CN102978336B - 一种电弧炉条件下脱Sb的冶炼工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种电弧炉条件下脱Sb的冶炼工艺，熔化期温度≤1550℃；氧化期脱碳速率≤0.03%/min，温度1550℃~1680℃，在1560℃和1640℃左右时，要分别进行一次吹氧流渣；还原初期在净面或薄渣下加入铝锭，用量为总钢水重量的3%~4%；5~10min后加入总钢水重量1%~1.5%的硅钙粉和碳粉的混合物，还原期温度1680℃~1600℃；出钢前将总钢水重量0.08%~0.1%的铝锭加入到钢包中。在电弧炉条件下试验成功，确定了电弧炉条件下脱Sb的工艺路线，并获得了满意的脱Sb效果。
Description
技术领域
本发明为电弧炉条件下脱锑（Sb）的一种冶炼工艺。
背景技术
Sb在钢中属于不溶元素，具有白色光泽，质坚而脆，熔点603℃，沸点1440℃，对钢的热塑性、耐蚀性及抗氧化性都会产生十分不利的影响。据相关资料报道钢中含锑平均为0.001%时，晶界上的锑含量就可以达到0.5%，富集比率可达500，锑在晶界偏聚易导致晶界脆化，降低钢的使用寿命。Sb在钢锭锻造加热过程中会产生表面富集和晶界氧化，造成高温脆性，产生锻造表面裂纹，造成锻件报废。
另一方面，Sb在废钢中容易累积，如果不采取措施，最终导致废钢由于Sb含量的偏高而无法回用。表1所示是在热轧钢管料头取样进行的Sb含量的检测。
表1 废钢管头中Sb含量（%）
在核电设备中，如AP1000主管道产品，其Sb含量要求不高于0.005%，如果对原料钢不做除Sb处理，会导致钢锭Sb含量超标，而如果不采用原料钢，则会增加成本。
电弧炉冶炼是以原料钢为原料进行冶炼钢水的一种方法。常规的冶炼方式不能有效降低Sb含量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种电弧炉条件下脱Sb的冶炼工艺，根据电弧炉炼钢特点，采用特殊的工艺进行处理，有效降低Sb含量，以满足高品质产品要求。
为了解决上述问题，本发明采用了以下技术方案。
一种电弧炉条件下脱Sb的冶炼工艺，其特征在于包含以下步骤：
（1）装料：电弧炉炉底垫作为渣料的石灰和萤石，重量配比为石灰：萤石=4:1，石灰和萤石总重量占总钢水量的4%-5%；
（2）熔化期：温度控制不低于1550℃；
（3）氧化期：脱碳速率≤0.03%/min；氧化期温度1550℃~1680℃，保证连续升温；温度在1560℃和1640℃左右时，要分别进行一次吹氧流渣，吹氧管出口压力为0.2~0.5Mpa，吹氧总时间≥30min，并根据流渣量补充渣料；氧化末期彻底去除氧化渣；
（4）还原期：补造新渣，作为渣料的石灰与萤石的重量配比为3:1，石灰与萤石的总重量为总钢水量的3%~4%；还原初期，在净面或薄渣下加入铝锭，用量为总钢水重量的3%~4%；5~10min后加入总钢水重量1%~1.5%的硅钙粉和碳粉的混合物，硅钙粉和碳粉的重量比例为2:1，分5~7批次加入炉中，批次间隔6~8min，每次加入前搅拌并测温；还原期温度1680℃~1600℃；
（5）终脱氧：出钢前将总钢水重量0.08%~0.1%的铝锭加入到钢包中。
（6）出钢：温度1600℃±10℃，需在出钢前15min内测定出钢温度。
第（4）步中使用的渣料水分≤0.30%。
本发明的积极效果在于：
（1）在电弧炉中对原料钢进行处理使Sb满足了使用条件，既节约了成本，又降低了在冶炼高品质钢时原料钢的采购难度；
（2）掌握了脱Sb的一般规律，并在电弧炉条件下试验成功，确定了电弧炉条件下脱Sb的工艺路线，并获得了满意的脱Sb效果。
具体实施方式
下面结合实施例进一步说明本发明。
