中科院金屬研究所巧破稀土鋼使用難題
2017-12-06 13:45
近日，從中科院金屬研究所獲悉，在基本不增加鋼鐵生產(chǎn)成本的前提下，往鋼中加入一定量稀土，即可顯著提高鋼的韌塑性及耐磨、耐熱、耐蝕性，這種稀土鋼純凈化制備技術(shù)不僅顯著提升鋼鐵品質(zhì)，還將推動(dòng)我國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)邁上全球價(jià)值鏈高端。
稀土鋼是指含有一定量稀土的鋼，但它在鋼中的應(yīng)用也是鋼鐵行業(yè)懸而未決的老話題。上世紀(jì)80年代，我國(guó)曾掀起稀土鋼的研發(fā)和應(yīng)用高潮，但是在鋼中加入稀土后，鋼的性能變得時(shí)好時(shí)壞，在大規(guī)模生產(chǎn)過(guò)程中也極易堵塞澆口，雖經(jīng)多年攻關(guān)仍未能突破技術(shù)瓶頸，這也導(dǎo)致稀土在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用中由熱變冷。目前，除少量鋼種外，鋼鐵企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)中幾乎放棄了稀土的應(yīng)用。
中科院金屬研究所材料加工模擬研究團(tuán)隊(duì)在李依依院士、李殿中研究員的指導(dǎo)下，通過(guò)對(duì)單重百噸級(jí)大鋼錠的實(shí)物解剖和計(jì)算，發(fā)現(xiàn)雜質(zhì)是導(dǎo)致成分不均勻的主要根源，據(jù)此提出新的鋼中缺陷形成機(jī)理，這在行業(yè)內(nèi)引起很大反響并迅速獲得應(yīng)用。此后，研究團(tuán)隊(duì)深入鋼企實(shí)地考察，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)室研究和工程化試驗(yàn)，進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)了稀土合金和鋼水“雙純凈化”的關(guān)鍵作用，開(kāi)發(fā)了商用稀土合金的純凈化制備技術(shù)和稀土在鋼中特殊加入技術(shù)，從而突破了稀土在鋼中進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，實(shí)現(xiàn)了在鋼中添加稀土后的工藝順行和性能穩(wěn)定。
“1噸鋼只需加入200克左右的微量稀土，即可起到細(xì)化變質(zhì)夾雜、深度凈化鋼液和強(qiáng)烈微合金化作用，大幅提升鋼的韌塑性和疲勞壽命，使鋼更加堅(jiān)韌、耐熱、耐磨、耐蝕，并且鑭、鈰等輕稀土的價(jià)格低于鎳、鉬、鈮等貴金屬，在生產(chǎn)過(guò)程中基本不會(huì)增加鋼企成本。”中科院金屬研究所李殿中研究員介紹，稀土加入軸承鋼后，影響疲勞壽命的大尺寸夾雜物數(shù)量減少了50%；加入模具鋼后，其使用壽命提高1倍以上；加入重軌鋼后，疲勞壽命提高了30%以上。
目前，包頭鋼鐵集團(tuán)利用這項(xiàng)純凈化制備技術(shù)，已創(chuàng)造稀土鋼千噸連澆記錄，工藝順行穩(wěn)定，這對(duì)稀土鋼在我國(guó)大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用具有標(biāo)志性意義。此外，鞍鋼集團(tuán)、本鋼集團(tuán)、西寧特鋼、西王特鋼、湖北新冶鋼等10余家大型鋼鐵企業(yè)已利用該項(xiàng)技術(shù)在30多個(gè)品種鋼中進(jìn)行了7萬(wàn)余噸的批量生產(chǎn)試驗(yàn)。