[发明专利]一种细化管线钢铸坯组织晶粒的方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金及热处理技术领域。

背景技术

CSP生产工艺其铸坯相对较薄，铸坯出连铸机后直接进入辊底式加热炉进行加热和均热，铸坯组织没有γ→α和α→γ的相变过程，轧制前的铸坯组织与传统热轧铸坯的组织有很大差异。CSP工艺铸坯组织相对传统热轧铸坯组织晶粒粗大，在轧制过程中由于压缩比相对不大，所以在CSP生产工艺上开发高级别钢种受到限制。基于内蒙古科技引导项目“稀上功能材料及合金制品开发”(项目编号：20071991)的支持下，针对这一问题，通过加入稀土的方法来细化原始铸坯晶粒尺寸。

目前，国内CSP生产工艺所开发的最高级别管线钢为X65，更高级别的管线钢未见报道。

发明内容

本发明的目的是在CSP工艺条件下，为细化X65管线钢铸坯的组织晶粒提供一种方法。

技术解决方案：通过在钢中加入稀土Ce元素来细化铸坯的组织晶粒。稀土在钢中主要以稀土化合物及少量的单质稀土元素的形式存在，细小弥散分布的稀土化合物可为相变提供大量的相变形核点，降低钢的吉布斯自由能。同时，分布在晶界处的稀土化合物能起到阻止奥氏体晶粒长大的作用。

通过在X65钢中加入0.0250～0.0350％的单一稀土Ce元素，利用稀土元素Ce对铸态组织的细化作用，为在CSP生产线上开发高级别管线钢及其它高级别钢提供技术条件。

钢液中稀土Ce元素与氧及硫的反应式以及吉布斯自由能变化情况如下：

CeS＝[Ce]+[S]                            (1)

ΔG^○＝-637900+227.0T(kJ/mol)

Ce₂S₃＝2[Ce]+3[S]                        (2)

ΔG^○＝-1266000+417.9T(kJ/mol)

Ce₂O₂S＝2[Ce]+2[O]+[S]                   (3)

ΔG^○＝-790567+142.8T(J/mol)

公式中ΔG^○--吉布斯自由能(kJ/mol)

T-绝对温度(T＝273+t(℃))

发明有益效果：加入稀土Ce元素后，X65管线钢铸态组织得到细化，为CSP工艺扩大生产管线钢的品种及其它更高钢级别的钢种提供依据，预期具有良好的经济效益和社会效应。

附图说明

图1为自然冷却后稀土X65钢的金相组织；

图2为自然冷却后X65钢的金相组织；

图3为稀土X65钢原始奥氏体组织晶粒；

图4为X65钢原始奥氏体组织晶粒。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明作进一步描述。

实施例

以X65管线钢为原料，加入ZG-0.01真空感应熔炼炉中进行冶炼，采用炉内吊挂稀土金属法加入质量百分比为0.029％的纯稀土Ce。将熔炼炉抽成真空，真空度为6×10^-2Pa，以5℃/s加热速度加热到1650℃后保温2分钟，再以10℃/s冷速降至1540℃进行模铸。共模铸了2块含稀土钢锭，2块不含稀土的钢锭，钢锭均为25公斤级。两种钢锭分别按表1和表2的化学成分进行控制。

表1 稀土X65钢化学成分控制(质量百分数％)