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：通過生產試驗，研究影響稀土元素收得率的各種因素。在生產試驗過程中，不斷的進行數據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鍵因素，并最終使S30815稀土鈰元素收得率穩定控制在接近30%的水平。

關鍵詞：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）是一家專業生產不銹鋼的高新技術企業。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，提高鋼的熱塑性和疲勞性能。在有著以往添加稀土生產經驗的基礎上，2014年以來，公司著力研究生產耐熱奧氏體不銹鋼S30815。由于該牌號鋼種對鈰（Ce）元素有著含量的要求，因此如何提高并穩定控制鈰元素收得率，成為生產研究的關鍵。

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 試生產情況

此次生產的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。經過長期生產經驗積累，發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，添加時間為LF還原處理終了。按照此種工藝前后共試生產5爐，生產數據及鈰元素收得率情況。

試生產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 數據分析及工藝改進

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，發現所有生產爐次均按照操作工藝要求操作。AOD精煉采用雙渣法，預還原爐渣扒除干凈，出鋼硫磺含量質量分數均小于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生產環節由于接觸空氣或者氧化性強的材料造成鋼水氧含量上升。通過對生產過程的詳細研究，歸納出可能造成鋼水二次氧化的環節發生在稀土添加過程、吹氬攪拌過程、澆注過程以及鋼包氧化。

由數據分析得知，影響稀土收得率的關鍵在插稀土環節，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包并且鋼包無結渣情況，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 工藝改進內容

通過對生產環節的反復跟蹤推敲，發現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，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，生產的S30815生產數據及鈰元素收得率情況。

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

4 結論

（1）通過對試生產操作和數據的總結，找到了我公司生產S30815影響稀土鈰收得率的關鍵因素；

（2）通過改進操作工藝，控制出鋼溫度，調整氬氣攪拌，將稀土鈰元素收得率在試生產的原有基礎上實現大幅提高，并做到穩定控制在接近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）.