一种电弧炉条件下脱Sb的冶炼工艺，其特征在于包含以下步骤：
（1）装料：电弧炉炉底垫作为渣料的石灰和萤石，重量配比为石灰：萤石=4:1，石灰和萤石总重量占总钢水量的4%-5%；
（2）熔化期：严格控制熔化期的操作及供电制度，防止钢水局部过热。熔化期温度不高于1550℃；
（3）氧化期：脱碳速率≤0.03%/min；氧化期温度1550℃~1680℃，保证连续升温。温度在1560℃和1640℃左右时，要分别进行一次吹氧流渣，吹氧管出口压力为0.2~0.5Mpa，吹氧总时间≥30min，并根据流渣量补充渣料。氧化末期要去除氧化渣，扒渣彻底；
（4）还原期：补造新渣，作为渣料的石灰与萤石的重量配比为3:1，渣料要干燥（水分≤0.30%），石灰与萤石的总重量为总钢水量的3%~4%；
沉淀脱氧和扩散脱氧相结合，还原初期以沉淀脱氧为主，在净面或薄渣下加入铝锭，用量为总钢水重量的3%~4%；5~10min后采用扩散脱氧，以硅钙粉和碳粉为主，硅钙粉和碳粉的重量比例为2:1，硅钙粉和碳粉总用量为总钢水量的1%~1.5%，分5~7批次加入炉中，批次间隔6~8min，每次加入前要充分搅拌并测温。还原期温度1680℃~1600℃；
（5）终脱氧：出钢前将铝锭加入钢包中，加入量为总钢水重量的0.08%~0.1%。
（6）出钢：温度1600℃±10℃，需在出钢前15min内测定出钢温度。
实施依据及检测结果如下。
Sb与P同属VA族元素，Sb具有明显的金属性，在性质上与P有差别；P主要靠低温氧化后与CaO结合进入渣中，即氧化脱P，P失去电子；也可在强还原条件下形成CaP进入渣中，即还原脱磷， P得到电子。
Sb也可以采取与脱P相同的方法去除，在低温时生成氧化物与CaO结合进入渣中，即氧化脱Sb；也可在还原条件下脱Sb，主要原理为：石灰分解为CaO=Ca+2+O-2，其中的Ca+2与Sb结合生成CaSb进入渣中，而O-2与Al结合生成Al2O3；CaF2有利于去Sb，其与Sb生成的CaSb进入渣中去除，而SbF则气相挥发，从而达到脱Sb的目的。
脱Sb条件为：①、强还原条件；②、高碱度。
采用光谱分析仪，按照GB/T4336-84碳素钢和中低合金钢的光电发射光谱分析方法进行检测。采用表1中批次废钢实际生产所得数据如表2所示：
表2 实验结果
Claims (2)
1.一种电弧炉条件下脱Sb的冶炼工艺，其特征在于包含以下步骤：
（1）装料：电弧炉炉底垫作为渣料的石灰和萤石，重量配比为石灰：萤石=4:1，石灰和萤石总重量占总钢水量的4%-5%；
（2）熔化期：温度控制不低于1550℃；
（3）氧化期：脱碳速率≤0.03%/min；氧化期温度1550℃~1680℃，保证连续升温；温度在1560℃和1640℃时，要分别进行一次吹氧流渣，吹氧管出口压力为0.2~0.5Mpa，吹氧总时间≥30min，并根据流渣量补充渣料；氧化末期彻底去除氧化渣；
（4）还原期：补造新渣，作为渣料的石灰与萤石的重量配比为3:1，石灰与萤石的总重量为总钢水量的3%~4%；还原初期，在净面或薄渣下加入铝锭，用量为总钢水重量的3%~4%；5~10min后加入总钢水重量1%~1.5%的硅钙粉和碳粉的混合物，硅钙粉和碳粉的重量比例为2:1，分5~7批次加入炉中，批次间隔6~8min，每次加入前搅拌并测温；还原期温度1680℃~1600℃；
（5）终脱氧：出钢前将总钢水重量0.08%~0.1%的铝锭加入到钢包中；
（6）出钢：温度1600℃±10℃，需在出钢前15min内测定出钢温度。
2.根据权利要求1所述的电弧炉条件下脱Sb的冶炼工艺，其特征在于：第（4）步中使用的渣料水分≤0.30%。
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