[發明專利]一種含硫鋼電渣重熔硫收得高且分布均勻的方法

有效

• 申請號: 201610256145.7
• 申請日: 2016-04-22
• 公開（公告）號: CN105803217B
• 公開（公告）日: 2018-01-26
• 發明（設計）人: 秦洪偉;林河
• 申請（專利權）人: 重慶鋼鐵（集團）有限責任公司
• 主分類號: C22B9/18
• 分類號: C22B9/18
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司50212
• 代理人: 張先蕓,李華華

技術領域

本發明屬于黑金屬材料電冶金技術領域，涉及電冶金技術領域，具體涉及一種含硫鋼電渣重熔硫收得高且分布均勻的方法。

背景技術

易切削鋼是在鋼中加入一定數量的一種或一種以上的硫、磷、鉛、鈣、硒、碲等易切削元素，以改善其切削性的合金鋼，含硫鋼是易切削鋼的一種。我國生產的易切削鋼與國外進口的易切削鋼相比還存在一定的差距，主要體現在夾雜物的類型、數量以及形態控制不好，導致切削加工性能和力學性能不能達到用戶的要求，尤其是無法滿足對產品質量要求更高的火箭、飛機等關鍵的部件鋼材要求。因此，如何開發高品質易切削鋼的方法，研制可替代進口的國產易切削鋼，具有深刻意義。

目前國內外易切削鋼主要采用電弧爐熔煉+二次精煉+連鑄工藝進行生產，采用電渣重熔技術相對較少。查閱現有技術中采用電渣重熔制備含硫鋼的資料，多數采用三元或四元酸性渣，雖然在重熔過程中采取了一些保護措施，但制得的鋼錠表面質量較差，硫收得率相對較低，特別是整支鋼錠硫縱向分布不均，直接影響產品的使用性能；且現有電渣重熔技術中，根據電渣重熔特點金屬熔滴穿過渣層，金屬相中的硫進入渣相，與渣液相建立化學平衡，這一過程使得含硫鋼的硫燒損嚴重，進而使制得的鋼錠中硫含量低，品質低下。

發明內容

針對現有技術存在的上述不足，本發明要解決的技術問題是：如何提供一種含硫鋼電渣重熔硫收得高且分布均勻的方法，使制得的含硫鋼保硫效果好、硫含量分布均勻，能夠具有良好可靠的性能。

實現上述目的，本發明采用如下技術方案：一種含硫鋼電渣重熔硫收得高且分布均勻的方法，采用電渣重熔工藝，以含硫鋼作為自耗電極，采用返回渣和新重熔渣作為電渣，所述返回渣為對含硫鋼進行電渣重熔后的回收電渣，在重熔過程中能抑制含硫鋼中的硫元素向電渣中移動，減少含硫鋼電渣重熔過程中硫元素的損耗，達到保硫目的。

本發明通過研究發現含硫鋼在電渣重熔過程中被脫硫的反應主要包括五個步驟，即分別為硫從金屬熔體內部向鋼-渣界面移動；鋼渣界面上發生脫硫反應；硫離開鋼渣界面向渣氣界面移動；在渣-氣界面上硫被氣相中的氧氧化；硫的氧化物產物從渣-氣界面離開進入氣相中，共涉電渣冶煉去硫或保硫取決于化學和電解兩大反應：

渣—金屬反應：

氣體—渣反應：

此處：[]、()、{}分別為金屬相、渣相、氣相。

為了有效降低含硫鋼在電渣重熔過程中硫元素的脫除率，本發明采用返回渣和新重熔渣混合作為電渣，返回渣的加入在渣液相中能提前建立動態平衡，硫元素在返回渣中以合適的狀態存在，當自耗電極金屬熔滴穿過渣層時，因渣相中已有相對飽和的(S^2-)與金屬熔化時自耗電極中的[O]結合，故能很好的抑制金屬相中[S]向渣相的轉移，抑制了反應向右進行。不僅如此，本發明加入的返回渣還提高了精煉渣系的純度，使得精煉渣系的黏度變高，降低了渣液的透氣性，阻礙渣液吸氧，較好的抑制氣化脫硫反應的進行，更進一步抑制了金屬相中的硫元素向渣相中移動，既能保證硫的收得率，又使得鋼錠中硫的分布更加均勻。

進一步，所述新重熔渣包括如下重量份的組分：55～65份CaF₂、15～25份Al₂O₃、5～10份MgO和8～15份SiO₂。選用這樣的新重熔渣堿度低只有0.4，具有電導率低電阻高，粘度低流動性好，冶煉過程穩定性好的優點。

進一步，所述返回渣為上述新重熔渣作為電渣對含硫鋼進行電渣重熔后的回收電渣，選用這樣的返回渣，一方面可以因返回渣中有相對飽和的S^2-而抑制金屬相中[S]向渣相的轉移；另一方面，經重熔過的返回渣渣系去氣效果好，透氣性低。

進一步，所述電渣與所述自耗電極的質量比為4～5:100；所述電渣總質量份數為100質量份，其中，返回渣占40～60質量份，全新渣占40～60質量份。選擇這樣的配比能保證電渣重熔冶煉過程穩定，本發明加入的返回渣一方面可以因返回渣中有相對飽和的S²-而抑制金屬相中[S]向渣相的轉移，另一方面還提高了精煉渣系的純度，使得精煉渣系的黏度變高，降低了渣液的透氣性，阻礙渣液吸氧，較好的抑制氣化脫硫反應的進行，更進一步抑制了金屬相中的硫元素向渣相中移動，既能保證硫的收得率，又使得鋼錠中硫的分布更加均勻。

進一步，上述制備方法具體包括如下步驟：

1)渣料準備：將所述返回渣破碎并于200～300℃烘烤2～3小時，將所述新重熔渣于700～800℃烘烤6～8小時；