CN103937929B - 脱硫剂及其加入方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种脱硫剂及其加入方法，根据本发明的实施例的脱硫剂是由15wt%～20wt%的镁、40wt%～45wt%的铝和35wt%～40wt%的铁组成的合金，根据本发明的脱硫剂的熔点为500℃～550℃。根据本发明的脱硫剂的加入方法是在RH真空精炼时以喂线方式加入到钢液中，将根据本发明的脱硫剂加工成直径为10mm～15mm的金属线，加入量为2～5kg/吨钢。根据本发明的脱硫剂不含腐蚀性成分，减小了钢水的温降，提高了脱硫率。

Description

脱硫剂及其加入方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼脱硫技术领域，尤其涉及一种由合金组成的脱硫剂及其加入方法。

背景技术

硫元素存在于钢中，会使钢产生热脆现象，降低钢的机械性能、耐腐蚀性能和可焊接性能。从炼钢的角度来讲，开发具有高质量、高附加值产品的核心在于提高钢的纯净度和均匀性，特别是降低钢的硫含量，例如：高级别管线钢、石油管线钢要求硫含量在30ppm～50ppm以下。在铁水预处理→转炉→RH精炼→连铸的常规冶炼工艺路线中，仅依靠铁水深脱硫或者降低转炉回硫来控制硫含量是不够的，由于转炉受原材料等条件的影响，因此要保证钢中十分低的硫含量（S≤0.003%）非常困难。

目前，在炼钢过程中，常用的脱硫剂主要有CaO-CaF₂、CaO-CaF₂-A1₂O₃、CaO-A1₂O₃-SiO₂等渣系。CaO-CaF₂渣系的脱硫能力最强，日本曾使用由64wt%的CaO、18wt%的CaF₂、18wt%的A1₂O₃组成的预熔渣作脱硫剂。但是CaO-CaF₂渣系中的氟化物会严重侵蚀RH槽体的耐火材料，污染环境，为此人们相继研制了低氟或无氟脱硫剂。

公告号为CN102199687的专利公开了无取向电工钢用RH真空处理脱硫剂及制备方法和脱硫方法，其脱硫剂主要组成为：50%～60%的CaO、10%～25%的Al₂O₃、5%～10%的CaF₂，以解决电工钢RH真空处理脱硫时存在的耐火材料侵蚀较大、熔化慢、对钢液有增碳风险等难题。

公告号为CN102051443的专利公开了一种高碱度无氟RH脱硫剂，该脱硫剂以CaO-Al₂O₃-SiO₂为基础渣系，通过加入BaO降低脱硫剂的熔点，提高脱硫剂的光学碱度，在无氟条件下能够快速使其熔化，提高脱硫率。

公告号为CN102031337的专利公开了一种低熔点RH脱硫剂，该脱硫剂以CaO-Al₂O₃-SiO₂为基础渣系，添加MgO、BaO、CaF₂等组分，其成分按重量百分比为：45%～50%的CaO、20%～25%的Al₂O₃、4%的SiO₂、10%～15%的BaO、6%～8%的MgO、0～3%的CaF₂。该脱硫剂熔点为1200℃～1300℃，因加入BaO使熔点降低200℃，并提高了熔化速度。但该脱硫剂制备方法复杂，渣中的BaO会对部分钢种产生不利影响。

CaO-Al₂O₃-SiO₂渣系是人们研究最多、应用最广泛的基本渣系，研究表明该渣系较高硫容量的组成（质量分数）集中在：60%～65%的CaO、25%～30%的Al₂O₃、小于10%的SiO₂，对于成分在此范围内的渣系构成的脱硫剂硫平衡分配比Ls可高达200～300。然而，含有此类渣系的脱硫剂熔点普遍在1550℃以上，脱硫动力学条件很差，脱硫处理效果很一般。

公告号为CN101463412的专利公开了一种RH真空炉内预熔渣深脱硫方法，在RH真空处理时，通过合金加料槽加入300kg/吨钢～800Kg/吨钢的预熔脱硫剂实现钢水深脱硫。虽然预熔型脱硫剂在使用前进行预熔处理，具有化渣快、脱硫率稳定、防潮等优点，脱硫能力强于非预熔型脱硫剂，但也存在因快速大量加入脱硫剂引起的钢水显著降温问题。

以上脱硫剂的使用均需严格控制渣中(FeO+MnO)含量在5%～10%以下才能达到30%～60%以上的脱硫率，为此要减少转炉下渣量，并对钢包渣进行改性处理，否则脱硫率不够理想，难以满足钢水深脱硫要求，并且伴随脱硫剂的大量加入会造成钢水较大程度的降温。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种脱硫剂，熔点低，熔化快，避免炼钢设备的耐火材料被严重侵蚀。

