本發(fā)明涉及鋼鐵冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種含稀土元素的耐腐蝕螺紋鋼冶煉方法。
背景技術(shù)：
：螺紋鋼是重要的建筑材料，廣泛應(yīng)用于房屋、橋梁、道路等土建工程建設(shè)，是現(xiàn)代建筑的核心材料之一。目前，鋼筋銹蝕是影響鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)耐久性的主要因素之一，也是重大工程過(guò)早失效和提前退出服役的重要原因，尤其在海洋等特定環(huán)境及動(dòng)載與靜載多場(chǎng)因素的耦合作用下，必將導(dǎo)致鋼筋銹蝕加劇，因此，從20世紀(jì)50年代開始，國(guó)外即開始進(jìn)行耐腐蝕螺紋鋼的研究，其核心思想是通過(guò)在鋼中加入cr、ni、cu、p、mo、sn、ti、nb、w、v、re等合金元素，使鋼產(chǎn)生致密的內(nèi)銹層，降低腐蝕速度，從而提高鋼筋本身的耐腐蝕能力，公開號(hào)為cn104018091a的發(fā)明專利和公開號(hào)為cn104372246a的發(fā)明專利均介紹了這方面的研究工作。對(duì)于耐蝕螺紋鋼筋中多數(shù)的合金元素，均可以在鋼水充分脫氧的情況下在直接加入，收得率均較高，但對(duì)于其中的稀土元素此過(guò)程則復(fù)雜得多。影響鋼耐蝕性的稀土元素在鋼中以固溶態(tài)存在，其能夠提高鋼基體的極化電阻和自腐蝕電位，因此能夠提高鋼基體的耐蝕性，但并不是所有進(jìn)入鋼液的稀土元素均以固溶態(tài)存在。由于一般螺紋鋼冶煉采用si、mn脫氧工藝，而稀土元素與氧的親和力要遠(yuǎn)大于si、mn，因此稀土元素進(jìn)入鋼液后會(huì)進(jìn)一步與鋼水中的氧反應(yīng)；同時(shí)，目前一般螺紋鋼中的硫含量在0.01％左右，而與稀土元素相平衡的鋼水硫含量在0.0050％以下，因此稀土元素進(jìn)入鋼液后還會(huì)進(jìn)一步與鋼水中的硫反應(yīng)；另外，稀土元素還會(huì)對(duì)鋼水中的夾雜物進(jìn)行變性處理。綜合起來(lái)看，稀土元素進(jìn)入鋼液后首先會(huì)與鋼水中的氧、硫、夾雜物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成稀土氧化物、稀土硫化物以及稀土氧硫化物，剩余的稀土元素才以固溶形式存在。表1稀土化合物的熔點(diǎn)及密度這些稀土化合物熔點(diǎn)較高，密度與鋼液接近，很難從鋼液中排除，一方面會(huì)影響鋼水的潔凈度，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成連鑄水口蓄流，同時(shí)還會(huì)降低稀土元素收得率，最終影響螺紋鋼的力學(xué)性能和耐蝕性能。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種含稀土元素的耐腐蝕螺紋鋼冶煉方法，降低稀土粉劑與鋼水的反應(yīng)時(shí)間，減少稀土化合物的總量，可使溶解后沒(méi)來(lái)得及反應(yīng)的稀土粉劑直接固溶在鋼基體中，增加了固溶態(tài)稀土元素的收得率，提高鋼基體的耐腐蝕能力。