淺談S30815稀土鈰元素收得率的影響因素

徐濤 馬紅軍 舒美良

摘 要：通過生產(chǎn)試驗，研究影響稀土元素收得率的各種因素。在生產(chǎn)試驗過程中，不斷的進行數(shù)據(jù)分析和操作工藝改進，找到了影響S30815稀土鈰元素收得率的關(guān)鍵因素，并最終使S30815稀土鈰元素收得率穩(wěn)定控制在接近30%的水平。

關(guān)鍵詞：脫氧；稀土；鈰元素；氬氣攪拌；收得率

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.11.030

0 序言

安徽富凱特材有限公司（簡稱富凱特材）是一家專業(yè)生產(chǎn)不銹鋼的高新技術(shù)企業(yè)。不銹鋼屬于中高合金鋼，為改善鋼鐵材料的熱加工性能，通常會向鋼水中添加一定量的稀土。利用稀土的強活潑性達到深度脫氧脫氫，凈化鋼水的目的。利用稀土改變夾雜物形態(tài)，提高鋼的熱塑性和疲勞性能。在有著以往添加稀土生產(chǎn)經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，2014年以來，公司著力研究生產(chǎn)耐熱奧氏體不銹鋼S30815。由于該牌號鋼種對鈰（Ce）元素有著含量的要求，因此如何提高并穩(wěn)定控制鈰元素收得率，成為生產(chǎn)研究的關(guān)鍵。

1 工藝流程簡介

返回料+合金→30噸電爐→30噸AOD→30噸LF→稀土合金化→軟吹攪拌→澆注成錠。

2 試生產(chǎn)情況

此次生產(chǎn)的S30815為耐熱奧氏體不銹鋼，其化學成分見表1。

公司使用的稀土為鑭鈰稀土，其化學成分見表2。

由于稀土密度遠遠小于鋼水密度，因此稀土添加通常采用壓入法、喂絲法。我公司采用壓入法添加稀土。經(jīng)過長期生產(chǎn)經(jīng)驗積累，發(fā)明了一種稀土添加桶，已取得實用新型專利。通過添加桶，快速添加稀土至鋼包鋼水內(nèi)，添加時間為LF還原處理終了。按照此種工藝前后共試生產(chǎn)5爐，生產(chǎn)數(shù)據(jù)及鈰元素收得率情況。

試生產(chǎn)的爐次鈰元素整體收得率很低，平均收得率僅為12.23%，最低收得率為9.68%，最高收得率為15.30%，爐與爐之間收得率存在較大差別。

3 數(shù)據(jù)分析及工藝改進

3.1 影響稀土收得率的因素

a、鋼水脫氧程度不夠。稀土是由極其活潑的元素組成的，鋼水脫氧程度不夠，含氧量高會直接造成稀土氧化，降低稀土收得率。通過檢查工藝操作記錄，發(fā)現(xiàn)所有生產(chǎn)爐次均按照操作工藝要求操作。AOD精煉采用雙渣法，預(yù)還原爐渣扒除干凈，出鋼硫磺含量質(zhì)量分數(shù)均小于0.002%，還原爐渣堿度大于2.3，且采用純鋁進行深脫氧，純鋁加入量達到3kg/t。不存在還原不徹底的情況。同時為進一步驗證鋼水脫氧情況，分別將FK1511-017 、FK1604-012兩爐稀土處理前的鋼樣送第三方檢驗氧含量。檢驗結(jié)果為兩爐鋼水氧含量分別為35ppm和32ppm。排除了鋼水脫氧程度不夠造成稀土鈰元素收得率低的因素。

b、鋼水過程中二次氧化。鋼水過程中二次氧化是指脫氧完成的鋼水在后續(xù)生產(chǎn)環(huán)節(jié)由于接觸空氣或者氧化性強的材料造成鋼水氧含量上升。通過對生產(chǎn)過程的詳細研究，歸納出可能造成鋼水二次氧化的環(huán)節(jié)發(fā)生在稀土添加過程、吹氬攪拌過程、澆注過程以及鋼包氧化。

由數(shù)據(jù)分析得知，影響稀土收得率的關(guān)鍵在插稀土環(huán)節(jié)，插稀土之后，稀土鈰元素收得率僅為15%左右。軟吹過程鈰含量下降0.001%-0.002%，澆注過程鈰含量下降0.006%-0.007%，可見軟吹過程和澆注過程鋼水鈰含量下降并不多。由于鋼包使用的是運轉(zhuǎn)包并且鋼包無結(jié)渣情況，因此可排除鋼包氧化因素。

c、稀土成分波動。我公司稀土采購均來自同一供應(yīng)商，進廠之前均抽樣送第三方進行檢驗。稀土使用之前打磨掉表面氧化層，因此可排除稀土成分波動對收得率造成影響。

3.2 工藝改進內(nèi)容

通過對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的反復(fù)跟蹤推敲，發(fā)現(xiàn)兩項不利于稀土鈰元素回收的因素：Ⅰ鋼水溫度高，為盡快降低溫度，LF操作人員采用大壓力氬氣攪拌降溫，過程鋼水裸露，造成鋼水二次氧化；Ⅱ插稀土過程中，氬氣攪拌強度大，加上稀土與鋼水劇烈反應(yīng)，鋼液面波動強烈，鋼水突破爐渣表面，造成二次氧化。針對以上兩點，公司技術(shù)部門改進了操作工藝：Ⅰ嚴格控制出鋼溫度，嚴禁使用氬氣大壓力攪拌降溫；Ⅱ插稀土過程中，暫時關(guān)閉氬氣攪拌，稀土插完之后開啟氬氣軟吹，使稀土合金化。操作工藝改進后，生產(chǎn)的S30815生產(chǎn)數(shù)據(jù)及鈰元素收得率情況。

操作工藝改進后生產(chǎn)的S30815稀土鈰收得率比操作工藝改進之前提高近一倍，而且基本穩(wěn)定在27%左右，實現(xiàn)了稀土鈰含量的穩(wěn)定控制。

4 結(jié)論

（1）通過對試生產(chǎn)操作和數(shù)據(jù)的總結(jié)，找到了我公司生產(chǎn)S30815影響稀土鈰收得率的關(guān)鍵因素；

（2）通過改進操作工藝，控制出鋼溫度，調(diào)整氬氣攪拌，將稀土鈰元素收得率在試生產(chǎn)的原有基礎(chǔ)上實現(xiàn)大幅提高，并做到穩(wěn)定控制在接近30%的水平。

參考文獻：

[1]宋斌等.稀土在鋼中的應(yīng)用[J].黑龍江冶金，2000（06）.

[2]王勇，郭志文等.鋼包精煉爐微合金化過程稀土元素回收率研究[J].山西冶金，2015（04）.