微合金化高强钢板在高热输入焊接时出现热影响区性能直线下降，低温冲击性能降低一般为20~30%；且不适应智能化机器人焊接时代对高焊接热输入的焊接工艺的要求，未解决这个痛点问题，项目从白云鄂博铁稀土资源高效利用出发，深入进行了稀土Ce对钢材焊接性能影响的技术研究，
上世纪研究人员提出了经过控制钢中夹杂物的形态、尺寸、类型和分布来促进晶内针状铁素体的形成，为高热输入焊接热影响区韧性改善的氧化物冶金概念。国内外相继开展了Ti、Ca、Mg、Zr等元素的氧化物冶金技术探讨研究，但传统的氧化物冶金技术很难实现稳定的性能控制，一种原因是Ti、Ca、Mg、Zr含量的精准控制较难，另一方面含Ti、Ca、Mg、Zr等氧化物夹杂在钢液中形成，容易聚集长大， 有可能出现不利于发挥氧化物冶金作用的大颗粒的夹杂物。而且对于一些高强度的微合金钢，焊接热影响区易生成上贝氏体、粒状贝氏体等脆性组织，很难生成铁素体组织，无法通过诱导晶内针状铁素体来改善焊接热影响区的性能。此外，由于微合金钢中合金元素含量较高且种类较多， 钢中碳化物类型复杂，这些碳化物在焊接过程中的行为，诸如粗化、溶解和重新析出等行为直接影响了高温下奥氏体晶粒的长大以及冷却后焊接热影响区的力学性能。
稀土在钢中具有净化钢液、变质夹杂、细化组织和微合金化作用。钢中加入稀土后，形成的稀土夹杂物尺寸小、数量多、与铁素体错配度小，诱导晶内针状铁素体的能力很强，在一些碳当量较低的C-Mn钢、EH36船板钢等中取得了良好的效果。
但是连铸生产稀土钢存在着加入稳定性控制差，容易絮堵水口造成连铸不畅的世界性技术难题，控制不好往往只能连浇2-3炉，成为稀土钢规模化生产的瓶颈。
项目组多年来一直开展稀土在钢中应用的研发技术， 积累了丰富的稀土在钢中应用技术经验。通过深化稀土在钢中应用技术探讨研究，实现稀土收得率稳定、稀土复合夹杂物细化、稀土钢连浇稳定和碳化物细化，达到提高稀 土微合金高强板焊接性能的目的，拥有非常良好的应用前景。
研究以问题导向为逻辑起点，高强钢的焊接存在两大问题：热影响区原奥氏体晶粒粗化和热影响区形成脆性组织，即微合金钢热影响区韧性劣化问题，从影响因素来分析，一种原因是裂纹的形成；二方面是裂纹的扩展。裂纹的形成收到夹杂物形态和分布及M-A组元的影响，裂纹的扩展受显微组织和晶粒大小的影响。由影响因素开发关键技术：夹杂物细小弥散化技术、连铸工艺顺行技术；避免脆性组织生成技术和传统的第二相粒子技术。针对关键技术开发方向，项目提炼出四大研究目标：即1）稀土、硫、氧协同作用的细小稀土夹杂物控制技术；2）稀土微合金钢连续稳定生产技术；3）稀土处理细化微合金钢中碳化物的控制技术；4）稀土改善微合金钢焊接性能的组织调控技术。
1、首次提出“工业生产条件下控制氧含量10-15ppm、硫含量15-30ppm、稀土加入量45-55 ppm的洁净稀土钢液中细化夹杂物技术”，使夹杂物改质成为2μm以下球状、椭球状稀土氧化物或 硫氧化物，特别是纳米级稀土夹杂物，并细小弥散分布。
2、开发了“LF钙处理、RH稀土处理的高洁净稀土钢精炼技术”，避免了钙处理后尺寸较大 的复合夹杂物形成，降低了稀土钢液连铸水口结瘤危害，在常规板坯铸机实现了8炉连续浇铸。
3、揭示了稀土细化钢中第二相Nb、Ti碳氮化物的作用机制，明晰了稀土与钢中微合金元素的协同作用对焊接热影响区组织和性能的影响规律。稀土Ce作用使Nb、Ti碳氮化物平均尺寸 减小20%以上，可在溶解前抑制热影响区的晶粒长大。
