稀土对连铸10MnNbRE钢中夹杂物的影响

本文研究了在连铸结晶器内加入混合稀土金属丝,控制钢中夹杂物形态和特性的作用规律。采用这种稀土加入方法能明显改善钢的综合机械性能,尤其是低温冲击韧性和弯曲塑性。稀土元素与钢中氧、硫作用生成稀土夹物,消除了沿轧制方向延伸的硫化锰夹杂的有害影响。在大型连铸板坯中稀土加入量以RE/S=1.8～2.5为宜,稀土添加量过多,将会产生夹杂物聚集,使钢的性能下降。     

连铸板坯中间包喂稀土丝工艺试验研究

通过化学分析、硫印试验、金相观察及冲击试验,分析了中间包喂稀土连铸坯中夹杂物形态、分布,并测定了连铸坯横断面上的冲击韧性.研究表明中间包喂稀土的连铸坯中,稀土分布均匀,夹杂物球化效果好、分布均匀;冲击韧性明显高于未喂稀土的连铸坯,尤其是克服了未喂稀土连铸坯内弧侧四分之一范围冲击韧性的大幅降低的问题.     

稀土加入时机对重轨钢成分及夹杂物影响

针对重轨钢“BOF→LF→VD→CC”生产工艺中不同时机添加稀土的效果进行工业试验研究，通过对不同工序加入稀土的重轨钢铸坯进行取样，对样品的稀土含量及夹杂物尺寸、数密度、形貌等进行分析。结果表明：VD后加稀土生产的铸坯中稀土收得率为11.73%,高于LF后加稀土生产的铸坯中稀土收得率2.83%。结合全流程氧含量分析结果，表明稀土加入钢中后就参与脱氧反应，反应产物上浮去除；稀土的加入可有效降低钢中夹杂物尺寸，相较于不加稀土的重轨钢，LF后加稀土和VD后加稀土生产的稀土重轨钢铸坯样品中，夹杂物长度平均值分别由9.28μm降低至7.91、1.42μm,平均宽度由5.71μm降低至4.81、2.27μm;稀土的加入可降低夹杂物评级，对A类、B类、D类夹杂物评级降低效果明显，其中VD后加稀土生产的重轨钢铸坯样品夹杂物评级更优。通过不同工序加入稀土试验对比发现，VD后加稀土的工艺更能提高重轨钢夹杂物变质的能力。SEM及EDS分析结果表明，稀土主要存在于硅钙镁铝系夹杂物中，并使硅钙镁铝系夹杂物由水滴形变为球形，表面发生硫的富集；对硫化锰夹杂分析结果表明，VD后加稀土工艺可使钢中硫化锰与硅钙镁铝系夹杂...     

结晶器喂稀土丝工艺及其在A36钢中的应用

通过连铸结晶器喂稀土丝的工艺试验，研究稀土在钢中的分布及其对钢中夹杂物形态的变性作用，并利用结晶器喂稀土丝工艺，成功开发出A36高强度船板钢。     

不同喂入位置条件下稀土在连铸板坯中分布及其对性能影响

通过化学分析、金相观察及冲击试验,分析了结晶器喂稀土及中间包喂稀土的连铸坯中夹杂物形态、分布,并测试了横断面上的冲击韧性.研究表明与结晶器喂稀土相比,中间包喂稀土的连铸坯中,稀土及夹杂物分布更均匀,夹杂物球化效果更好、尺寸更小、总数更少;冲击韧性明显高于未喂稀土,尤其是克服了连铸坯内弧侧四分之一范围冲击韧性的大幅降低的缺陷.因此,中间包喂稀土比结晶器喂稀土具有更大的优越性.     

开发结晶器喂稀土丝方法扩大稀土处理钢品种

本文总结了武钢第二炼钢厂开发的板坯连铸结晶器喂稀土丝方法的研究。试验结果表明:结晶器喂稀土丝工艺是可行的,这种稀土加入方法避免了钢包或中间包水口结瘤的缺点,稀土回收率达80％左右,并在钢中分布基本均匀;钢中添加稀土有利于促进钢液的凝固,改善铸坯凝固组织,使等轴晶率提高10～15％,钢中夹杂物偏析线得到明显改善;钢中添加稀土后,有效地改善了铸坯中夹杂物的形态、大小及分布,致使钢材的塑性、韧性及各向异性得到明显改善。     

混合稀土金属丝、棒材的热挤压加工

混合稀土金属丝、棒材主要用作炼钢时添加剂。用稀土金属处理的钢液,可以改变钢中夹杂物的种类、形态、大小和分布。混合稀土金属丝(Φ3.2～Φ8.0mm)主要用于中注管、钢包、连铸结晶器喂丝;混合稀土金属棒(Φ8.0～Φ20mm)主要用于钢锭模内吊挂。中注管、钢包、连铸结晶器喂丝要求稀土丝几何尺寸精确,表面质量好,无夹杂氧化缺陷,丝     

