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高效稀土精炼剂开发及应用

发布时间:2020-10-31 17:14:07 浏览:1496次

髙效稀土精炼剂是国内冶炼专家在数十年探索基础上,与国内有关科研机构合作,针对感应电炉的特点,结合国内资源状况,研究出集排渣,脱氧,脱硫于一体的重大科技成果,是诸多合金元素和多种活性矿物质复合而成的产品,该精炼剂熔点低,聚合能力强,对硫化物夹杂、氮化物夹杂,特别是SiO2、Al2O3夹杂具有很强的吸附能力。显著提高钢水质量,改善产品机械性能及铸造工艺性能。
一、稀土精炼剂机理。
       不锈钢、合金钢、特殊钢中含有较高的Cr、Ni、MO及Nb、Ti等高熔点的合金元素,熔解后合金级易产生氧化物、硫化物及硅酸盐等夹杂物,使钢液粘稠,钢中夹杂物难于上浮.由于这些夹杂物的熔点普遍都高于现有的炼钢温度,使其无法被熔解清除,钢件成型后内部及表面更易出现诸多缺陷,导致钢的夹杂物超标,品质下降,对钢的力学性能及强度,特别是对韧性影响较大。
        本公司所研发的稀土精炼剂是针对上述问题所设计的,其使用简便,经众多厂家使用证明,使用后能有效降低生产成本,大幅度提高产品质量,进一步净化钢液。
        钢液在常规脱氧之后,在炉内中又加入了一定数量的稀土精合金进行强化脱氧脱硫,而且它们还具有进一步除气(H2、N2、O2)功能,这样便大大净化了钢液,从而使钢内在质量和表面质量显著提高,特别是钢的腐蚀和抗氧性都有很大的提高,同时钢的塑性、韧性也大大改善。细化晶粒、强化晶界和金相功能。
          稀有元素和Ca等元素,在钢中生成高熔点的细小的弥散分布的产物。它们成为钢液早期结晶的晶核,使品粒细化;Mg存在于晶界处,可阻止p、pb等有害元素在晶界的偏聚;Ti能减少了晶界处碳化铬的生成,又能细化晶粒。从而提高了钢的强度和韧性,又改善了钢的耐腐蚀性。
         原有的Fe、Mn、Cr、Si和A1等元素形成的氧化物和硫化物等。被稀有元素和Ca的夹杂物取代,由于后者细小、分布均匀,既可改善钢耐腐蚀性,又可降低的各项异形(对板、带产品级为有利)。其中Ca的夹杂物,还可提高钢的易切削性能和抛光性能。

 

二、稀土精炼剂冶金特点及效果
       复合精炼剂以低熔点精炼剂为基础,加入强还原剂,如Ca、Al、Ba、Si、C等,使该材料具备脱氧和净化夹杂精炼功能,其冶金效果如下:
      1)在出钢过程加入时,由于钢水混冲搅拌作用,复合精炼剂中Ca、Al、Ba、Si、C等还原剂与钢中氧反应,达到钢液、钢渣脱氧的目的。
      2)复合精炼剂中基渣配制在低熔点范围,具有强的夹杂物吸附能力,可有效吸附钢中脱氧产物,氧化物夹杂,硫化物夹杂、氮化物夹杂、并快速上浮排出钢
液,从而起到降低钢液氧活度及夹杂的净化作用。
      3)在钢液中呈液态的钢水复合精炼剂基料,能有效吸收脱氧产物,降低了脱氧产物的活度,有利于脱氧反应的充分进行,提高了脱氧剂的脱氧效率,实现
了在少量的合金元素条件下,可获得髙效率的脱氧效果,有利于钢水纯净度的提高。
      4)复合精炼剂熔点低,还原性强,加入钢渣中能保证快速熔化,起到对钢渣还原改质的作用。改质后的钢包渣属低(FeO)的CaO-AI2O3-SiO2三元渣系,该渣碱度高、熔点低、氧化性弱,为钢液净化,保证足够的酸溶铝含量创造了良好的热力学条件。
      5)复合精炼剂对硫化物夹杂有较强的吸附能力,并且属于高碱性还原性渣系,还具有一定的脱硫能力。

三、稀土精炼剂使用案例:
某厂选用美国标准AAR-M-201规定的E级钢来生产某铁路配件。
1.1 化学成分
按照美国标准AAR-M-201规定,经过充分研究试验,E级钢的材料为ZG25MnCrNiMo。其化学成分为C0.22%~0.28%,Si:0.20%~0.40%,Mn:1.20%~1.50%,P、S≤0.030%,Cr:0.40%~0.60%,Ni:0.35%~0.55%,Mo:0.20%一0.30%,Cu≤0.30%。
对淬透性的要求是在末端淬火试验时,铸钢的化学成分应使末端淬火试验试样离淬火端1lmm处,根据含碳量的不同得到如下的蕞低硬度:含碳量≤0.25%,蕞低硬度30HRC;含碳量>0.25%~≤0.30%,蕞低硬度33HRC。
1.2力学性能
该材料要求进行淬火加回火的热处理工艺,力学性能须符合如下要求:Rel≥ 690MPa,Rm≥830 MPa,A5014%,Z≥30%,Akv≥27J(-40℃),铸件本体硬度要求241HBW~311HBW,1.2.2断裂韧性,断裂韧性试验选用无塑性转变温度试验,无塑性转变温度试验的温度要求等于或低于-56℃。
1.3气体及非金属夹杂物
E级铸钢的氧气体含量不大于50ppm,非金属夹杂物:球状或点网状或点状夹杂物为l~1.5级,无球状Al2O3夹杂物
1.4生产实验结果
        通过生产试验,材料的化学成分中P、S均小于0.03%;[0]控制在40ppm~50ppm;末端淬火控制情况,在试样离淬火段11mm处,硬度为39HBW~47HBW;无塑性转变温度控制在≤-66℃;钢中非金属夹杂物为球状1~1.5级。通过热处理后E级钢的金相组织为回火索氏体。

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