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種含稀土元素的耐腐蝕螺紋鋼冶煉方法，具體方法如下：1)稀土塊體材料的制備：利用轉(zhuǎn)鼓混合機(jī)將稀土粉劑與鐵粉進(jìn)行機(jī)械混合，混合后稀土粉劑所占質(zhì)量百分含量為5％-20％，在混勻后的粉劑表面無(wú)明顯的稀土粉劑顆粒；將混勻后的粉劑進(jìn)行壓塊及燒結(jié)處理形成稀土塊體材料，經(jīng)燒結(jié)后，稀土粉劑被牢牢的包裹在鐵粉里面，且稀土塊體材料具有一定的強(qiáng)度和比重；2)利用電弧爐熔化廢鋼，當(dāng)廢鋼完全熔化后向鋼水中加入硅鐵和錳鐵合金對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧處理，保證鋼水溶解氧含量小于0.0040％，脫氧合金加入5-10min后按照要求加入除稀土元素以外的各種合金元素，使合金元素充分、均勻溶解到鋼水中；3)將稀土塊體材料加入到空鋼包中并向鋼包內(nèi)出鋼，保證出鋼過(guò)程鋼水帶渣量小于5kg/t鋼，此后開始進(jìn)行澆鑄，澆鑄過(guò)程采用保護(hù)澆鑄，鋼水經(jīng)中間包流入結(jié)晶器中，形成滿足要求的方坯；所述的稀土粉劑和鐵粉的粒度均不得大于0.5mm。所述的稀土塊體材料的壓塊處理采用萬(wàn)能壓力機(jī)，壓塊后的混合粉劑具有規(guī)則外形。所述的稀土塊體材料的燒結(jié)處理在氫氣保護(hù)高溫條件下進(jìn)行，燒結(jié)溫度1100℃-1300℃，燒結(jié)時(shí)間20-30min。上述步驟2)中向鋼水中加入脫氧劑時(shí)鋼水溫度不低于1600℃。上述步驟2)中出鋼結(jié)束至澆鑄開始的時(shí)間間隔不大于10min。與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：傳統(tǒng)含稀土元素的耐蝕螺紋鋼筋冶煉過(guò)程中，一般在鋼包精煉過(guò)程完成稀土元素及其它合金元素的合金化過(guò)程，這樣勢(shì)必造成稀土元素進(jìn)一步與鋼水中的氧、硫等元素反應(yīng)，形成高熔點(diǎn)的稀土化合物，不僅影響鋼水的潔凈度，還會(huì)降低固溶態(tài)稀土量，從而降低螺紋鋼筋的力學(xué)性能和耐腐蝕性能。本發(fā)明提供的一種含稀土元素的耐蝕螺紋鋼筋冶煉方法，將稀土粉劑與鐵粉混合、壓塊及燒結(jié)形成稀土塊體材料，稀土粉劑被牢牢包裹在鐵粉中，在鋼水澆鑄之前將其加入鋼水中，在鋼水由鋼包流入中間包再流入結(jié)晶器的過(guò)程中完成稀土粉劑的溶解、均勻化，降低了稀土粉劑與鋼水的反應(yīng)時(shí)間，減少了稀土化合物的總量，同時(shí)溶解后沒(méi)來(lái)得及反應(yīng)的稀土粉劑直接固溶在鋼基體中，增加了固溶態(tài)稀土元素的收得率，提高了鋼基體的耐腐蝕能力。附圖說(shuō)明圖1為常規(guī)工藝與本發(fā)明稀土夾雜形態(tài)對(duì)比圖。圖中：(a)為常規(guī)工藝，(b)為本發(fā)明。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)一步說(shuō)明：一種含稀土元素的耐腐蝕螺紋鋼冶煉方法，具體方法如下：1)稀土塊體材料的制備：利用轉(zhuǎn)鼓混合機(jī)將稀土粉劑與鐵粉進(jìn)行機(jī)械混合，混合后稀土粉劑所占質(zhì)量百分含量為5％-20％，在混勻后的粉劑表面無(wú)明顯的稀土粉劑顆粒；將混勻后的粉劑進(jìn)行壓塊及燒結(jié)處理形成稀土塊體材料，經(jīng)燒結(jié)后，稀土粉劑被牢牢的