的过程中加入，可以显著地提高微合金化钢的强度、韧性以及其它特殊性能。

本发明的技术方案如下：

合金的成分按重量百分比计：稀土（RE）1~3%、铌（Nb）0.1~1.5%、钒（V ） 1~3%、钛（Ti ）0.1~1.1%、余量为全铁（Fe）及无法去除的杂质元素；其制作工艺是：选用包钢钢渣和五氧化二钒做原料，以焦粉做还原剂、石灰石粉做矿化剂，通过冶还工艺制得。

所述包钢钢渣是含有稀土（RE）、铌（Nb）和钛（Ti ）元素的钢渣。

本发明的稀土复合微合金化合金的用途是：用于微合金化钢的冶炼。

本发明的优点是：本发明的合金作为多元复合的微合金化钢的添加剂，在冶炼微合金化钢的过程中加入，可以显著地提高微合金化钢的强度、韧性以及其它特殊性能；二次渣还可用做建材，解决了包钢钢渣作为炼钢废渣的堆集问题，变废为宝。

具体实施方式

1.稀土复合微合金化合金的设计

根据包钢炼钢排出的含微量稀土和其它微量合金化元素废渣的实际，并优选用炼制微合金钢应用效果突出的单一微合金化元素-钒（V），设计稀土复合微合金化合金的重量百分比组分为：

稀土（RE） 铌（Nb）钒（V ）钛（Ti ）全铁（Fe）及杂质元素

设计范围：1~30.1~1.5 1~3 0.1~1.1余量

稀土复合微合金化合金的制法

选用包钢含微量稀土和其它微量合金化元素的钢渣和五氧化二钒做原料，以焦粉做还原剂，石灰石粉做矿化剂，通过冶还工艺制得本稀土复合微合金化合金。

以重量比计的投料比：

包钢钢渣：焦粉：石灰石粉=5：1：0.1 ；

五氧化二釩：焦粉=0.1：4 ；

冶还温度：1450度（摄氏）；

冶还时间：1小时。

根据冶金热力学和动力学：yAmOx+nxB=myA+xBnOy，式中：y是合金氧化物的数量，A是提取的合金元素，m是合金元素的原子量，O是氧，B是所用的还原剂， x是还原剂氧含量系数，nxB是还原剂的数量，myA是还原后的金属量，xBnOy是还原后排出的非金属氧化物。

结合金属氧化物还原度的大小：

还原度最小的（难还原）CaO、 MgO、 Al₂O₃；其次是TiO₂、 Nb₂O₅、 SiO₂、 REO；最好还原的是V₂O₅、 FeO、 P₂O₅等。

包钢钢渣的化学组成为：（wt%）TFe 14.03、FeO 20.9 、REO 0.17、 Nb₂O₅ 0.123、 TiO₂ 1.02 、SiO₂ 10.32、 CaO35.09、 MgO 7.99、Al₂O₃ 7.89，还有K、 N和F、 S、 P等。V是以 V₂O₅加入的。

具体取炉料（钢渣）总量×金属氧化物含量×还原系数，以C还原，300克钢渣测算如下：

(1)Fe元素总量（TFe+FeO）

300g ×0.14 × 0.95=39.9 g [Fe]

300g × 0.20 ×0.778 ×o.95=44.35 g [ Fe]