4、利用稀土提高大角度晶界比例、细化钢中夹杂物减少裂纹的萌生、抑制高温下原奥氏体晶粒的长大、推迟热影响区上贝氏体的生成，实现了液压支架和风电用高强稀土钢板“不预热、 免后热”焊接，大幅度提升了液压支架中厚板高强钢焊接热输入和热影响区冲击功
本项目研发始于2013年，首先从宽厚板生产技术改进、工艺摸索，聚焦于重点用户采购的风电塔用钢、煤机高强钢，重点针对提升钢材冲击性能、焊接性能。从2017年开始系统性立项，并得到国家自然科学基金、内蒙古自然科学基金、内蒙古重点科技计划资助下，从机理、技术深入研发应用，开展了高洁净高均质钢的冶炼技术，特别针对稀土夹杂物形成与控制、钙处理调控稀土钢液中夹杂物、稀土与微合金元素的协同作用、稀土对焊接性能焊接效率提升的机理等方面做研究。
从2019年开始，从实验室试验、工业性试验，过渡到工业性规模生产试验并实现工业推广应用，高品质、稀土型风电板与高强板的规模化生产重点用户采购使用。
在工程技术方面，应用推广表现在实现“工业生产条件下控制氧含量10-15ppm、硫含量15-30ppm、稀土加入量45-55ppm 的洁净稀土钢液中细化夹杂物技术”、“LF钙处理、RH 稀土处理的高洁净稀土钢精炼技术”的应用，达到钢中稀土夹杂物稳定控制，在常规板坯铸机实现了 8 炉连续浇铸的世界性水平。通过稀土细化钢中第二相Nb、Ti碳氮化物，抑制热影响区的晶粒长大。利用稀土提高大角度晶界比例、细化钢中夹杂物减少裂纹的萌生、抑制高温下原奥氏体晶粒的长大、推迟热影响区上贝氏体的生成，实现供用户高强稀土钢板的焊接性能提升。2020年~2022年，累计供应重点用户高强稀土钢28.15万吨，新增产值 13.13 亿元，利税1.84亿元。本项目成果生产的稀土高强板煤矿机械行业推广应用。从2020 年针对煤矿液压支架工作阻力大、常规使用的寿命短、服役环境恶劣、制造一致性差等问题，使用本项目新开发的稀土微合金高强钢，焊后热影响区的强度和低温冲击性能好，满足了高端液压支架结构件9 万次耐久性压架试验的性能要求。2020年以来批量化应用，成熟应用于高端液压支架产品制造，大范围的应用于国家能源、中煤国际、国家电投、平煤集团、内蒙古煤业等国内知名煤企，并出口美国、澳大利亚、土耳其、印尼、俄罗斯等国，为煤炭行业安全、绿色、高效、智能开采做出贡献。
本项目成果生产的稀土微合金风电钢系列，已成熟应用于二十多个风力发电项目，累计装机容量 3219MW以上，实现了高端风电塔筒设备的高效率高质量制造。新能源项目所使用的稀土微合金风电钢，在钢中加入稀土，细化晶粒尺寸，改善微观组织，提升钢材洁净度和性能，尤其改善了塔筒筒体、塔筒门框等关键设备的焊接性能，充分解决了Q355、Q420等级别风电用钢板稳定的焊接加工性能，其焊后热影响区的强度和低温冲击性能好，制作的风电结构件可以有明显效果地提升塔筒工作安全系数，提高了设备的低温冲击柔韧性和强塑性，满足了国内加快速度进行发展的风电技术对原材料本质安全的性能要求。得到了塔筒加工单位及项目单位的广泛认可和充分肯定。
本项目发表论文 30 多篇，其中SCI论文12篇，EI论文6篇，共有22篇总被引用137次，平均引用6次以上，最高引用15次。
本项目形成的稀土钢稳定控制技术，对于稀土在钢中应用提升钢材性能的研发技术与稀土钢生产具有非常好的支持作用，推广前景良好。
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