[发明专利]一种超净稀土钢及夹杂物改性控制方法

说明书

本发明提供了一种超净稀土钢及夹杂物控制方法，该钢中含有10‑200ppm的稀土元素，钢中夹杂物50％以上的部分为平均等效直径D_mean为1‑5μm、球状或近球状或粒状、弥散分布的RE‑氧‑硫化物；该方法是将钢中Al₂O₃夹杂物至少80％、优选至少90％变性为RE‑氧‑硫化物，与相同成分但不含稀土的钢种相比，钢中夹杂物总量减少18％以上，降低了传统高纯钢中Al₂O₃夹杂物等引起的断裂可能性，显著提高了钢的疲劳寿命等机械力学性能，实现对钢内夹杂物变性的类型、分布和尺寸的精准控制，适用更多品种高性能钢的研发生产。

技术领域

本发明属于合金领域，涉及一种超净稀土钢及夹杂物改性控制方法。

背景技术

近十年来，双低氧技术，即同时控制稀土金属本身的初始含氧量和钢熔体总含氧量被应用后，稀土的作用变得异常稳定和突出，发明人的诸多在先申请均呈现了相关技术，包括：CN201610265575.5，涉及高纯稀土金属的制备方法，可以避免产生夹杂物粗大、材料性能波动、生产过程中堵塞水口等，但对于高纯稀土金属对于钢中夹杂物的影响并没有进行研究；CN201611144005.7，涉及一种超低氧稀土合金和用途，将高纯稀土合金用于处理钢，并给出了处理后的夹杂物对比图及夹杂物评级，但对于高纯稀土合金的加入量与夹杂物尺寸、数量及类型的影响并不明确，使得高性能稀土钢的研发创新一直推进缓慢甚至几乎停滞；CN201410141552.4，涉及一种超低氧纯净钢的冶炼方法，采用两次真空碳脱氧与添加稀土进一步脱氧结合降低金属液中的氧含量，减少合金中的夹杂物数量，改善夹杂物分布，减轻通道偏析，使得产品具有夹杂物少，金属液纯净，高质量将得到超低氧含量、高纯净的金属液，但对于如何通过稀土加入控制钢中夹杂物的形态、数量、类型及分布并不明确；CN201610631046.2，涉及一种钢中添加稀土金属提高性能的方法，通过同时控制添加稀土前钢液的T[O]s20ppm和稀土金属本身的T[O]r60ppm，解决了水口堵塞的问题，细化夹杂物晶粒，提高钢的冲击韧性，但对于稀土添加对钢夹杂物改性的影响尚不明确；CN201710059980.6，涉及一种高纯净稀土钢处理方法，稀土加入量则根据钢水中溶解氧O_溶解氧、全氧T.O、硫含量S以及精炼渣碱度R＝CaO/SiO₂、FeO+MnO总含量进行添加，但并未研究钢水中溶解氧O溶解氧、全氧T.O、硫含量S以及精炼渣碱度R总含量与稀土添加量的关系及影响，对不同品种高纯净稀土钢的生产实践缺乏明确的指导作用。

新日铁CN1759199A涉及含有细内含物的轴承钢，通过将轴承钢REM的添加量控制在-30＜REM－(T.O.×280/48)＜50，将钢中氧化物夹杂转化为REM氧化物夹杂，其中280/48是根据REM₂O₃中REM与O的化学计量比例得出的，REM添加量满足该式，防止Al₂O₃不反应，将钢中氧化铝夹杂转化为REM氧化物。然而，尽管该文献提到了REM氧硫化物，但控制REM添加量的目的是针对REM氧化物夹杂的形成，且根本没有考虑添加REM后引起的钢中O含量变化对夹杂物的影响，以及杂质元素S等对夹杂物的影响，所得的含稀土夹杂物的纯净轴承钢的压延疲劳寿命是不添加REM的3.2-9.2倍。