稀土元素对硬线钢中夹杂物的变性处理

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硬线钢是指含碳量较高的优质碳素钢盘条，主要用于生产碳素结构钢丝、胎圈钢丝、钢丝绳、弹簧、钢芯铝纹线、预应力钢丝、钢绞线等。优质硬线钢是国际上近年来发展速度较快的一种材料，广泛应用于石油、矿山、交通、冶金、电力、水利等领域。高级别硬线钢要求钢中的磷、硫夹杂含量比一般硬线钢更低、钢质更纯净、非金属夹杂物含量更低，因此其生产工艺难度很大，造成生产成本较高、质量不稳定等问题。夹杂物的控制是生产高品质硬线产品的关键因素之一。在硬线钢的生产阶段，夹杂物的出现是难以避免的，并会造成硬线钢在拉拔过程中断丝，或者形成疲劳源在服役过程中断裂。

硬线钢中非金属夹杂物的变性方法有多种，其中研究最成熟、应用最广泛的夹杂物变性处理技术是铝脱氧钢的钙处理。钙处理可以将钢中的脆性Al2O3夹杂物转变为低熔点复合氧化物，这有利于脆性夹杂物总量的减少；可以使得变性后的非金属夹杂物几乎为圆形弥散分布在钢中，减轻非金属夹杂物对钢材的危害。

但是用钙处理存在一些问题：①虽然该方法可以大大降低钢中的非金属夹杂物数量，但生成的CaO·Al2O3夹杂物不易变形，在高级别硬线冷拉或轧制过程中会形成微裂纹，导致钢的性能恶化。对于疲劳性能有严格要求的钢种，在生产中则不能采用钙处理。②钙的沸点低于钢液温度，钙在钢液中的溶解度很小，稀土则可以与钢液无限互溶。③钙处理工艺需要较高费用的钢包耐火材料、昂贵的钢包烟气收集系统、新的覆盖渣系等，稀土处理则相对比较经济。

稀土与钢中氧、硫元素有很强的结合能力，能改变硬线钢中非金属夹杂物的性质、形态和分布，提高硬线钢的性能。经过稀土处理的硬线钢，生成了塑性CeAlO3及球状的Ce2O2S夹杂，能够满足硬线钢对夹杂物塑性化的生产要求。