[发明专利]稀土铁合金的制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土铁合金的制备方法，包括：非自耗阴极电解制备稀土铁中间合金；在电解槽内装入电解质，以石墨碳素板作为阳极，钨或钼材料作为阴极，钨钼阴极下方的坩埚作为接收器；在氟化稀土和氟化锂熔盐电解质体系中，以氧化稀土、铁为原料，通入直流电电解，在接收器内收得稀土铁中间合金；以稀土铁中间合金和铁为原料放入坩埚内，在中频感应炉内采用熔兑法对稀土铁中间合金进行进一步冶炼，得到稀土铁合金。本发明得到的稀土铁合金成分均一稳定、杂质元素含量低，密度和熔点接近于钢的密度和熔点，易于加入钢中；稀土铁合金可根本解决稀土在钢中的有效加入问题，能够准确控制钢中稀土的含量。

技术领域

本发明涉及一种稀土铁合金的生产技术，具体说，涉及一种采用非自耗阴极电解及中频炉成分调控双联法的稀土铁合金的制备方法。

背景技术

目前，钢铁是第一大金属结构材料，被广泛应用于建筑、能源、运输、航空航天等领域。稀土在钢中的应用及其研究也得到了迅猛发展，稀土加入钢水中可起脱硫、脱氧、改变夹杂物形态等作用，可提高钢材的塑性、冲压性能、耐磨性能以及焊接性能。各种稀土钢如汽车用稀土钢板、模具钢、钢轨等得到了十分广泛应用。

在稀土钢生产过程中稀土的加入方法一直是科研工作这研究的重点，现有加入方法包括喂丝法、包芯线、稀土铁中间合金等多种形式，目前效果比较明显的是稀土铁中间合金加入法。制备稀土铁中间合金工艺技术主要有以下几类：

(1)混溶法。

混溶法也称作对掺法，主要利用电弧炉或中频感应炉，将稀土金属和铁混溶制得合金。该方法为目前普遍采用的方法，其工艺技术简单，能够制得多元中间合金或应用合金，但是也存在不足：1)稀土金属在铁液中容易局部浓度过高，产生偏析；2)该方法采用的原料为稀土金属，尤其对中重稀土金属而言，制备工艺复杂，成本较高；3)熔炼温度较高，由于以稀土金属和纯铁为原料，熔炼温度要求高。

(2)熔盐电解法。

熔盐电解法制备稀土铁中间合金主要是采用铁自耗阴极法。如中国专利CN1827860公开了一种熔盐电解生产镝铁合金工艺及设备，提出在高温条件下，熔解在氟化物溶体中的氧化镝发生电离，在直流电场作用下，镝离子在铁阴极表面析出，还原成金属镝，镝与铁合金化形成镝铁合金。这种方法生产成本低、工艺简单，但是也存在以下缺陷：合金中稀土、铁配分波动大，难控制，配分误差高达3％-5％，影响产品一致性。

稀土钢生产中普遍采用氧化镁坩埚，根据文献《真空感应熔炼碳脱氧研究》(钢铁，2003年第38卷第6期，P275-278)研究表明，利用氧化镁坩埚冶炼稀土铁合金过程中会增加合金中氧含量，影响其加入到钢中的稀土收率及起到的效果。另外利用氧化镁、氧化铝或氧化钙坩埚冶炼稀土金属及合金过程中，稀土金属会与坩埚发生反应，给合金增加了杂质。可见，紧紧通过原料的精选来达到控制杂质含量的目的显然是不够的，冶炼过程中坩埚的选用也是一个重要的环节。

但是，混溶法、熔盐电解法制备的稀土铁合金中氧含量比较高，加入钢包中后，生成的夹杂物易产生水口堵塞问题，影响正常出钢。混溶法、熔盐电解法制取稀土铁合金时，不能够实现稀土元素的精准控制。目前使用的坩埚在冶炼稀土金属及其合金还是会带入杂质。

发明内容

本发明所解决的技术问题是提供一种稀土铁合金的制备方法，采用非自耗阴极电解及中频炉成分调控双联法制备，得到的稀土铁合金成分均一稳定、杂质元素含量低，密度和熔点接近于钢的密度和熔点，易于加入钢中，能够根本解决稀土在钢中的有效加入问题，准确控制钢中稀土的含量，降低钢中应用稀土的成本。

技术方案如下：

一种稀土铁合金的制备方法，包括：