钇基稀土微合金化E36铸坯中夹杂物行为规律研究

发布时间：2020-06-06 00:54

【摘要】：随着船舶吨位大型化、快速化发展及海洋资源的开发利用,对船板钢的综合性能提出了越来越高的要求。稀土素有“工业维生素”之称,并且目前许多国内外冶金研究者已经证实了稀土在钢中的一些作用规律。赣州具有丰富的稀土资源,并且紧邻新余钢铁集团,使稀土在钢中的应用具有得天独厚的优势。本课题以新钢生产的E36船板钢为研究对象,开展钇基稀土对E36铸坯中夹杂物行为规律的研究。按照新钢正常生产E36钢的化学成分及工艺要求冶炼含钇基稀土的实验钢(E36RE),并与未加钇基稀土的E36钢进行对比分析。采用金相显微镜、扫描电镜、能谱、大样电解等研究方法探讨了钇基稀土对钢液中杂质元素及铸坯中夹杂物、组织的影响,具体研究内容和结论如下:经热力学计算,结果表明:E36铸坯中的夹杂物主要为CaO-Al_2O_3-MgO-CaS系的复合夹杂物;在E36RE铸坯中,稀土夹杂物的生成顺序为:稀土氧化物、稀土硫氧化物、稀土硫化物,并且往往是多种稀土夹杂物共存;钇基稀土有很强的脱氧、脱硫能力。采用扫描电镜观察及能谱分析表明E36铸坯中夹杂物主要为CaO-Al_2O_3-MgO-CaS系,与理论计算一致;E36RE铸坯中夹杂物主要为(Y、Ce)_2O_3-(Y、Ce)AlO_3-CaF-CaS系、(Y、Ce)_2O_2S-(Y、Ce)AlO_3-CaF系等;并且稀土夹杂物的生成顺序为:稀土氧化物、稀土硫氧化物、稀土硫化物,与理论计算一致;E36铸坯中夹杂物多呈不规则或残球状,E36RE铸坯中夹杂物呈规则球状,表明稀土对夹杂物能起到有效的变质作用。含稀土硫氧化物较多的复合夹杂物主要分布在铸坯的中部,含稀土氧化物较多的复合夹杂物主要分布在铸坯的上部,且稀土氧化物的量要比稀土硫氧化物多。因为铈的夹杂物密度比钇的大,且稀土复合夹杂物中Ce_2O_2S的量远高于Y_2O_2S,而Y_2O_3的量远高于Ce_2O_3。金相显微镜及大样电解法表明钢液中加入钇基稀土后对铸坯中夹杂物的尺寸改善效果不明显,但能使铸坯中不规则的夹杂物均变质成规则球状。钇基稀土具有很强的脱氧、脱硫能力,平均脱氧、脱硫率高达51.88%、78.49%;利用ONH-300氧氮氢测定仪测定结果表明E36RE铸坯中O、N、H含量相比E36分别降低了39.74%、8.7%、23.49%,有效的净化了钢液。钇基稀土使铸坯的中心偏析从原来的C类1.5级降为C类0.5级,并且减少了表面裂纹,细化了铸坯晶粒组织,有望进一步改善钢材的性能。
【图文】：

绪论,生成自由能,金属氧化物

第一章绪论2[RE]+3[S]=RE2S32[RE]+3[O]=RE2O32[RE]+2[O]+[S]=RE2O2S RE2O2S+[O]=RE2O3+[S] RE2S3+2[O]=RE2O2S+[S]

稀土硫化物,生成自由能,金属氧化物,氧化物

图1.21650℃时稀土硫化物和其他金属氧化物的标准生成自由能.1 和图 1.2 可知，，当温度为 1650℃时，稀土的氧化物、硫远比 Cr、Si、Mn、Ti、Al 的负得多，只有 Ca 的氧化物由能与稀土的氧化物、硫化物的接近，但 Ca 在钢中蒸汽压中保持较高的溶度。表明 RE 在钢中具有很独特的优势。2 3 -6
【学位授予单位】：江西理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TF771

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