包钢稀土钢的进展及技术方向分析

采用铁水脱硫-复吹转炉-LF精炼-VD脱气/RH处理-CC连铸工艺,加入稀土后收得率与钢种、硫氧含量波动不密切,与工艺类型相关性强。不同钢种,稀土对钢中夹杂物的变性作用不同,但加稀土后,钢中夹杂物尺寸减小,更加弥散化分布,并由此提升疲劳性能与冲击性能。加入稀土通过推迟上贝氏体的形成和抑制焊接过程中奥氏体晶粒的长大,改善钢板的焊接性能。     

钢锭模内吊挂稀土棒的加入方法

钢锭模内用石墨渣保护浇注、吊挂稀土金属棒的加入方法,是根据稀土元素的化学活性,将稀土金属加入到没有炼钢炉渣、没有耐火材料、没有空气供氧的钢液中,完全避免了水口结瘤、汤道堵塞事故,并能显著降低钢中氧含量,消除低倍稀土夹杂物孔洞缺陷;提高稀土回收率达65～85％。钢中稀土分布比较均匀;可使钢中长条状的硫化锰夹杂物转变为20μm以下的细小球状稀土夹杂物。这一加入方法能稳定稀土在钢中的优良作用。     

中间包喂稀土消除连铸坯内弧侧卷渣缺陷原因研究

通过硫印试验、金相观察及冲击试验,比较了未喂稀土、结晶器喂稀土及中间包加稀土连铸坯内弧侧四分之一处夹杂物形态及分布及连铸坯横断面上的冲击韧性,发现结晶器喂稀土的连铸坯内弧侧卷渣缺陷形态及分布与未喂稀土的相近,冲击韧性变化也相同,而中间包加稀土基本消除了内弧侧四分之一处的卷渣缺陷,冲击韧性明显提高;并分析了中间包加稀土消除内弧侧卷渣原因.     

钢锭模内吊挂稀土棒的加入方法

钢锭模内采用石墨渣保护浇注、吊挂稀土金属棒的加入方法,是根据稀土元素的化学活性,科学地将稀土金属加入到没有炼钢炉渣、没有耐火材料、没有空气供氧的钢液中。完全避免了水口结瘤、汤道堵塞现象;能显著降低钢中氨含量,消除低倍稀土夹杂物孔洞缺陷;稳定提高稀土回收率达65～85％;钢中稀土分布比较均匀;可使钢中长条状的硫化锰夹杂物转变为20微米以下的细小球状稀土夹杂物。这一加入方法,能稳定稀土在钢中的优良作用。     

25MnBM履带板用钢非金属夹杂物控制工艺研究

采用50 t电弧炉短流程生产25MnBM履带板用钢。研究了钢中TiN夹杂物的控制工艺及稀土对25MnBM钢中非金属夹杂物的影响。通过降低钢中氮含量至70×10^-6以下及优化连铸工艺,TiN夹杂物的数量及尺寸得到了大幅度的改善。通过添加稀土,研究稀土对25MnBM履带板用钢非金属夹杂物的影响,试验结果表明:按0.20～0.25 kg/t_钢加入稀土后,可使非金属夹杂物总面积减小,最大夹杂物尺寸和夹杂物平均尺寸减小,对钢起到了较好的净化作用。     

稀土对含铜锡铁素体不锈钢中非金属夹杂物的影响

为定量研究稀土元素对含铜锡铁素体不锈钢中变质夹杂物、净化钢液的作用,基于FactSage热力学软件最小吉布斯自由能原理,模拟计算不同稀土添加量条件下钢中夹杂物转变规律。同时,结合实验室小坩埚热模拟试验发现,随着稀土质量分数的增加,含锡铜铁素体不锈钢中Al_2O_3夹杂变质成硬度较低的CeAlO_3,MnS夹杂逐渐转变成CeS。钢中夹杂物逐渐转变为球状的稀土类夹杂,夹杂物尺寸为1~3μm,同时钢中夹杂物总量有所下降。当钢中稀土质量分数增加到0.057%时,CeAlO_3进一步转化成Ce_2O_3,钢中MnS也完全转变成CeS。然而,夹杂物尺寸、数量有所增加,反而使钢液进一步被污染。因此,从夹杂物控制角度考虑,试验钢中稀土最优添加量为0.035%。     

稀土加入方法及添加量对合金結构鋼夹杂物的影响

用模内吊挂法对3吨钢锭加入不同量的稀土金属棒,从相当于钢锭上、中、下部的坯料取样,观测分析结果表明,在钢中氧含量约40PPM,硫含量约0.025％的情况下,残留于钢中的稀土基本上以夹杂物状态存在;以稀土改变MnS形态后,继续增加钢中稀土残留量,将增加钢中夹杂物含量,损害钢的纯净度;在这种小型钢锭的凝固过程中,稀土夹杂物也有显著的沉降和聚集现象;这种稀土加入方法适用于以控制夹杂物形态为主要目的的场合。     

