CN115522136A - 一种通过稀土镧铁微合金化控制碳锰钢晶体组织的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种通过稀土镧铁微合金化控制碳锰钢晶体组织的方法，在钢中氧和硫含量较低时,加入适量的稀土合金,形成的高熔点弥散分布的稀土镧脱氧脱硫的稀土夹杂物颗粒，这些稀土夹杂物质点一方面作为异质形核核心细化晶粒,另一方面,可提高晶界对位错的阻力,提高钢的强度与韧性。

Description

一种通过稀土镧铁微合金化控制碳锰钢晶体组织的方法
技术领域
本发明涉及炼钢工艺技术领域，尤其涉及一种通过稀土镧铁微合金化控制碳锰钢晶体组织的方法。
背景技术
利用稀±原子在晶界上偏聚或与其它元素作用，引起晶界的结构、成分和能量的变化,同时还影响某些元素的扩散和新相的成核与长大,进而导致钢的组织与性能变化，加入微量的稀土合金,形成高熔点弥散分布的稀土脱氧脱硫产物镧La2O3、La2S3、La2O2S、LaAlO3利用其与铁素体有较小的晶格错配度,为晶內针状铁素体有效形核创造条件，由于其对针状铁素体的形核有促进作用，形成的晶内针状铁素体混乱的板条结构,能够有效的阻止裂纹在金属内部传播，抑制了晶内裂纹的产生，细化了晶粒，提高钢的韧性。
本发明涉及采用稀土镧铁微合金化控制碳锰钢晶体组织的方法，严格控制各工序的硫，在精炼中期采用稀土镧铁微合金化处理钢液，钢中添加稀±镧铁合金形成高熔点的弥散分布的稀土脱氧脱硫产物La2O3、La(2S3、La2O2S、LaAlO3用其与铁素体有较小的晶格错配度,为晶內针状铁素体有效形核创造条件，由于其对针状铁素体的形核有促进作用，形成的晶内针状铁素体混乱的板条结构,能够有效的阻止裂纹在金属内部传播，抑制了晶内裂纹的产生，细化了晶粒，提高钢的韧性。
文献1：一种稀土Ce改性高强度可溶解铝合金及其熔炼工艺:提供一种稀土 Ce改性高强度可溶解铝合金及其熔炼工艺，在熔炼过程中添加稀土元素Ce，采用最佳的熔炼参数，在确保溶解速率可控的同时细化了可溶解铝合金铸态晶粒，制备出的可溶解铝合金材料既具有良好的力学性能，又具备良好的溶解性能，对可溶解铝合金铸态组织晶粒进行了有效细化。
文献2：过共晶铝铁合金的组织细化与制备方法：该方法的技术关键是在普通熔铸条件下，过共晶Al-Fe基合金液炉前处理时，通过加入微量的复合稀土变质剂进行变质处理，使合金初生富铁相由粗大针片状变为细小颗粒状，初生富铁相的粒径可达2μm以下。使合金的力学性能提高和耐磨性增强，充分发挥该合金系的耐高温性能。
文献3：一种细化800H耐蚀合金铸锭凝固组织的方法：目的在于解决合金铸锭凝固组织粗大的问题，它包括合金的熔化、脱氧合金化、精炼和浇铸等环节，其特点是保护气氛下按化学成分配料熔化合金，保温3min，均匀成分和温度；加入适量的铝丝进行脱氧，精炼5min，使熔体中氧含量控制在60-l00ppm，温度控制在1500土20℃；然后加入100-300ppm的稀土Ce、La、Y等细化剂，精炼1-2min，对熔体降温，待温度降至1430-1440℃时，将熔体浇铸到金属铸模中，即可获得凝固组织细小的铸锭组织。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过稀土镧铁微合金化控制碳锰钢晶体组织的方法，在钢中氧和硫含量较低时,加入适量的稀土合金,形成的高熔点弥散分布的稀土镧脱氧脱硫的稀土夹杂物颗粒，这些稀土夹杂物质点一方面作为异质形核核心细化晶粒,另一方面,可提高晶界对位错的阻力,提高钢的强度与韧性。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种通过稀土镧铁微合金化控制碳锰钢晶体组织的方法，包括如下步骤：
第一步：微合金化结构钢主要成分：C≤0.25％，Si≤0.15％，Mn≤1.60％， Nb+V+Ti≤0.15％，磷、硫含量及有害元素均符合钢种的国标要求；
第二步：260吨精炼炉生产低碳锰钢工艺流程为：KR铁水预处理—BOF顶底复吹转炉—LF炉外精炼—RH真空精炼—CCM板坯连铸的工艺路线，进入转炉铁水w[S]≤0.005％，转炉出钢温:1640±20℃，终点钢水中w[S]<0.025％，挡渣及加白灰出钢；
第三步：使用白灰5kg/t、化渣剂0.5-5kg/t进行快速造渣操作，铝粒或铝锭脱氧，加入量0.5-1.5kg/t，保证LF离位w[S]≤0.005％；
第四步：LF精炼处理结束进行钙处理，碱度控制R:在4.5-9.0， FeO+MnO<1.0％；
第五步：稀土镧合金组成为：稀土镧含量≥5％，除稀土单质外其他均为铁，杂质元素总含量≤1％；
第六步：在RH真空处理末期添加稀土镧合金，0.5-5kg/t稀土合金于钢水内，循环时间≥4min，破空复压后采用弱搅拌小流量的吹氩方式，软吹时间≥ 8min，保证夹杂物有充分的变性及上浮时间；
第七步：连铸全程保护浇注，防止二次氧化造成的絮流。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明利用高熔点弥散分布的细小稀土脱氧、脱硫产物La2O3、La2S3、La2O2S、LaAlO3和其析出相颗粒，在奥氏体向铁素体的转变过程中诱导铁素体在其表面形核,使铁素体在奥氏体晶粒内部析出,形成混乱互锁的针片状组织，同时；利用其与铁素体有较小的晶格错配度,为晶內针状铁素体有效形核创造条件，由于其对针状铁素体的形核有促进作用，形成的晶内针状铁素体混乱的板条结构,能够有效的阻止裂纹在金属内部传播，抑制了晶内裂纹的产生，细化了晶粒，提高钢的韧性。
成品组织见图1、图2所示，图1未添加稀土镧铁合金成品组织混乱，大晶粒周围聚集小晶粒，图2,添加稀土镧铁合金后成品组织形成混乱互锁的针片状组织有效的阻止裂纹在金属内部传播，抑制了晶内裂纹的产生，细化了晶粒，组织更加均匀，提高钢的韧性。
附图说明
下面结合附图说明对本发明作进一步说明。
图1为未添加稀土合金的成品组织；
图2为添加稀土合金的成品组织。
具体实施方式
一种通过稀土镧铁微合金化控制碳锰钢晶体组织的方法，包括如下步骤：
第一步：微合金化结构钢主要成分：C≤0.25％，Si≤0.15％，Mn≤1.60％，Nb+V+Ti≤0.15％，磷、硫含量及有害元素均符合钢种的国标要求。
第一步：260吨精炼炉生产低碳锰钢工艺流程为：KR铁水预处理—BOF顶底复吹转炉—LF炉外精炼—RH真空精炼—CCM板坯连铸的工艺路线，进入转炉铁水w[S]≤0.005％，转炉出钢温:1640±20℃，终点钢水中w[S]<0.025％，挡渣及加白灰出钢。
第二步：使用白灰5kg/t、化渣剂0.5-5kg/t进行快速造渣操作，铝粒或铝锭脱氧，加入量0.5-1.5kg/t，保证LF离位w[S]≤0.005％。
第三步：LF精炼处理结束进行钙处理，碱度控制R:在4.5-9.0，FeO+MnO<1.0％。
第四步：稀土镧合金组成为：稀土镧含量≥5％，除稀土单质外其他均为铁，杂质元素总含量≤1％。
第四步：在RH真空处理末期添加稀土镧合金，0.5-5kg/t稀土合金于钢水内，循环时间≥4min，破空复压后采用弱搅拌小流量的吹氩方式，软吹时间≥ 8min，保证夹杂物有充分的变性及上浮时间。
第五步：连铸全程保护浇注，防止二次氧化造成的絮流。
成品组织见图1、图2所示，图1未添加稀土镧铁合金成品组织混乱，大晶粒周围聚集小晶粒，图2,添加稀土镧铁合金后成品组织形成混乱互锁的针片状组织有效的阻止裂纹在金属内部传播，抑制了晶内裂纹的产生，细化了晶粒，组织更加均匀，提高钢的韧性。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (1)