本发明的另一目的在于提供一种脱硫剂的加入方法，提高脱硫率，避免引起钢水较大幅度的降温。

本发明的一方面提供一种脱硫剂，所述脱硫剂是由15wt%～20wt%的镁、40wt%～45wt%的铝和35wt%～40wt%的铁组成的合金。

根据本发明的实施例，所述脱硫剂的熔点可以为500℃～550℃。

本发明的另一方面提供一种脱硫剂的加入方法，将所述脱硫剂在RH真空精炼时加入到钢液中。

根据本发明的实施例，所述脱硫剂可以采用喂线方式加入。

根据本发明的实施例，可以将所述脱硫剂加工成直径为10mm～15mm的金属线。

根据本发明的实施例，所述脱硫剂的加入量可以为2kg/吨钢～5kg/吨钢。

具体实施方式

下面，结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步描述。

本发明的一方面提供一种脱硫剂，根据本发明的脱硫剂是由15wt%～20wt%的镁、40wt%～45wt%的铝和35wt%～40wt%的铁组成的合金。

高温下镁和硫有很强的亲和力，钢水中的镁和气态的镁都能与硫迅速反应生成固态的硫化镁，其化学反应方程式为：[Mg]十[S]=[MgS]。由于镁的蒸气压很高，纯镁加入钢液中将迅速生成蒸气逸出，不仅利用率很低，而且镁蒸气与空气中的氧接触后会引起剧烈的燃烧导致爆炸。因此，将镁、铝和铁做成合金后，铝和铁可以对镁起到适当钝化作用，是降低镁的蒸气压、提高镁在钢液中利用率的有效措施。镁、铝、铁合金通常具有密度小(≤3.5g/cm3)、易加工以及压铸性能良好等特点，若增加铁的含量，则可以适当增加合金的熔点和比重，进一步稳定合金利用率。

根据本领域公知的化学特征参数，镁单质的熔点为648.9℃，铝单质的熔点为660.4℃，铁单质的熔点为1530℃，将三者制成合金后熔点可以降低至500℃～550℃，根据本发明的脱硫剂与传统的脱硫剂相比，熔点约降低了650℃，减小了因加入脱硫剂而引起的钢水温降。

此外，根据本发明的脱硫剂不含有CaF₂，在RH真空精炼脱硫处理时不会对真空室插入管造成侵蚀，具有环保无污染的特点。

本发明的另一方面提供一种脱硫剂的加入方法，将脱硫剂的三种金属原材料镁、铝和铁互相熔解，加工成直径10mm～15mm的金属线。由于铝的存在降低了镁的蒸气压，不会使镁在钢液中剧烈反应产生喷溅，因此提高了镁的利用率，从而提高脱硫率。该金属线可在RH真空精炼时用喂丝机加入到钢液中，加入量为2kg/吨钢～5kg/吨钢，使脱硫效率达到55%～60%。

然而本发明并不限于此，也可以在铁水预脱硫或LF精炼时加入根据本发明的脱硫剂。并且，根据本发明的脱硫剂的成分均为本领域技术人员公知的物质，金属镁、铝和铁可来源于冶金行业常用的合金，其中不可避免地含有一定量的杂质，但杂质微少且含量在合理范围内，可忽略不计。上述金属熔解和制线的方法可为本领域技术人员公知的各种方法。

下面结合具体示例对本发明的实施作进一步阐述。

示例1：

以压力容器钢为实验钢种，采用根据本发明的脱硫剂，其中，铝的含量为40wt%，镁的含量为20wt%，铁的含量为40wt%。将其加工成直径12mm的金属线，在RH精炼工序中，通过喂丝机加入到钢水包内，加入量为3.5kg/吨钢，约8分钟达到反应平衡，RH脱硫处理过程钢液温降10℃，平均脱硫率达到59%，RH浸渍管平均寿命为61炉。

对比例1：

以压力容器钢种为实验钢种，采用传统脱硫剂，其中，按质量百分数计含60%的CaO和40%的CaF₂。然后，在同样的RH精炼设备上以真空室投入法加入，加入量为3.5kg/吨钢，约10分钟达到反应平衡，RH脱硫处理过程钢液温降31℃，平均脱硫率为20.6%，RH浸渍管平均寿命为46炉。

综上所述，根据本发明的脱硫剂，熔点显著降低，明显改善对RH真空插入管的腐蚀，采用喂线方式加入减少了脱硫处理过程钢水的温降，提高了脱硫率。本发明工艺操作简单，可以稳定生产超低硫纯净钢，可替代LF精炼脱硫功能，并且不会导致钢液增碳。

本发明的实施例并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求书中所界定的范围为准。

Claims (1)

1.一种由15wt％～20wt％的镁、40wt％～45wt％的铝和35wt％～40wt％的铁组成的合金用于RH真空精炼的脱硫剂的应用，其特征在于，

将所述脱硫剂加工成直径为10mm～15mm的金属线，并且在RH真空精炼时以喂线方式加入到钢液中，加入量为2kg/吨钢～5kg/吨钢，

其中，所述脱硫剂的熔点为500℃～550℃，脱硫效率为55％～60％。