包裹在鐵粉里面，且稀土塊體材料具有一定的強(qiáng)度和比重；2)利用電弧爐熔化廢鋼，當(dāng)廢鋼完全熔化后向鋼水中加入硅鐵和錳鐵合金對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧處理，保證鋼水溶解氧含量小于0.0040％，脫氧合金加入5-10min后按照要求加入除稀土元素以外的各種合金元素，使合金元素充分、均勻溶解到鋼水中；3)將稀土塊體材料加入到空鋼包中并向鋼包內(nèi)出鋼，保證出鋼過(guò)程鋼水帶渣量小于5kg/t鋼，此后開始進(jìn)行澆鑄，澆鑄過(guò)程采用保護(hù)澆鑄，鋼水經(jīng)中間包流入結(jié)晶器中，形成滿足要求的方坯；所述的稀土粉劑和鐵粉的粒度均不得大于0.5mm。所述的稀土塊體材料的壓塊處理采用萬(wàn)能壓力機(jī)，壓塊后的混合粉劑具有規(guī)則外形。所述的稀土塊體材料的燒結(jié)處理在氫氣保護(hù)高溫條件下進(jìn)行，燒結(jié)溫度1100℃-1300℃，燒結(jié)時(shí)間20-30min。上述步驟2)中向鋼水中加入脫氧劑時(shí)鋼水溫度不低于1600℃。上述步驟2)中出鋼結(jié)束至澆鑄開始的時(shí)間間隔不大于10min。實(shí)施例1：螺紋鋼筋的化學(xué)成分如表2：表2螺紋鋼成分，％csimnpscrmovre0.030.52.3<0.01<0.018.52.20.040.02具體步驟：1)稀土塊體原料的制備：利用轉(zhuǎn)鼓混合機(jī)將粒度小于0.5mm的稀土粉和霧化鐵粉進(jìn)行混合，稀土粉劑中全量稀土含量為98％，其中ce含量為97.32％，la含量0.28％，其余為雜質(zhì)。鐵粉中鐵含量為99％，其余為雜質(zhì)?；旌虾笙⊥练蹌┑馁|(zhì)量百分含量為15％。利用萬(wàn)能壓力機(jī)對(duì)混合粉劑進(jìn)行壓塊，然后在氫氣保護(hù)高溫?zé)Y(jié)爐內(nèi)進(jìn)行燒結(jié)處理，燒結(jié)溫度1200℃，燒結(jié)時(shí)間25min。形成稀土塊體材料。2)利用電弧爐融化7t廢鋼，廢鋼中碳含量小于0.0050％、磷含量小于0.0080％、硫含量小于0.0060％。廢鋼完全熔化后升溫至1610℃，此后加入220kg低碳錳鐵(錳含量80％、碳含量0.2％，其余為雜質(zhì))和50kg硅鐵(硅含量76％，其余為雜質(zhì))對(duì)鋼水進(jìn)行脫氧，脫氧后鋼水溶解氧含量為0.0021％，脫氧合金加入7min后加入963kg低碳鉻鐵(鉻含量65％、碳含量0.2％，其余為雜質(zhì))、255kg鉬鐵(鉬含量62％、其余為雜質(zhì))、5.7kg釩鐵(釩含量51％、其余為雜質(zhì))。3)在空鋼包中加入11.2kg稀土塊體材料，當(dāng)電弧爐內(nèi)的鋼水溫度為1590℃時(shí)出鋼，出鋼過(guò)程鋼水帶渣量30kg，出鋼結(jié)束5min后開始進(jìn)行鋼水澆鑄，經(jīng)方坯連鑄機(jī)澆鑄成符合要求的鑄坯。此工藝與常規(guī)工藝(在電弧爐內(nèi)直接加入稀土合金)相比，鋼水潔凈度顯著提高，利用掃描電鏡對(duì)鑄坯中稀土夾雜進(jìn)行分析，本工藝中大顆粒稀土夾雜明顯減少，具體如圖1所示。同時(shí)本工藝稀土元素收得率也得到較大提升(見(jiàn)表3)，固溶態(tài)稀土量更高。表3常規(guī)工藝與本發(fā)明稀土元素收得率對(duì)比當(dāng)前第1頁(yè)12