稀土元素对高铝钢夹杂物的影响

高铝钢中铝含量比较高,由于铝有很高的亲和力,主要用于钢中脱氧,使钢中产生Al_2O_3夹杂,对钢的质量产生不利影响。分析研究了CaO处理Al_2O_3非金属夹杂技术。在一定理论基础上,可采用向钢中添加稀土元素可有效去除钢中夹杂物。通过分析钢中添加稀土和不添加稀土夹杂物尺寸、形貌变化。对夹杂物进行比较之后可得,钢中添加适量稀土可以提高钢的性能。     

稀土铈对夹杂物特征的影响

通过试验冶炼稀土钢,采用扫描电镜与能谱仪,结合热力学计算分析稀土钢中夹杂物的成分以及形貌、尺寸分布等特征,研究稀土钢中夹杂物成分演变机理和稀土添加量对夹杂物特征的影响规律,从而实现稀土钢中夹杂物的精确控制。研究结果表明:在1 873 K时,稀土钢中CeAlO_3和Ce_2O_2S夹杂物最为稳定。稀土钢中铈质量分数为0.015%时,冶炼过程中CeAlO_3+Ce_xS_y夹杂物逐渐转变为Ce_2O_3,且夹杂物中Al_2O_3质量分数和Ce_xS_y质量分数降低。稀土钢中铈质量分数为0.028%时,夹杂物主要为Ce_2O_2S。冶炼初期稀土氧化物较多,随着钢液中溶解氧质量分数的降低,过剩的稀土Ce与硫结合,使得稀土硫化物逐渐增多。增加钢液中的铈含量,CeAlO_3夹杂物减少,Ce_2O_2S增多。将铈含量从0.015%增加到0.028%时,夹杂物平均尺寸由2.83μm降低为2.66μm。     

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程.实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS＋硅铝酸盐夹杂转变为La₂O₂S＋LaAlO₃＋MnS＋硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体＋贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除,MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.      

稀土元素对高铝钢夹杂物的影响

高铝钢中铝含量比较高,由于铝有很高的亲和力,主要用于钢中脱氧,使钢中产生Al₂O₃夹杂,对钢的质量产生不利影响。分析研究了CaO处理Al₂O₃非金属夹杂技术。在一定理论基础上,可采用向钢中添加稀土元素可有效去除钢中夹杂物。通过分析钢中添加稀土和不添加稀土夹杂物尺寸、形貌变化。对夹杂物进行比较之后可得,钢中添加适量稀土可以提高钢的性能。     

Ce-La合金化处理对取向硅钢夹杂物特征的影响

 为了研究稀土处理对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助FE-SEM/EDS和图像分析软件分析了稀土处理前后热轧取向硅钢夹杂物的成分、形貌、尺寸和数量并解明了影响机理。研究结果表明,未添加稀土的试验钢中,典型的夹杂物为形貌不规则的MnS-AlN复合夹杂物以及片状或条状的AlN夹杂物;添加稀土后,夹杂物则以球状或椭球状的CeS-LaS、CeS-LaS-AlN、Ce₂O₂S-La₂O₂S复合夹杂物和AlN夹杂物为主。稀土处理有效改善了夹杂物形貌,特别是大尺寸氮硫化物的形貌特征,未检测到MnS类夹杂物。尽管加入较多的稀土后夹杂物数量增加,大于5 μm夹杂物的平均尺寸增大量明显(增大0.89 μm),但整体夹杂物的平均尺寸仅增大了0.40 μm。由于稀土的脱硫作用,且稀土硫化物与AlN晶格常数差异大,钢中氮硫化物的数量密度和面积分数降低。稀土降低了AlN在钢中的平衡溶度积,使AlN夹杂物提前析出,导致AlN夹杂物数量增多,且先析出的AlN出现一定程度的长大。稀土对MnS在凝固前沿的析出有抑制作用,有利于热轧和常化过程析出更多用作抑制剂的MnS和AlN。在充分脱氧的取向硅钢中适当降低钢中酸溶铝含量,调整稀土在钢中的用量,在不增加钢中大尺寸夹杂物含量的前提下,发挥MnS、AlN抑制剂作用和Ce-La合金化作用。此外,通过稀土处理控制钢中夹杂物形貌特征,将有望达到改善钢的热轧组织和轧制加工性能的目的。     

稀土在液态和固态钢中的行为

稀土元素在钢中的应用国内早在50年代就已尝试。随着科学技术的发展,研讨稀土在液态和固态钢中的行为问题日趋迫切。为此,我们曾在5～10吨电炉上研究稀土元素在炉内和炉外(钢包内)以及浇注过程中同氧的化学反应;同时用放射性同位素 C_e~(141)来测定稀土在固态钢中的物相分配、夹杂物形成过程、夹杂物在钢锭中的分布以及夹杂物的成份等。这些试验,企图摸清稀土在液态和固态钢中行为的规律,以便服务于生产。