熔模铸造中频炉熔炼脱氧剂的加入方法？

孤独寒松 · 发表于 2011-11-16 22:42:30

回复 47# zjy95381

说实在的，一直以来，稀土在钢种究竟有哪些功用？都是众说纷纭，我没有得到确切的说法。
稀土在钢种的功用有：净化钢水，细化晶粒，脱氧，变质作用。

你对稀土加入钢中，积累一些经验，能否说说看，稀土在钢中到底有什么作用，以解我心中的困惑！

zjy95381 · 发表于 2011-11-17 21:33:07

回复 62# 孤独寒松

不好意思，老兄这个我也帮不了你，具体没怎么运用过，你可以查查炼钢的资料，估计应该有，稀土的作用应该非常明显的，要不怎么会作为战略资源的，基本军工企业都要用到的，军工企业的钢材要求是非常高的，可想而知稀土的作用，记得有回在火车上听鞍钢的一个老工程师是这么形容稀土的，他说稀土加在钢里就好比菜里加味精。

孤独寒松 · 发表于 2011-11-17 22:15:11

回复 63# zjy95381

我们的每一届的炼钢师傅对稀土加入钢中都有自己的说法，我也不知道哪种说法是正确的。我们的炼钢师傅已经换了三届啦！
每一位炼钢师傅都会往钢中加入稀土，就是说不出所以然来，弄的我也是搞不懂。
因为，我们的铸件都是卖毛坯，大多数都对晶相没有检测，所以不知道稀土在钢种的真正功用。
稀土的功用很多，它是属于国家控制的资源，倒卖稀土是要犯罪的。
稀土是属于稀有的矿物资源，世界上就是中国最多，我国对于稀土出口是有限制的。
稀土只要用于电子元件和电路板。

孤独寒松 · 发表于 2011-11-17 22:21:22

回复 63# zjy95381

我在百度搜来的，我搜了很多，感觉就这篇说的最详细，最好。

4.1　稀土在钢中的作用
稀土（RE）元素是指化学元素周期表中第ⅢB族的包括钪（Sc）、钇（Y）和镧系（La、Ce、Pr、Nd…）共17个元素。一般认为稀土在钢中有净化、变质及合金化三种作用。
4.1.1　净化作用  稀土元素活性极强，与氧、硫都有很强的亲和力，脱氧能力（1600℃，aRE2aO3≈10-16）比铝、镁、钛等强，与钙相近，脱硫能力（1600℃，aREaS=6×10-5～1×10-6）比镁强，稍次于钙。稀土加入钢中，与钢液中的氧、硫反应，起到脱氧、脱硫作用。稀土在钢中溶解量很少，主要偏聚在晶界。一定量的稀土可以抑制磷、硫、砷、碲、铋、铅、铜等低熔点杂质在晶界上的偏聚，或与这些杂质形成熔点较高的化合物（如CeSb约1500℃，YSb约2100℃），消除了低熔点杂质的危害。
4.1.2　变质作用  钢中硫、氧等与加入的稀土作用，生成球状的稀土硫化物（RE2S3）或硫氧化物（RE2O2S），取代长条状硫化锰（MnS）夹杂，硫化物形态得到控制，从而提高了钢材的韧塑性特别是横向冲击性能，改善了钢材的各向异性。此外，稀土使棱角状高硬度氧化铝夹杂转变成球状稀土硫氧化物及铝酸稀土（REAlO3），有利于提高钢的疲劳性能。只要稀土加入量适宜，稀土元素不仅能使夹杂变性，还能减少夹杂数量，并使之细化。
4.1.3　合金化作用  稀土加入钢中主要起脱氧、脱硫和变质夹杂的作用，反应产物主要是稀土夹杂物。随着稀土加入量的增加，完成脱氧、脱硫和变质夹杂作用后富裕的稀土会固溶在钢中，其固溶量可达到10-5～10-4数量级，这部分稀土将起到合金化的作用。稀土微合金化有净化晶界和固溶强化的作用，同时可改善铸态组织、缩短柱状晶、减轻枝晶偏析。稀土使铁素体量增大，带状组织改善，细化晶粒、抑制高温晶粒长大及晶界腐蚀。稀土与碳、氮、氢及铌、钒、钛等微合金元素有交互作用，影响钢的相变点及组织，抑制钢的氢脆，促进铌、钒、钛沉淀相在铁素体中细化、弥散析出，细化晶粒，增大沉淀强化效果。

