稀土在鋼中的應用

詳細內容: 分類：稀土知識新聞價格; 發佈於：2013-01-23, 週三 18:18; 作者 HJF; 點擊數：1785

稀土在鋼中的應用有近30年的歷史，經過對稀土金屬在鋼中作用規律和機理的研究，搞清楚了稀土在鋼中的作用；通過添加工藝方法的實驗研究，掌握了稀土加入的工藝條件、添加稀土金屬的品種和加入量。至八十年代末期，稀土在鋼中的應用已沒有技術方面的障礙。我國稀土鋼產量從1985年的11萬噸增長到1997年的近60萬噸，品種80多個。僅武鋼一家，“八五”期間就生產了160萬噸稀土鋼，創造經濟效益3.2億元，社會效益18.3億元，節約外匯5000萬美元。

稀土加入鋼中，可起到去氧、脫硫、改變夾雜物形態等淨化和變質作用，在某些鋼中還能有微合金化的作用，稀土能夠提高鋼的抗氧化能力，高溫強度和塑性、疲勞壽命、耐腐蝕性及抗裂性等。

（一）稀土加入鋼中的主要作用

淨化作用：鋼中加入稀土，可以置換鋼中可能生成的硫化錳、氧化鋁和矽鋁酸鹽夾雜物中的氧與硫，形成稀土化合物。這些化合物中有部分從鋼液中上浮進入渣中，從而使鋼液中的夾雜物減少，鋼液得到淨化，這就是稀土對鋼的淨化作用。

細化組織：由於稀土在鋼中同夾雜物反應生成的稀土化合物熔點較高，在鋼液凝固前析出，這些細小的質點，可作為非均質形核中心，降低結晶過程的過冷度，因此，不但可以減少偏析還可細化鋼的凝固組織。

對夾雜物的形態控制：鋼中加入稀土後，硫化錳將被在高溫塑性變形能力較小的稀土氧化物或硫化物取代，這些化合物在軋製過程中不隨鋼一起變形，仍保持為球狀，它們對鋼的機械性能影響較小，所以鋼中加入稀土可以提高鋼的韌性，改善鋼的抗疲勞性能。

在耐大氣腐蝕鋼中加入稀土，使鋼的內鏽層緻密，而且與基體的結合力變強，不易脫離，可以阻止大氣中O2和H2O的擴散，從而降低了腐蝕速度，加稀土的鋼的耐腐蝕性比不加稀土的鋼提高0.3～2.4倍。在MnNb系低合金高強度鋼中加入稀土可以顯著改善鋼的冷彎性能、衝擊性能、低溫衝擊性和耐磨性，大大改善了鋼的加工性能並提高其使用壽命。在鐵路鋼軌中加入稀土，可顯著提高鋼軌的耐磨性、抗剝離性，經多年使用證明鋼軌壽命提高1.5倍。

（二）我國主要稀土鋼種

我國稀土處理鋼有80多個牌號，年生產總量60萬噸。但大量應用稀土的鋼種只有十幾種，主要鋼種包括銅磷系耐大氣腐蝕鋼、錳鈮系列低合金高強度鋼、X系管線鋼、鈮稀土重軌鋼，此外還有齒輪鋼、軸承鋼、彈簧鋼、模具鋼、工程機械用鋼、低碳微合金深沖鋼、不銹鋼和耐熱鋼等。耐蝕低合金鋼，經過稀土處理耐蝕率提高近10倍。用它製成的耐候貨車使用壽命提高1倍，返廠進行大修的週期由6年延長至10年。 1988年武鋼生產了18萬噸09CuPTiRE鋼，可製造車皮2萬輛，直接獲利潤4383萬元，噸鋼利潤為243元，節省車皮的維修費用1.7億元，而二次效益（用戶效益）為944元/噸鋼。

目前稀土鋼新品種的開發，取得了重大成績。包鋼、北京鋼鐵研究總院、鐵道部科研院聯合研製的稀土鈮重軌，耐磨壽命比U74、U71Mn重軌提高50%以上，1997年通過了冶金部和鐵道部的聯合鑒定，成為我國重軌的主要升級換代產品。另外，經二年的鋪軌試驗，攀鋼和武鋼生產的加稀土的管線鋼，性能優異受到了石油部門的青睞。目前我國主要稀土鋼種用途及生產廠家見表1。

表1 我國主要稀土鋼種

序號	鋼號	用途	生產廠家
1	09CuPTi(RE)09CuTiRE	鐵路貨車、客車、橋樑	武漢鋼鐵公司;攀枝花鋼鐵公司
2	10CuP(RE)	建築、化工、橋樑、鋼結構、鋼門窗	上海鋼鐵一廠;上海鋼鐵研究所
3	06CuP(RE)	汽車、鐵路車箱、集裝箱	武漢鋼鐵公司
4	40MnNbRE	普通石油套管、液壓支架、千斤頂	包頭鋼鐵公司
5	30MnNbRE	抗H2S套管、抽油杆、高壓氣瓶	包頭鋼鐵公司
6	20REg	鍋爐用鋼管	包頭鋼鐵公司
7	20RE	普通流體管	包頭鋼鐵公司
8	18MnNb(RE)	建築結構Ⅱ級 螺紋鋼筋	包頭鋼鐵公司
9	16MnRE	造船及結構厚板、壓力容器、汽車板	武漢鋼鐵公司;鞍山鋼鐵公司
10	X60H	石油管線	武漢鋼鐵公司
11	X42、X52、X56、X60	管線管鋼	寶山鋼鐵公司
12	20－25－30TiBRE	齒輪鋼	大冶鋼鐵廠
13	55SiMnVBRE	彈簧鋼	大冶鋼鐵廠
14	H295	煤氣瓶用鋼	太原鋼鐵公司
15	BNbREPD3RE	鐵路鋼軌	包頭鋼鐵公司、鞍山鋼鐵公司、攀枝花鋼鐵公司

（三）鋼中加入稀土的主要方法

鋼中稀土加入方法以喂絲法為主，其次是稀土金屬棒吊掛法，包內加入稀土矽鐵合金法及包內喂入稀土矽鐵合金包芯線法。各廠因鋼種、澆鑄工藝和設備不同選擇合適的方法。

在稀土喂絲機的研製方面，包鋼稀土研究院和武鋼二煉鋼廠等單位取得了長足的進步。稀土絲、棒和稀土矽化物合金、稀土矽鐵包芯線產品較好地滿足了各鋼廠生產稀土鋼的需要。鋼中加稀土的設備不但投資少，而且還能獲得明顯的經濟效益和社會效益。以喂絲法為例，一台喂絲機僅5萬元，稀土加入量噸鋼費用不超過40元，而效果卻是事半功倍，能使鋼材的橫向衝擊韌性提高一倍，改善熱加工性能，從而提高成材率。

（四）稀土鋼的發展趨勢

最近國家冶金工業局制定了稀土在鋼冶煉中的應用近期目標和遠景規劃，預計到2000年稀土處理鋼產量將達到300萬噸，保守估計1999年全國各類稀土鋼產量將達到90～150萬噸，稀土應用量將達到500～850噸，將超過1998年的 1.3～2.3倍。1991～1997年稀土在鋼中消費量見表2。

表2 1991～1997年我國稀土在鋼中消費量（REO，噸）

年	1991	1992	1993	1994	1995	1996	1997
用量	566	710	750	300	300	350	372

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