微量稀土使钢更“坚强”

从中科院金属研究所获悉，在基本不增加钢铁生产成本的前提下，往钢中加入一定量稀土，即可显著提高钢的韧塑性及耐磨、耐热、耐蚀性，这种稀土钢纯净化制备技术不仅显著提升钢铁品质，还将推动我国钢铁产业迈上全球价值链高端。钢中有稀土，坚韧世无双。稀土被称为“工业维生素”，稀土钢是指含有一定量稀土的钢，但它在钢中的应用也是钢铁行业悬而未决的老话题。20世纪80年代，我国曾掀起稀土钢的研发和应用高潮，但是在钢中加入稀土后，钢的性能变得时好时坏，在大规模生产过程中也极易堵塞浇口，虽经多年攻关仍未能突破技术瓶颈，这也导致稀土在钢铁行业应用中由热变冷。目前，除少量钢种外，钢铁企业在实际生产中几乎放弃了稀土的应用。中科院金属研究所材料加工模拟研究团队在李依依院士、李殿中研究员的指导下，通过对单重百吨级大钢锭的实物解剖和计算，发现杂质是导致成分不均匀的主要根源，据此提出新的钢中缺陷形成机理，这在行业内引起很大反响并迅速获得应用。此后，研究团队深入钢企实地考察，通过大量实验室研究和工程化试验，进一步发现了稀土合金和钢水“双纯净化”的关键作用，开发了商用稀土合金的纯净化制备技术和稀土在钢中特殊加入技术，从而突破了稀土在钢中进行工业化应用的技术瓶颈，实现了在钢中添加稀土后的工艺顺行和性能稳定。“如同一盆水中滴入一滴墨水，1吨钢只需加入200克左右的微量稀土，即可起到细化变质夹杂、深度净化钢液和强烈微合金化作用，大幅提升钢的韧塑性和疲劳寿命，使钢更加坚韧、耐热、耐磨、耐蚀，并且镧、铈等轻稀土的价格低于镍、钼、铌等贵金属，在生产过程中基本不会增加钢企成本。”李殿中介绍，稀土加入轴承钢后，影响疲劳寿命的大尺寸夹杂物数量减少了50%；加入模具钢后，其使用寿命提高1倍以上；加入重轨钢后，疲劳寿命提高了30%以上。目前，包头钢铁集团利用这项纯净化制备技术，已创造稀土钢千吨连浇纪录，工艺顺行稳定，这对稀土钢在我国大规模工业化应用具有标志性意义。此外，鞍钢集团、本钢集团、西宁特钢、西王特钢、湖北新冶钢等10余家大型钢铁企业已利用该项技术在30多个品种钢中进行了7万余吨的批量生产试验。