[發明專利]一種用包鋼鋼渣制作的稀土復合微合金化合金及其應用

在審

• 申請號: 201610758813.6
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN107058859A
• 公開（公告）日: 2017-08-18
• 發明（設計）人: 劉海永;吳贊賢;楊毅;喬團結
• 申請（專利權）人: 劉海永;吳贊賢;楊毅
• 主分類號: C22C35/00
• 分類號: C22C35/00
• 代理公司: 包頭市專利事務所15101
• 代理人: 張少華

技術領域

本發明涉及一種用包鋼鋼渣制作的稀土復合微合金化合金及其應用，屬于冶金技術領域。

背景技術

鋼鐵微合金化是創新鋼鐵強國大門的鑰匙，是改變鋼鐵工業低潮的重要條件。國外工業國家的微合金化鋼占鋼材總量的30%，而我國不足5%。目前國內外用于微合金化鋼的微合金元素多為單一元素，如：Nb、 V、 Ti 等，也有用雙元素組合Re.Al或Nb –V，Nb-Ti 等形式；無論單元素還是雙元素組合在微合金化鋼的冶煉過程中加入，對鋼的強度、韌性及其它特殊性的提高都有局限性；且價格昂貴，目前進口的60Nb-Fe在 30萬元/噸左右。

包鋼鋼渣成分特殊，其中含有微量稀土和其它微合金化元素。包鋼鋼渣作為煉鋼的廢渣堆集如山，且每年還以300萬噸的速度增加。

發明內容

本發明的目的是提供一種用包鋼鋼渣為原料制作的稀土復合微合金化合金及其應用，該合金是多元復合的微合金化鋼的添加劑，在冶煉微合金化鋼的過程中加入，可以顯著地提高微合金化鋼的強度、韌性以及其它特殊性能。

本發明的技術方案如下：

合金的成分按重量百分比計：稀土（RE）1~3%、鈮（Nb）0.1~1.5%、釩（V ） 1~3%、鈦（Ti ）0.1~1.1%、余量為全鐵（Fe）及無法去除的雜質元素；其制作工藝是：選用包鋼鋼渣和五氧化二釩做原料，以焦粉做還原劑、石灰石粉做礦化劑，通過冶還工藝制得。

所述包鋼鋼渣是含有稀土（RE）、鈮（Nb）和鈦（Ti ）元素的鋼渣。

本發明的稀土復合微合金化合金的用途是：用于微合金化鋼的冶煉。

本發明的優點是：本發明的合金作為多元復合的微合金化鋼的添加劑，在冶煉微合金化鋼的過程中加入，可以顯著地提高微合金化鋼的強度、韌性以及其它特殊性能；二次渣還可用做建材，解決了包鋼鋼渣作為煉鋼廢渣的堆集問題，變廢為寶。

具體實施方式

1.稀土復合微合金化合金的設計

根據包鋼煉鋼排出的含微量稀土和其它微量合金化元素廢渣的實際，并優選用煉制微合金鋼應用效果突出的單一微合金化元素-釩（V），設計稀土復合微合金化合金的重量百分比組分為：

稀土（RE） 鈮（Nb）釩（V ）鈦（Ti ）全鐵（Fe）及雜質元素

設計范圍：1~30.1~1.5 1~3 0.1~1.1余量

稀土復合微合金化合金的制法

選用包鋼含微量稀土和其它微量合金化元素的鋼渣和五氧化二釩做原料，以焦粉做還原劑，石灰石粉做礦化劑，通過冶還工藝制得本稀土復合微合金化合金。

以重量比計的投料比：

包鋼鋼渣：焦粉：石灰石粉=5：1：0.1 ；

五氧化二釩：焦粉=0.1：4 ；

冶還溫度：1450度（攝氏）；

冶還時間：1小時。

根據冶金熱力學和動力學：yAmOx+nxB=myA+xBnOy，式中：y是合金氧化物的數量，A是提取的合金元素，m是合金元素的原子量，O是氧，B是所用的還原劑， x是還原劑氧含量系數，nxB是還原劑的數量，myA是還原后的金屬量，xBnOy是還原后排出的非金屬氧化物。

結合金屬氧化物還原度的大小：

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

包鋼鋼渣的化學組成為：（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，還有K、 N和F、 S、 P等。V是以 V₂O₅加入的。

具體取爐料（鋼渣）總量×金屬氧化物含量×還原系數，以C還原，300克鋼渣測算如下：

(1)Fe元素總量（TFe+FeO）

300g ×0.14 × 0.95=39.9 g [Fe]

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