专利名称：稀土耐候钢的稀土加入量优化控制方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金领域，涉及合金钢领域。
背景技术：
稀土在钢铁和金属材料中的作用日益被人们所关注，并广为应用。稀土加入钢中，具有如下作用(1)净化钢液，稀土加入钢中易形成低熔点的大颗粒的含稀土的复合夹杂物，这类夹杂物与钢液的比表面张力差别较大，易于上浮排出。(2)稀土为活性元素，易偏聚于晶界，能改变碳化物和非金属夹杂特的属性、形貌、敉量、大小和分布，例如使A10为基的脆性氧化夹杂变成细小的、均匀的塑性夹杂。从而提高材料的塑韧性。(3)微合金化作用，即固溶作用，固溶的稀土能细化晶粒，净化晶界，不仅能提高材料的强韧性，而且还能提高材料的耐蚀性能。尽管稀土在钢中和金属材料中具有如此优越的作用，也绝非稀土的加入量越多越好。由于稀土(RE)是，氧化性极强的活性元素，加入量过多，钢液中特别是钢液表面易形成过多的氧化物，使钢液变稠，不利于出钢，为此为了出钢顺利，势必提高钢液温度，钢液温度过高，又造成对炉壁或钢包耐火材料的侵蚀，其结果一是耐火材料损耗大，提高了成本，二是部分耐火材料被侵蚀后，进入钢液中，造成对钢液的二次污染，直接影响钢液，乃至钢材的质量。反之，稀土加入量过少，则不能充分发挥稀土在钢中的作用。因此，合适的或最佳的稀土加入量一直是人们所关注的问题。另外由于稀土元素本身具有极强的化学活性，较准确地控制材料中的稀土含量也是含稀土钢和金属材料推广应用中至关重要例关键技术。正因为稀土的加入量不易控制，各钢铁企业及其用户无法以正常标准，按钢中或材料中稀土含量来制定含稀土钢或其它材料的牌号，只规定钢中或材料中稀土的加入量，国际间学术界在论述稀土钢中各种性能与稀土含量的关系时，所述的稀土含量也是稀土加入量。在这种情况下，研究稀土钢中稀土含量的优化控制就具有重要的实际意义。目前，稀土耐候钢已在船舶、铁路、运输车辆、港口建设和房屋建筑中广为应用，为此本发明对稀土耐候钢中稀土含量的优化控制作了如下应用研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能较准控制钢中稀土含量的稀土耐候钢的稀土加入量优化控制方法。针对上述目的，发明研究了稀土耐候钢生产过程中各种冶金因素、冶金工艺参敉对稀土加入钢液中后对稀土有效回收率的影响，得出了稀土加入量的优化控制方法，以便选择合适的冶金工艺参敉，达到稀土有效的准确的回收，充分发挥稀土对钢的净化、变性夹杂和微合金化作用，在提钢材 韧性的同时，提耐蚀性能。
研究表明，本发明稀土耐候钢的稀土加入量优化控制方法如下(1)在稀土元素加入之前，钢液中的氧、硫含量必须控制在如下范围；全氧5-50PPm，硫0.0001-0.015wt％(2)对应的稀土加入量为0.010-0.030wt％(3)在稀土加入前和加入后的整个冶金过程中，必须对钢液实施保护，防止暴露氧化，如采用保护浇注，中间包及结晶器加合适的复盖剂和保护渣。
采用上述措施，稀土(RE)的有效回收率达60-90％，同时，还可使稀土耐候钢中RE/S比值控制在合适的1.8-6范围，在该范围内，能有效地改变硫化物的形貌、尺寸和分布，变长条硫化物为粒状的弥散的硫化物。另外，随着钢中稀土总量和固溶量的增加，钢的强韧性和耐蚀性，也随之提高。
与现有技术相比，本发明具有如下优点
(1)显著提高稀土在耐候钢中稳定和有效的回收率，可达60-90％，能较准确的保证钢中所需的稀土总量和固溶量，从而能稳定地提高耐候钢的强韧性和耐蚀性，满足用户的使用要求。
(2)由于稀土有效回收率的提高(比现有的方法高出30-80％)，可降低吨钢的稀土消耗量，节约成本。
图1为极化电阻Rp与钢中稀土总量和固溶稀土量的关系曲线图。图中纵座标为极化电阻Rp(欧姆)，横座标为稀土总量和固溶稀土量(wt％)。
图2为腐蚀电流Io与稀土总量和固溶稀土量的关系曲线图。图中纵座标为腐蚀电流Io，横座标为稀土总量和固溶稀土量(wt％)。
具体实施例方式
实施例根据本发明所述的稀土耐候钢的稀土含量优化控制方法冶炼了4炉钢，另外还冶炼4炉采用常规的普通方法控制稀土含量钢号，8炉稀土耐候钢的化学成分和稀土加入量如表1所示。8炉钢均用连续浇注，本发明4炉钢在连铸前，对钢液中的氧、硫含量控制在合适的范围中，连铸时中间包及结晶器加合适的复盖剂和连铸保护渣。本发明4炉钢在连铸前钢液中的氧、硫含量列入表2中。连铸坯轧制成材。首先测试两种稀土含量控制方法所得钢中的稀土总量和固溶稀土量，由此得出两种方法的稀土回收率，其结果如表3所示。表3中还列出了钢中稀土RE与硫S的比值RE/S与夹杂物形貌的变质程度对比值。另外，对发明实例钢进行了抗腐蚀性能试验，测量了极化电阻Rp和腐蚀电流Io，得出了极化电阻RP和腐蚀电流I0分别与钢中稀土总量和固溶稀土量的关系曲线，如图1和图2所示。由图看出，采用发明方法所生产的钢，其腐蚀性能随钢中的稀土总量和固溶稀土量的增加增加而提高。
表1 实施例稀土耐候钢及对比例的化学成分(wt％)
表2 实施例稀土加入前钢液中氧硫含量
表3 实施例钢中稀土总量、固溶稀土量、稀土回收率以及/S比值和夹杂物形貌变化程度
权利要求
1.一种稀土耐候钢的稀土加入量优化控制方法，其特征在于(1)在稀土元素加入之前，钢液中的氧、硫含量必须控制在如下范围全氧5-50PPm，硫0.0001-0.015wt％；(2)对应的稀土加入量为0.010-0.030wt％；(3)在稀土加入前和加入后的整个冶金过程中，必须对钢液实施保护，防止暴露氧化，如如采用保护浇注，中间包及结晶器加合适的复盖剂和保护渣。
全文摘要
本发明属于钢铁冶金领域，涉及合金钢领域。本发明所述的稀土耐候钢的稀土含量优化控制方法，主要技术方案是在稀土元素加入之前，钢液中的氧、硫含量必须控制在如下范围全氧5－50PPm，硫0.0001－0.015wt％；对应的稀土加入量为0.010－0.030wt％；在稀土加入前和加入后的整个冶金过程中，必须对钢液实施保护，防止暴露氧化，如采用保护浇注，中间包及结晶器采用合适的覆盖剂和保护渣。采用本发明所述的方法，可显著提高稀土的有效回收率，提高稀土耐候钢的强韧性和耐腐蚀性能。
文档编号C22C33/00GK1475580SQ0315010
公开日2004年2月18日 申请日期2003年7月18日 优先权日2003年7月18日
发明者王龙妹, 岳丽杰, 朱京希, 朴秀玉, 刘浏 申请人:钢铁研究总院