对于稀土加入钢中的功用，没有实践检测过晶相组织，和其他的对比，不知道上述的对不对？只等到有机会来研究研究啦！

zjy95381 · 发表于 2011-11-18 18:11:48

稀土的作用就如上所述，但是对于各种成分的钢液究竟加多少比较合适？不太清楚，缺的就是实战啊

zjy95381 · 发表于 2011-11-18 18:12:15

稀土的作用就如上所述，但是对于各种成分的钢液究竟加多少比较合适？不太清楚，缺的就是实战啊

孤独寒松 · 发表于 2011-11-18 19:36:38

回复 66# zjy95381

稀土加入钢中的作用和各种成分的钢液究竟加多少比较合适？咱们有机会的话，就来一个实战对比，好好研究研究如何？

jaguarxj220 · 发表于 2011-11-18 21:02:00

本帖最后由 jaguarxj220 于 2011-11-21 12:54 编辑

回复 68# 孤独寒松

最近很忙，只能挂着论坛，没空认真看帖子，呵呵。

就前辈的这个问题先说两句自己的经验（主要针对耐热钢及高温合金），抛砖引玉吧。

1、稀土的效果

稀土在耐热钢中的作用的确可以比得上味精，常见耐热钢中都有相应的加入稀土及微合金化的改进型，能在主要组分不变的情况下，明显提升高温抗蠕变性能及热强性。以上世纪80年代上钢五厂和扬州冶金厂等企业（师傅告诉我的情况是这样的，具体我也查不到）合作研发的节镍耐热钢3Cr24Ni7NRe为例，该耐热钢用在承受静态载荷或者处于无载荷的高温氧化环境中时，可媲美Cr25Ni20，长期工作在950左右的温度下。3Cr24Ni7N若不添加稀土元素，则高温力学性能降低一半以上！按目前个人的经验和接触到的金相图片来看，稀土的确能使钢中分布在晶界上的有害夹杂物弥散化，在晶界上形成新的强化“骨架”，从而有效提高力学性能。使用真空炉冶炼时加入稀土元素亦能有效地降低钢中的氧化夹杂物，提高脱氧的效果。

2、稀土的加入量

和味精一样，稀土并不是多多益善的，需有个合适的加入范围，一般在钢中Re的残留量为0.02~0.04%为宜，这在真空炉中加入0.1%左右即可达到，大气熔炼时，在脱氧良好的情况下一般0.3~0.4%才能达到，收获1/10的样子，若是操作不当，很可能打了水漂，全当脱氧剂了。

3、稀土的选用

这么多的稀土元素，是不是随便哪种都有效？非也！对耐热钢而且，常用于球铁孕育的几种稀土元素，如稀土镁，效果并不佳，公认的效果比较好的是金属Yr和Ce，虽然二者价格高出不少，但能有效地起到强化的作用，第一条中提到的3Cr24Ni7NRe标准的加入元素便是金属Ce，碰到过不少小厂为了降低成本用稀土镁代替，最终产品性能大打折扣。
注：金属Ce的活跃性非常强，在空气中能自燃，一般放置在煤油中保存，出钢前加入时明显看到它在钢水中的剧烈反应。

4、稀土的负面影响

稀土元素若加入不当容易造成大范围疏松（不易补焊，补焊时明显感觉会塌陷）或者爆炸状气孔，有事在成熟的工艺下还会出现这种情况，所以我们对它的加入是慎之又慎，这一把双刃剑并不是那么好驾驭的。（感觉成熟工艺下，稀土在真空炉冶炼中出现这种问题的概率会小很多）。

本人资历尚浅，上述文字有不妥之处还请前辈们指正！[/size]

