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不僅顯著提升鋼鐵品質，還將推動我國鋼鐵產業邁上全球價值鏈高端。
稀土鋼是指含有一定量稀土的鋼，但它在鋼中的應用也是鋼鐵行業懸而未決的老話題。上世紀80年代，我國曾掀起稀土鋼的研發和應用高潮，但是在鋼中加入稀土后，鋼的性能變得時好時壞，在大規模生產過程中也極易堵塞澆口，雖經多年攻關仍未能突破技術瓶頸，這也導致稀土在鋼鐵行業應用中由熱變冷。目前，除少量鋼種外，鋼鐵企業在實際生產中幾乎放棄了稀土的應用。
中科院金屬研究所材料加工模擬研究團隊在李依依院士、李殿中研究員的指導下，通過對單重百噸級大鋼錠的實物解剖和計算，發現雜質是導致成分不均勻的主要根源，據此提出新的鋼中缺陷形成機理，這在行業內引起很大反響并迅速獲得應用。此后，研究團隊深入鋼企實地考察，通過大量實驗室研究和工程化試驗，進一步發現了稀土合金和鋼水“雙純凈化”的關鍵作用，開發了商用稀土合金的純凈化制備技術和稀土在鋼中特殊加入技術，從而突破了稀土在鋼中進行工業化應用的技術瓶頸，實現了在鋼中添加稀土后的工藝順行和性能穩定。
“1噸鋼只需加入200克左右的微量稀土，即可起到細化變質夾雜、深度凈化鋼液和強烈微合金化作用，大幅提升鋼的韌塑性和疲勞壽命，使鋼更加堅韌、耐熱、耐磨、耐蝕，并且鑭、鈰等輕稀土的價格低于鎳、鉬、鈮等貴金屬，在生產過程中基本不會增加鋼企成本。”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，包頭鋼鐵集團利用這項純凈化制備技術，已創造稀土鋼千噸連澆記錄，工藝順行穩定，這對稀土鋼在我國大規模工業化應用具有標志性意義。此外，鞍鋼集團、本鋼集團、西寧特鋼、西王特鋼、湖北新冶鋼等10余家大型鋼鐵企業已利用該項技術在30多個品種鋼中進行了7萬余噸的批量生產試驗。