CN112853041A - 一种利用稀土Ce改善钢高温塑性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用稀土Ce改善钢高温塑性的方法，该方法包括在钢水经过VD或RH真空处理后，且钢水中的氧含量[O]≤10PPm后向钢水中加入稀土Ce，可以明显提高钢的高温塑性，特别是第III脆性区的塑性大幅度提高，面缩值均提高至60％以上。

Description

一种利用稀土Ce改善钢高温塑性的方法
技术领域
本发明属于冶金制造技术领域，具体涉及一种利用稀土Ce改善钢高温塑性的方法，尤其涉及一种利用稀土Ce改善含Cu等微合金元素的钢高温塑性的方法。
背景技术
表面裂纹缺陷是含Cu、P、Nb、V等元素的钢在连铸及热轧工艺中最为突出的质量问题，严重影响这类微合金钢的成材率。表面裂纹产生的原因极其复杂，主要受钢种成分、结晶器保护渣、二冷***工艺等因素影响，但最本质的影响因素是微合金钢在高温条件下的力学行为，即高温塑性。通常钢在高温下存在三个脆性温度区间，其大致范围是“熔点-1200℃”为第I脆性区、“1200℃-900℃”为第II脆性区、“900℃-700℃”为第III脆性区。而当铸坯经过连铸机矫直区扇形段时，一般是处于钢的第III脆性温度区间，如果在该温度区间钢的面缩值太低(＜60％)，在矫直应力作用下极易在铸坯表面形成裂纹。可以通过高温热塑性试验获得钢的脆性温度区间，实验结果表明，含Cu、P、Nb、V等元素的钢在第III脆性区的高温塑性极低，面缩值仅为15％-50％，极易在铸坯拉矫过程中产生表面裂纹。对第III脆性区低塑性的原因深入分析发现，沿晶界析出大量的Cu、P、Nb、V等元素的第二相粒子及先共析铁素体组织降低了奥氏体晶界强度，是导致铸坯表面裂纹的内在原因。因此，需要新的方法提升钢的高温塑性，从而有效解决高强度微合金钢表面裂纹问题。
发明内容
针对现有技术中存在的问题的一个或多个，本发明提供一种利用稀土Ce改善钢高温塑性的方法，其包括在钢水经过VD或RH真空处理后，且钢水中的氧含量[O]≤10PPm后向钢水中加入稀土Ce。
上述稀土Ce以稀土铈包芯线或稀土铈铁合金的形式加入，所述稀土Ce的加入量为≥0.0012％wt。
上述钢水为含Cu微合金元素的钢水。
上述钢水的化学成分按质量百分比计为：C：0.06-0.08％，Si：0.03-0.06％，Mn：0.90-1.00％，P≤0.10％，S≤0.010％，Cu：0.30-0.40％，Cr：0.90-1.00％，余量为Fe和不可避免的杂质；或上述钢水的化学成分按质量百分比计为：C：0.08-0.10％，Si：0.25-0.30％，Mn：0.90-1.00％，P≤0.10％，S≤0.010％，Cu：0.30-0.40％，Ni：0.30～0.35％，Cr：0.90-1.00％，余量为Fe和不可避免的杂质。
本发明基于以上技术方案提供的利用稀土Ce改善钢高温塑性的方法在钢水经过VD或RH真空处理后，且钢水中的氧含量[O]≤10PPm后向钢水中加入稀土Ce，能够在不改变含Cu等微合金元素的钢原有成分和工艺(冶炼和轧制)的条件下，明显提高钢的高温塑性，从而有效降低了铸坯表面裂纹。实施例结果表明，当稀土元素铈(Ce)的加入量为≥0.0012％wt时，钢的高温塑性明显提高，特别是第III脆性区的塑性大幅度提高，面缩值均提高至60％以上。
附图说明
图1为实施例1和对比例1钢的高温塑性曲线；
图2为实施例2和对比例2-1、2-2钢的高温塑性曲线；
图3为实施例3和对比例3钢的高温塑性曲线。
具体实施方式
本发明旨在提供一种利用稀土Ce改善钢高温塑性的方法，其包括在钢水经过VD或RH真空处理后，且钢水中的氧含量[O]≤10PPm后向钢水中以稀土铈包芯线或稀土铈铁合金的形式加入≥0.0012％wt(相对于钢水的质量百分比)的稀土Ce，可以明显提高钢的高温塑性，从而有效降低了铸坯表面裂纹。
以下用实施例对本发明作更详细的描述。这些实施例仅仅是对本发明最佳实施方式的描述，并不对本发明的内容有任何限制。
实施例
下表1列出了各实施例和对比例的钢水化学成分以及加入的稀土Ce的量和加入稀土Ce时的钢水中的O含量；其中实施例1、对比例1以及实施例3和对比例3均为在钢水经过VD或RH真空处理后向钢水中以稀土铈铁合金的形式加入稀土Ce，实施例2和对比例2-1为在钢水经过VD处理后向钢水中以稀土铈铁合金的形式加入稀土Ce，对比例2-2为在LF精炼之后，进VD之前向钢水中以稀土铈铁合金的形式加入稀土Ce。图1示出了实施例1和对比例1生产的钢的高温塑性曲线，图2示出了实施例2和对比例2-1、2-2生产的钢的高温塑性曲线，图3示出了实施例3和对比例3生产的钢的高温塑性曲线。
表1：各实施例和对比例中钢水的化学成分及含量(wt％)
Figure BDA0002884994020000021
Figure BDA0002884994020000031
由上表1和图1至图3所示，可知：1)相对于不添加稀土Ce的钢水，向含Cu等微合金元素的钢水中加入稀土Ce可以显著提高钢的高温塑性，特别是第III脆性区的塑性大幅度提高(面缩值均提高至60％以上)，从而可以有效降低了铸坯表面裂纹；2)向钢水中添加稀土Ce的时机选择至关重要，相对于钢水在进入VD或RH之前或者相对于钢水中的氧含量[O]>10PPm，在钢水经过VD或RH真空处理后，且钢水中的氧含量[O]≤10PPm后向钢水中加入稀土Ce，对于钢的高温塑性的提高效果更为显著，这克服了在传统钢生产过程中一般在VD或RH真空处理过程中或之前加入稀土处理的偏见。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种利用稀土Ce改善钢高温塑性的方法，其包括在钢水经过VD或RH真空处理后，且钢水中的氧含量[O]≤10PPm后向钢水中加入稀土Ce。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述稀土Ce以稀土铈包芯线或稀土铈铁合金的形式加入，所述稀土Ce的加入量为≥0.0012％wt。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述钢水为含Cu微合金元素的钢水。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述钢水的化学成分按质量百分比计为：C：0.06-0.08％，Si：0.03-0.06％，Mn：0.90-1.00％，P≤0.10％，S≤0.010％，Cu：0.30-0.40％，Cr：0.90-1.00％，余量为Fe和不可避免的杂质；或
所述钢水的化学成分按质量百分比计为：C：0.08-0.10％，Si：0.25-0.30％，Mn：0.90-1.00％，P≤0.10％，S≤0.010％，Cu：0.30-0.40％，Ni：0.30～0.35％，Cr：0.90-1.00％，余量为Fe和不可避免的杂质。
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