浅谈S30815稀土铈元素收得率的影响因素

徐涛 马红军 舒美良

摘 要：通过生产试验，研究影响稀土元素收得率的各种因素。在生产试验过程中，不断的进行数据分析和操作工艺改进，找到了影响S30815稀土铈元素收得率的关键因素，并最终使S30815稀土铈元素收得率稳定控制在接近30%的水平。

关键词：脱氧；稀土；铈元素；氩气搅拌；收得率

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

0 序言

安徽富凯特材有限公司（简称富凯特材）是一家专业生产不锈钢的高新技术企业。不锈钢属于中高合金钢，为改善钢铁材料的热加工性能，通常会向钢水中添加一定量的稀土。利用稀土的强活泼性达到深度脱氧脱氢，净化钢水的目的。利用稀土改变夹杂物形态，提高钢的热塑性和疲劳性能。在有着以往添加稀土生产经验的基础上，2014年以来，公司着力研究生产耐热奥氏体不锈钢S30815。由于该牌号钢种对铈（Ce）元素有着含量的要求，因此如何提高并稳定控制铈元素收得率，成为生产研究的关键。

1 工艺流程简介

返回料+合金→30吨电炉→30吨AOD→30吨LF→稀土合金化→软吹搅拌→浇注成锭。

2 试生产情况

此次生产的S30815为耐热奥氏体不锈钢，其化学成分见表1。

公司使用的稀土为镧铈稀土，其化学成分见表2。

由于稀土密度远远小于钢水密度，因此稀土添加通常采用压入法、喂丝法。我公司采用压入法添加稀土。经过长期生产经验积累，发明了一种稀土添加桶，已取得实用新型专利。通过添加桶，快速添加稀土至钢包钢水内，添加时间为LF还原处理终了。按照此种工艺前后共试生产5炉，生产数据及铈元素收得率情况。

试生产的炉次铈元素整体收得率很低，平均收得率仅为12.23%，最低收得率为9.68%，最高收得率为15.30%，炉与炉之间收得率存在较大差别。

3 数据分析及工艺改进

3.1 影响稀土收得率的因素

a、钢水脱氧程度不够。稀土是由极其活泼的元素组成的，钢水脱氧程度不够，含氧量高会直接造成稀土氧化，降低稀土收得率。通过检查工艺操作记录，发现所有生产炉次均按照操作工艺要求操作。AOD精炼采用双渣法，预还原炉渣扒除干净，出钢硫磺含量质量分数均小于0.002%，还原炉渣碱度大于2.3，且采用纯铝进行深脱氧，纯铝加入量达到3kg/t。不存在还原不彻底的情况。同时为进一步验证钢水脱氧情况，分别将FK1511-017 、FK1604-012两炉稀土处理前的钢样送第三方检验氧含量。检验结果为两炉钢水氧含量分别为35ppm和32ppm。排除了钢水脱氧程度不够造成稀土铈元素收得率低的因素。

b、钢水过程中二次氧化。钢水过程中二次氧化是指脱氧完成的钢水在后续生产环节由于接触空气或者氧化性强的材料造成钢水氧含量上升。通过对生产过程的详细研究，归纳出可能造成钢水二次氧化的环节发生在稀土添加过程、吹氩搅拌过程、浇注过程以及钢包氧化。

由数据分析得知，影响稀土收得率的关键在插稀土环节，插稀土之后，稀土铈元素收得率仅为15%左右。软吹过程铈含量下降0.001%-0.002%，浇注过程铈含量下降0.006%-0.007%，可見软吹过程和浇注过程钢水铈含量下降并不多。由于钢包使用的是运转包并且钢包无结渣情况，因此可排除钢包氧化因素。

c、稀土成分波动。我公司稀土采购均来自同一供应商，进厂之前均抽样送第三方进行检验。稀土使用之前打磨掉表面氧化层，因此可排除稀土成分波动对收得率造成影响。

3.2 工艺改进内容

通过对生产环节的反复跟踪推敲，发现两项不利于稀土铈元素回收的因素：Ⅰ钢水温度高，为尽快降低温度，LF操作人员采用大压力氩气搅拌降温，过程钢水裸露，造成钢水二次氧化；Ⅱ插稀土过程中，氩气搅拌强度大，加上稀土与钢水剧烈反应，钢液面波动强烈，钢水突破炉渣表面，造成二次氧化。针对以上两点，公司技术部门改进了操作工艺：Ⅰ严格控制出钢温度，严禁使用氩气大压力搅拌降温；Ⅱ插稀土过程中，暂时关闭氩气搅拌，稀土插完之后开启氩气软吹，使稀土合金化。操作工艺改进后，生产的S30815生产数据及铈元素收得率情况。

操作工艺改进后生产的S30815稀土铈收得率比操作工艺改进之前提高近一倍，而且基本稳定在27%左右，实现了稀土铈含量的稳定控制。

4 结论

（1）通过对试生产操作和数据的总结，找到了我公司生产S30815影响稀土铈收得率的关键因素；

（2）通过改进操作工艺，控制出钢温度，调整氩气搅拌，将稀土铈元素收得率在试生产的原有基础上实现大幅提高，并做到稳定控制在接近30%的水平。

参考文献：

[1]宋斌等.稀土在钢中的应用[J].黑龙江冶金，2000（06）.

[2]王勇，郭志文等.钢包精炼炉微合金化过程稀土元素回收率研究[J].山西冶金，2015（04）.