[發明專利]含鉍合金鋼中鉍元素的彌散均勻分布方法

有效

• 申請號: 201310662944.0
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103667592A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 李大明;駱忠漢;魏偉;柳志敏;孫亮;黃成紅;林立平;郭小龍;高洋;丁金發
• 申請（專利權）人: 武漢鋼鐵（集團）公司
• 主分類號: C21C7/00
• 分類號: C21C7/00;C21C1/02;C21C5/28;B22D11/115
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司 42104
• 代理人: 胡鎮西;陳懿

技術領域

本發明涉及鋼水冶煉技術領域，具體地指一種含鉍合金鋼中鉍元素的彌散均勻分布方法。

背景技術

針對某些特殊合金鋼，鋼中含一定量的鉍可以改善其性能，為使該特殊合金鋼材成品各處性能一致，就要將鉍細微化之后均勻地分散到鋼中，這需要提高鉍在鋼水中的溶解量，保證金屬鉍在鋼水中分布均勻。

金屬鉍熔點為271℃，沸點為1560℃，密度為9.8g/cm3，在鋼水中的溶解度為0.02%，由此可以看出，金屬鉍熔點與沸點低，在鋼水中的溶解度也低。在鋼水中，溶解限度以內的鉍先變成液體，再通過固溶反應溶解在鋼水中；而溶解限度以上的鉍以液體狀的金屬鉍粒的形態懸浮在鋼水中，其中，大顆粒的金屬鉍粒（粒度>100μm）慢慢下沉，集沉在鋼包底部，而小顆粒的金屬鉍粒（粒度<20μm）是懸浮在鋼液之中。固體鐵中鉍的形態分兩種情況：在溫度處于鉍的熔點以下時，鉍以金屬顆粒的形態分散于結晶粒晶界；在溫度處于鉍的熔點以上時，鉍以液體或氣體的形態存在于結晶粒晶界。

由于這些特點，添加到鋼水中的鉍，容易液化或氣化，其中，液化的會沉入底部，氣化的變成氣體散發，導致鉍在鋼水中較難溶解，利用率較低。所以要做到鉍在鋼中彌散至分布均勻比較困難，查找相關文獻，沒有查到有關向鋼液中添加鉍合金的有效方法。

發明內容

本發明的目的就是要提供一種收得率高、使鉍元素在鋼中彌散至分布均勻、鋼材綜合性能優良且鋼材成品各處性能一致的含鉍合金鋼中鉍元素的彌散均勻分布方法。

為實現上述目的，本發明所設計的含鉍合金鋼中鉍元素的彌散均勻分布方法，所述方法的操作步驟如下：1）鐵水脫硫處理，以使鐵水中的硫元素降低到設計值；2）轉爐冶煉，出鋼后先按2～3kg/t.s（t.s是ton?steel的簡寫，意譯噸鋼）的用量添加鋁鐵合金、按30～40kg/t.s的用量添加硅鐵合金，然后按1～2kg/t.s的用量添加鋼包渣改質劑進行鋼包渣改質，使鋼渣中TFe+MnO的重量小于或等于鋼包渣總重量的3.0%；3）鋼包精煉，將鋼液溫度控制在1565～1595℃，鋼液中各化學成分的重量百分比控制為：C：0.030～0.090%，Si：2.8～3.5%，Mn：0.06～0.20%，P≤0.030%，S≤0.030%，Als：0.02～0.04%；4）鋼包精煉后，將耐火材料制成的合金加料管插入鋼液液面以下100～300mm，通過合金加料管將粒度為3～30mm的低熔點易氣化金屬鉍元素加入鋼液中，鉍元素加入量≤0.5kg/t.s；5）鋼包底吹氬氣，吹氬氣強度控制在30～100L/min.ts（ts是ton?steel的簡寫，意譯噸鋼）；6）連鑄平臺澆鑄，全程保護澆鑄，澆鑄通鋼量為0.9～1.0t/min，過熱度為10～40℃，二冷段采用弱電磁攪拌。

作為優選方案，所述步驟2）中，出鋼后鋁鐵合金的添加量為2.6kg/t.s，硅鐵合金的添加量為36kg/t.s，鋼包渣改質劑的添加量為1.7kg/t.s，使鋼渣中TFe+MnO的重量為鋼包渣總重量的2.8%。

進一步地，所述步驟3）中，將鋼液溫度控制在1578℃，鋼液中各化學成分的重量百分比控制在：C：0.065%，Si：3.1%，Mn：0.1%，P：0.018%，S：0.024%，Als：0.03%。

再進一步地，所述步驟4）中，將合金加料管插入鋼液液面以下200mm，通過合金加料管將低熔點易氣化金屬鉍元素加入鋼液中，鉍元素加入量為0.25～0.32kg/t.s。

還進一步地，所述步驟5）中，吹氬氣強度控制在67L/min.ts。

更進一步地，所述步驟5）中，鋼包底吹氬氣時間為20～120s。

更進一步地，鋼包底吹氬氣時間為86s。

更進一步地，所述步驟6）中，澆鑄通鋼量為0.93t/min，過熱度為29℃。

更進一步地，所述低熔點易氣化合金為鉍。

本發明的工作原理如下：（1）通過耐火材料制作成的專用合金加料管將低熔點易氣化的金屬鉍元素直接添加到鋼液內部，避免了從鋼液表面添加導致金屬鉍瞬間被氣化揮發的問題，同時，該方法不會因低熔點易氣化金屬鉍劇烈揮發使鋼包渣層破裂，從而失去阻止金屬鉍揮發的屏障作用；

（2）金屬鉍的粒度控制合適：太小難以加入到鋼液內部，利用率低；而太大容易沉入鋼包底部，溶解在鋼液中的合金數量也不多，同樣不利于金屬鉍顆粒彌散分布；