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稀土元素在熔煉鋼中的應用

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Issuing time:2016-08-24 14:15

1.稀土處理的意義

    稀土元素(RE)包括17個元素,其性質都很類似,熔點低密度大,與氧硫氮等元素有很好的親和力。稀土是非常有用的材料,對鋼的性能有著極其微妙的作用,稀土處理之后的鋼種其性能非常優良,因此稀土處理現已成為提高鋼種各項性能,改善內部結構的有效方法,所以我們應很好的使用它。
 
2.稀土在鋼中的作用

  稀土處理可以脫氧,脫硫,微合金化也能改變稀土夾雜物的變形能力。尤其是在一定程度上對脆性的Al2O3起變性作用,可改善大部分鋼種的疲勞性能。

  稀土元素像Ca、Ti、Zr、Mg、Be一樣,它是硫化物最有效的變形劑。在鋼中加入適量的RE能使氧化物和硫化物夾雜物變成細小分散的球狀夾雜物從而消除MnS等夾雜的危害性。在生產實踐中,硫在鋼中以FeS、MnS形式存在,當鋼中Mn高時,MnS的形成傾向就高。雖然其熔點較高能避免熱脆的產生,但MnS在加工變形時能沿著加工方向延伸成帶狀,鋼的塑性,韌性,及疲勞強度顯著降低,因此鋼中加入RE進行變形處理比較必須的。

  稀土在鋼中的作用主要有凈化,變質和合金化。隨著氧硫含量逐漸控制,傳統的凈化鋼水和變質作用日益減弱,代之而起的更完善的潔凈化技術和合金化作用。

3.稀土處理的原理

  稀土加入后會產生如下反應:

  2〔RE〕+3〔O〕=RE2O3

  2〔RE〕+3〔S〕=RE2O3

  2〔RE〕+2〔O〕+〔S〕=RE2O2S

  由此可見稀土元素是很強的脫氧劑,也是很強的脫硫劑。

4.稀土加入有效方法

  稀土加入方法有許多,目前主要有兩種,散料加入和喂絲法。

  稀土按一定速度喂入鋼包,稀土線穿過覆蓋層進入鋼包與鋼中的氧,硫發生反應,生成稀土氧化物和稀土硫化物,從而控制夾雜物形態,同時有部分稀土還可起到微合金化的作用。比較起來喂線法稀土的利用率較好,效果更好。其收得率最高可達95% 以上。因此在鋼包中喂入稀土絲,對鋼液特別是對低硫鋼進行硫化物形態控制是特別有效的方法

鋼包喂線需滿足的條件:

  (1)鋼液脫氧充分。

      (2)使用堿性包。

      (3)氬氣攪拌。

  (4)使用稀土鋼專業覆蓋劑。

5. 試驗數據

        包鋼精煉爐稀土加入方式及回收率對比見附表。

      稀土元素在熔煉鋼中的應用
  由上表可見,稀土喂絲處理要遠優于塊狀加入。
 
6.結語

  眾所周知,傳統的稀土處理比較粗獷,并由于其加入到渣中,大部分稀土在渣中無謂地燒損,參與了渣的反應,只有少數稀土真正地起到作用,所以其回收率非常低。因此,取而代之的喂絲操作極大地改善和促進了稀土在鋼中的作用,能把稀土深度送入鑄造鋼液使其完全熔入鋼中進行反應,方法十分有效。回收率相應的也高,是值得積極推廣的一種方法。

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