孤独寒松 · 发表于 2011-11-19 19:35:44

回复 69# jaguarxj220

朋友表述的很好，也很完善。不知道朋友有对中频炉炼钢稀土加入钢中的经验否？

jaguarxj220 · 发表于 2011-11-20 11:49:06

回复 70# 孤独寒松

呵呵，有一点吧，正如上文所说，我这主要是耐热钢和高温合金，稀土镁、稀土硅我们不加，加的都是金属铈（Ce）、金属钇（Yt），活跃性更强，丢到钢水里面会剧烈沸腾一下，最终对合金高温抗蠕变、高温热强等性能提升很大。
中频炉加入的话最好能“沉底”，就是在充分聚渣、脱氧后，在出钢前一分钟的样子，用捣料棒（我们一般是Cr25Ni20圆钢）将稀土金属（提前5分钟从煤油中捞出，购买时最好让厂家/代理商替你分成小块，大小根据你的炉子容量来定，0.4%的样子）沉入钢水底部，等10s就迅速出钢。
普通中频炉由于直接和大气接触，对熔炼含稀土和微合金化元素的耐热钢、高温合金效果并不是十分理想，硅溶胶熔模铸造一般件比较小，叉壳浇注的话，到最后几件稀土元素也损耗的差不多了。之前提到的一些耐热钢熔炼加稀土镁的厂家，只发挥了它脱氧的功效，最后成品分析时，几乎没有残留量。

孤独寒松 · 发表于 2011-11-20 19:43:35

感谢朋友的耐心解答，我们中频炉炼钢是加入稀土硅的。具体有怎样的效果我们还没有检测过！

普罗旺斯@ · 发表于 2011-11-20 21:48:32

回复 71# jaguarxj220

J220老师您好，我看见你提到捣料棒，你们中频炉练常规材料304,316也用捣料棒吗，我们炉子上怎么从来没有见使用过捣料棒，捣料棒材料除了CR25NI20，还可以用其他的材料吗？

jaguarxj220 · 发表于 2011-11-21 08:18:38

回复 73# 普罗旺斯@

这个一般熔炼都会用到的，可能每个地方的叫法不同，我们必须用Cr25Ni20的圆钢主要有两个原因：

1、耐温，25-20的圆钢耐温比普通圆钢好很多，能保证我上文提到的“沉底”操作的同时自身损耗不至于太大。
2、熔炼的钢种，上文说了，我这主要是耐热钢和高温合金，Cr、Ni含量一般都比25-20高，用25-20圆钢做捣料棒，表层化入钢水中也不会对最终成分造成太大影响。

高山流水 · 发表于 2011-11-21 09:52:17

回复 69# jaguarxj220

“一般在钢中的e残留量为0.02~0.04%为宜”

请教：“钢中的e残留量” 什么意思？？

jaguarxj220 · 发表于 2011-11-21 12:57:16

回复 75# 高山流水

呵呵，多谢提醒，是我打错了，应该是“钢中Re的残留量”，这个比较难测定，我这的光谱仪购买了相关的几个通道，但对Ce、Yt外的稀土元素分析的就不是很准了。

孤独寒松 · 发表于 2011-11-21 19:21:04

回复 73# 普罗旺斯@

我们中频炉熔炼碳钢、不锈钢都用45#圆钢棒做捣料棒。
有条件的话，碳钢就用45#钢做捣料棒，不锈钢就用不锈钢做捣料棒，特殊钢种就与钢种对应的圆钢做捣料棒。这样就对钢种的成分没有什么影响。

孤独寒松 · 发表于 2011-11-21 19:25:00

回复 76# jaguarxj220

光谱仪购买了相关的几个通道？
请问朋友：直读光谱分析仪还可以购买相关的几个通道？怎么个买法？有效果吗？

普罗旺斯@ · 发表于 2011-11-21 20:02:34

回复 77# 孤独寒松

怪不得我们有时候遇到炉前样合格，成品样不合格，一般成分都控制在标准下线的0.2%，原来没有从来使用过捣料棒，王工我还想问你，这个捣料棒在高温下会不会一下子就融化了呢！

普罗旺斯@ · 发表于 2011-11-21 20:07:56

回复 76# jaguarxj220

J220老师：我们光谱仪想增加一个氮的通道可以吗！听光谱仪的工程师说：做氮要使用专门的氧氮仪才正确，是这回事吗！

孤独寒松 · 发表于 2011-11-21 20:15:13

回复孤独寒松
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实际上，捣料棒在炼钢时熔化不多，对钢的成分没有什么大的影响的。
当然，那要看你的钢温有多少度，温度高的话，捣料棒也融化的快。
但是，你说的：有时候遇到炉前样合格，成品样不合格。这个根本不能成立，因为中频炉当钢水熔清后才会取样化验，钢水熔清后就不用加钢料的，既然不加钢料，那就不用捣料棒了。一般钢水熔清后，只会加入少量的脱氧剂与钢水中。

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