稀土在高锰钢中脱硫、脱磷效果的研究.pdfVIP

l-簋；堕曩 曩 稀土在高锰钢 中脱硫 脱磷效果的研究 沈阳铁路局薛家配件厂 (辽宁锦州 121018) 杨 芳 高锰钢辙叉是我厂的主导产品，有 50多个 品种， 熔化，从而在晶界和枝晶间产生裂纹。另外，磷还能溶 年产6000件以上。在现场使用过程中高锰钢辙叉 出现 于奥氏体晶格 中增加奥氏体的脆性。随着磷含量的增 初期磨耗量较大、叉尖部位剥落掉块等质量问题，致使 加，高锰钢的塑性和强度明显降低 ，当W 0．04％时， 辙又使用寿命降低。 塑性急剧下降。 经研究分析，在熔炼过程中高锰钢辙叉钢液成分中 磷在高锰钢中有害作用的关键是容易偏析，这与低 的硫、磷元素含量较高，在显微镜下观察辙叉剥落掉块 熔点磷共晶对奥氏体枝晶有较强的润湿能力有关。其偏 部位的晶界上存在较多的硫化物、磷化物。采用普通的 析磷共晶具有以下两个特点：一是熔点很低；二是在晶 熔炼方法很难进一步减少辙叉成分中硫、磷元素的含量， 界上呈连续状，而不是聚集态。这两个特点决定了高锰 而液态稀土元素不易蒸发，其化学反应性和钙、镁类似， 钢由于磷的存在极易产生热裂纹。高锰钢中磷偏析比 与铝、硅、锰相比，稀土同氧、硫、磷等非金属元素的 碳、锰要严重得多，尽管钢中含磷量不一定很高，甚至 化学亲和力要强得多，因此有很强的脱氧、脱硫能力。 平均成分是合格的，但由于偏析使磷共晶中的磷含量比 为降低高锰钢辙又中硫 、磷有害元素的含量，提高 平均成分高 100～200倍，这就给高锰钢含磷量控制带 辙叉的使用寿命 ，我们选择稀土硅铁合金对高锰钢液进 来极大的困难。 行脱硫 、磷的试验，通过分析研究稀土与钢中氧化物以 2．稀土对高锰钢中硫、磷元素影响的分析 及硫、磷等元素的反应规律，以揭示影响稀土脱硫、脱 稀土在钢液中具有强的化学活性 ，能与氧 、硫等有 磷的主要因素，确定实现稀土脱硫、脱磷的可能性及适 害杂质作用生成高熔点产物，具有很强的脱氧 、脱硫能 宜的工艺条件。 力。高锰钢中加入稀土后，形成高熔点的稀土硫化物 1．高锰钢中硫、磷元素的存在状态及危害 (RES、RES)、稀土氧化物 (REO：、RE：0，)和稀土 高锰钢中的硫大部分与锰结合生成低熔点硫化物夹 硫氧化物 (RE0：S)，其熔点一般都在2000~(2 上，以 杂 ，分布在枝晶或晶界上，使 晶界脆化。硫含量较高 细小、粒状 、弥散分布在晶内。加入稀土不仅减少硫化 时，辙叉在高温水韧处理时易产生热裂；而在常温和低 物夹杂的数量，最主要的是改善了形状 (呈圆粒状)、 温时韧性降低，在使用过程中辙又在列车车轮的强烈冲 大小 (细化)、分布 (由偏聚于晶界及晶问变成弥散于 击载荷下易开裂。 晶内)，大大降低了非金属夹杂物对高锰钢的有害作用。 磷在高锰钢中是有害元素。由于磷在奥氏体中溶解 稀土还是很好的还原剂 ，在一定条件下能够将钢液 度很小，易偏析形成磷共晶，并呈低熔点共晶形态分布 中的P还原成P ，实现钢液的还原脱磷。但是 目前稀 在晶界和枝晶间。其中，所形成的二元磷共晶 (Fe+ 土与磷的反应研究得还不充分，缺乏相关的热力学数 FeP)熔点为 1005~C，三元磷共晶 (Fe+Fe，C+Fe3P) 据 ，只能查到一个完整的P—Pr系相图。该相图中存在4 熔点仅为950％。由于磷共晶成分熔点很低 ，在结晶凝 种化合物：PrP (3120~C同份