CN103205532A - 一种稀土在钢中的加入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种稀土在钢中的加入方法，其特征是：将钢水中的全氧重量与钢水重量比控制在20×10-6以下，将钢水中的氮重量与钢水重量比控制在40×10-6~70×10-6之间，将稀土在精炼VD炉后的工位加入，加入量控制在0.002~0.005%（重量百分含量）的范围内。其优点在于：在洁净度较高的钢中加入较少量的稀土，既避免了稀土氧化物的生成，又提高了产品的性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种稀土在钢中的加入方法，属于冶金工业生产的炼钢领域。
背景技术
据《武汉科技大学学报》2010年第4期的“高速重轨矫正圈用9Cr2MoRE钢的开发研究”报道，武钢在9Cr2Mo钢的开发过程中，加入的稀土量达到0.05%、0.10%和0.15%。
据《中国稀土学报》2005年第5期的“稀土、铌对重轨钢铸、轧态组织与性能的影响”报道，BNbRE钢中的稀土含量达到了0.02-0.03%。
据《过程工程学报》2006年第1期的“稀土对重轨钢冲击韧度的影响作用机制”报道，在重轨钢中稀土加入量为0.01%。
据《钢铁钒钛》2004年第1期的“X52高频直缝焊管热影响区裂纹原因分析”报道，X52钢中所含有的稀土量为0.024%，但钢中产生了大量的稀土硫化物和稀土硫氧化物。
据《稀土》2008年第5期的“钢中大尺寸稀土夹杂物的金相和透射电镜观察分析”报道，在5CrNiMo钢中稀土含量达到0.032%，钢中出现了大尺寸的稀土夹杂物。
据《炼钢》2003年第5期的“稀土钢连铸喂丝工艺存在的问题及对策”介绍，在连铸中间包和结晶器喂丝，生成的稀土氧化物使中间包覆盖剂、结晶器保护渣的使用性能发生变化，稀土夹杂物容易导致水口堵塞、结瘤。
由此可见，稀土在钢中的加入量达到一定程度，就会出现稀土夹杂物，因此稀土加入量并不是越多越好。另外，选择加入稀土的工位也十分重要，应避免给生产带来不利影响。
由以上分析可见，稀土元素本身还原性强，容易与钢中的氧、硫等元素结合形成夹杂物，因此稀土元素应加入到较洁净的钢中；另外，稀土元素在钢中容易偏聚在铁原子晶界，这一性质与硼元素类似，因此加入量不宜太多。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过控制稀土元素的加入量和选择合适的加入工位来达到避免稀土氧化物的生成，提高钢产品的性能的稀土在钢中的加入方法。
本发明的技术方案如下：
将钢水中的全氧重量与钢水重量比控制在20×10-6以下，将钢水中的氮重量与钢水重量比控制在40×10-6~70×10-6之间，将稀土在精炼VD炉后的工位加入，加入量控制在0.002~0.005%（重量百分含量）的范围内。
本发明的优点在于：在洁净度较高的钢中加入较少量的稀土，既避免了稀土氧化物的生成，又提高了产品的性能。
具体实施方式
以U71Mn重轨钢为例，共进行6炉钢的对比试验（其中3炉钢含稀土元素，3炉钢不含稀土元素），表1为进行试验的钢水熔炼成分，由表1可见，钢水中的全氧重量与钢水重量比都在20×10-6以下且6炉钢较为接近，钢水中的氮重量与钢水重量比都在55×10-6~60×10-6之间，且6炉钢较为接近。表2为U71Mn钢的常规力学性能检测结果，由表2可见，钢轨是否含稀土对常规力学性能影响不明显。
表1 对比试验的U71Mn钢成分，w%
| 试验号 | C | Si | Mn | P | S | O | N | RE |
| 1# | 0.68 | 0.22 | 1.19 | 0.015 | 0.006 | 0.0016 | 0.0058 | |
| 2# | 0.69 | 0.24 | 1.27 | 0.017 | 0.005 | 0.0018 | 0.0058 | |
| 3# | 0.69 | 0.27 | 1.23 | 0.014 | 0.008 | 0.0015 | 0.0057 | |
| 4# | 0.68 | 0.21 | 1.21 | 0.018 | 0.004 | 0.0015 | 0.0055 | 0.0036 |
| 5# | 0.68 | 0.25 | 1.25 | 0.017 | 0.005 | 0.0017 | 0.0060 | 0.0028 |
| 6# | 0.69 | 0.29 | 1.27 | 0.018 | 0.007 | 0.0017 | 0.0056 | 0.0039 |
| 标准 | 0.66-0.76 | 0.15-0.35 | 1.10-1.40 | ≤0.030 | ≤0.030 |
表2 U71Mn钢的常规力学性能检测结果
| 试验号 | 抗拉强度，MPa | 伸长率，% |
| 1# | 930 | 11.2 |
| 2# | 935 | 11.5 |
| 3# | 950 | 11.0 |
| 4# | 640 | 11.5 |
| 5# | 935 | 11.8 |
| 6# | 935 | 11.2 |
| 标准 | ≥880 | ≥9 |
表3 U71Mn钢轨的断裂韧性（-20℃下）检测结果
| 试验号 | 最小值，Mpa m1/2 | 平均值，Mpa m1/2 |
| 1# | 33.9 | 35.8 |
| 2# | 33.7 | 36.2 |
| 3# | 33.7 | 35.9 |
| 4# | 39.1 | 42.5 |
| 5# | 38.9 | 43.1 |
| 6# | 39.5 | 42.9 |
| 标准 | ≥26 | ≥29 |
由表3可见，含稀土的U71Mn钢轨在-20℃下检测得到的断裂韧性值无论是最小值还是平均值都比不含稀土的钢轨断裂韧性值有明显提高，这对钢轨的使用安全性有重要意义。
Claims (1)
1.一种稀土在钢中的加入方法，其特征是：将钢水中的全氧重量与钢水重量比控制在20×10-6以下，将钢水中的氮重量与钢水重量比控制在40×10-6~70×10-6之间，将稀土在精炼VD炉后的工位加入，加入量控制在0.002~0.005%（重量百分含量）的范围内。
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