1.一种通过稀土镧铁微合金化控制碳锰钢晶体组织的方法，其特征在于：包括如下步骤：
第一步：微合金化结构钢主要成分：C≤0.25％，Si≤0.15％，Mn≤1.60％，Nb+V+Ti≤0.15％，磷、硫含量及有害元素均符合钢种的国标要求；
第二步：260吨精炼炉生产低碳锰钢工艺流程为：KR铁水预处理—BOF顶底复吹转炉—LF炉外精炼—RH真空精炼—CCM板坯连铸的工艺路线，进入转炉铁水w[S]≤0.005％，转炉出钢温:1640±20℃，终点钢水中w[S]<0.025％，挡渣及加白灰出钢；
第三步：使用白灰5kg/t、化渣剂0.5-5kg/t进行快速造渣操作，铝粒或铝锭脱氧，加入量0.5-1.5kg/t，保证LF离位w[S]≤0.005％；
第四步：LF精炼处理结束进行钙处理，碱度控制R:在4.5-9.0，FeO+MnO<1.0％；
第五步：稀土镧合金组成为：稀土镧含量≥5％，除稀土单质外其他均为铁，杂质元素总含量≤1％；
第六步：在RH真空处理末期添加稀土镧合金，0.5-5kg/t稀土合金于钢水内，循环时间≥4min，破空复压后采用弱搅拌小流量的吹氩方式，软吹时间≥8min，保证夹杂物有充分的变性及上浮时间；
第七步：连铸全程保护浇注，防止二次氧化造成的絮流。
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