稀土元素在钢中加入方法的对比分析

2015-02-24袁志亮王拓陈立杰郝松涛

金属加工(热加工) 2015年13期

■袁志亮，王拓，陈立杰，郝松涛

稀土元素在钢中加入方法的对比分析

■袁志亮，王拓，陈立杰，郝松涛

稀土元素（RE）包括17个元素，其性质都很类似，熔点低，密度大，与氧、硫、氮等元素有很好的亲和力。稀土是非常有用的材料，对钢的性能有着极其微妙的作用，稀土处理之后的钢种其性能非常优良，稀土处理现已成为提高钢种各项性能，改善内部结构的有效方法，因此应用稀土处理具有重要意义。

1. 稀土在钢中的作用

稀土处理可以脱氧、脱硫、微合金化，也能改变稀土夹杂物的变形能力。尤其是在一定程度上对脆性的Al2O3起变性作用，可改善大部分钢种的疲劳性能。

稀土元素像Ca、Ti、Zr、Mg、Be一样，是硫化物最有效的变形剂。在钢中加入适量的RE能使氧化物和硫化物夹杂物变成细小分散的球状夹杂物，从而消除MnS等夹杂的危害性。在生产实践中，硫在钢中以FeS、MnS形式存在，当钢中Mn高时，MnS的形成倾向就高。虽然其熔点较高，能避免热脆的产生，但MnS在加工变形时能沿着加工方向延伸成带状，钢的塑性、韧性，及疲劳强度显著降低，因此钢中必须加入RE进行变性处理。

稀土在钢中的作用主要有净化、变质及合金化。随着氧硫含量控制技术的发展，传统的净化钢液和变质作用日益减弱，代之而起的更完善的洁净化技术和合金化作用。

2. 稀土加入的有效方法

稀土加入方法有许多，目前主要有两种，散料加入和喂丝法。

稀土按一定速度喂入钢包，稀土线穿过覆盖层进入钢包与钢中的氧、硫发生反应，生成稀土氧化物和稀土硫化物，从而控制夹杂物形态，同时有部分稀土还可起到微合金化的作用。两者相比，喂线法稀土的利用率高，效果更好，其收得率可达90%以上。因此在钢包中喂入稀土丝，对钢液特别是对低硫钢进行硫化物形态控制是特别有效的方法。

钢包喂线需满足的条件：钢液脱氧充分；使用碱性包；氩气搅拌；使用稀土钢专业覆盖剂。

3. 试验数据

包钢精炼炉稀土加入方式及回收率对比见附表。

由表中数据可见，稀土喂丝处理要远优良于块状加入。

4. 结语

众所周知，传统的稀土处理比较粗犷，并由于其加入到渣中后，大部分稀土在渣中无谓的烧损，参与了渣的反应，只有少数稀土真正地起到作用，所以其利用率非常低。因此取而代之的喂丝操作极大地改善和促进了稀土在钢中的作用，能把稀土深度送入钢液，使其完全熔入钢中进行反应，方法十分有效，利用率非常高，是值得积极推广的一种方法。