洁净度控制是提高钢产品性能的重要主题。随着废钢的循环利用和国内低品位铁矿石的大量开发与利用,钢中残余元素的控制已成为提高钢铁产品性能的关键问题之一。基于我国拥有大量含砷铁矿的国情,残余元素砷的问题非常突出。由于砷的氧化势比铁弱,正常炼钢工艺很难脱砷。砷容易在相界和晶界富集,成为潜在裂纹源,危害连铸坯的热加工性能和钢材的力学性能。稀土元素可与钢中残余元素砷反应生成高熔点相,改变其在钢中的赋存形式,从而降低其危害。本文在课题组前期利用稀土改善钢中残余元素砷赋存状态相关研究的基础上,研究稀土脱除钢中残余元素砷的可行性及其机理,并探讨了稀土脱砷反应与稀土-耐材反应间的竞争机理。在本实验条件下,得到了以下结论。向钢中添加稀土镧会生成稀土含砷夹杂物,显著影响砷在铸锭中的分布。含砷夹杂物主要为La-S-As、La-As、La As O₄及其复合夹杂物。La-S-As在液相中生成,主要分布在铸锭表面,从而显著降低了钢中的砷含量。镧与坩埚间的反应会显著影响熔炼时钢中夹杂物的演化过程。使用氧化铝或氧化镁坩埚熔炼时,钢中夹杂物均首先由Si-Mn-Al-O夹杂物转变为含La夹杂物;随着镧与氧化铝、氧化镁坩埚的不断反应,夹杂物成分转变为分别以氧化铝、氧化镁为主的复合夹杂物。通过添加稀土镧脱除钢液中的砷是可行的,其原理为在液相中生成La-S-As并通过上浮去除,此脱砷反应受到镧与坩埚反应的影响。添加0.15%镧时,钢中会生成大量La-S-As夹杂物并上浮至钢液表面,钢中砷含量显著降低。随着镧与坩埚反应显著消耗稀土镧,导致生成La-S-As的反应逆向移动,部分已生成的La-S-As发生分解,使钢中的砷含量又逐渐增加。添加0.05%的La对钢中砷的含量没有显著影响。相对于氧化镁坩埚熔炼,采用氧化铝坩埚熔炼时稀土镧脱砷效果更好。