CN105950880A - 一种含硫钢电渣重熔工艺 - Google Patents

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Abstract

一种含硫钢电渣重熔工艺，属于电渣冶金技术领域。电渣重熔时选用CaF2‑SiO2‑CaO的三元渣系，渣料在重熔前采用烘烤炉充分干燥降低渣中水分，电渣生产过程中在干燥氩气气氛保护下进行。起弧采用石墨电极冷起弧，化渣时先加萤石粉，待萤石粉加完后，交替缓慢加入硅石粉及石灰块，防止渣料把炉膛全盖死。化渣过程中及重熔过程中加入一定量的硫化铁对熔渣进行脱氧。电渣重熔充填比设计为0.65~0.75，电渣重熔熔化率（Kg/h）＝（0.8~0.95）×结晶器直径（mm）。利用本发明工艺生产的含硫钢电渣锭表面质量良好，钢中硫含量回收稳定、成分分布均匀且符合技术协议要求。

Description

一种含硫钢电渣重熔工艺
技术领域
本发明属于电渣冶金技术领域，特别涉及一种含硫钢电渣重熔工艺。
背景技术
含硫钢因具有良好的易切削功能而被广泛应用于机械工业和汽车工业等领域，此种钢绝大部分要求有较窄的淬透性带，成分内控范围较窄且均匀性要求严格。近年来随着汽车工业的发展，此类钢材不仅在产量大幅增加，而且在品种质量上的要求也越来越严格。电渣冶金技术作为一种金属或合金精炼提纯及凝固控制的复合技术，不可避免地应用于此类钢的生产上。电渣重熔含硫钢实践中长期存在硫含量回收率不稳定，硫成分控制波动较大甚至出现成分烧损超出技术协议要求范围等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术中存在的硫含量回收率不稳定、硫成分控制波动较大甚至出现成分烧损超出技术协议要求范围等问题提出一种含硫钢硫含量回收稳定、化学成分分布均匀且符合技术协议要求的含硫钢电渣重熔工艺。
本发明的技术方案是这样实现的：一种含硫钢电渣重熔工艺，其特征在于：选用熔点在1100~1300℃之间的CaF2-SiO2-CaO三元渣系，其中萤石粉、硅石粉及石灰块重量百分比分别为45~55％：25~30％：20~25％。
化渣过程中按渣量的0.5%分阶段加入硫铁矿对熔渣进行预脱氧，分3~6次加入，每隔7~12分钟加1次。
电渣重熔熔化率（kg/h）＝N×结晶器直径（mm），N=0.8~0.95。
重熔过程中根据电极坯母材含硫量计算再加入硫铁矿进行脱氧保硫，将钢中理论含硫量补加至协议要求上限。每千克钢重熔时需加入硫铁矿的量为2884.6（b-x），其中b为协议要求硫含量的上限值，x为电极坯母材的原始含硫量。
重熔过程中采用自动加料机连续加入硫铁矿，保证了电渣锭化学成分的均匀性。
电渣重熔充填比设计为0.65~0.75，较大的填充比可以保证较高的渣池边缘温度，有利于改善电渣锭表面质量，但充填比过大会造成电极坯与结晶器之间间隙过小，从而给生产带来一定的不便。
本发明的技术方案产生的积极效果如下：选用熔点在1100~1300℃之间的CaF2-SiO2-CaO三元渣系，于电渣重熔含硫钢，锭子表面光洁，成型良好；这种渣系渣子碱度＜1，渣显酸性，采用SiO2替代Al2O3，用SiO4 4-、Si3O9 6-、SixOy2-替代Al3O7 5-和AlO3 3-，减少了传输电流的O2-，可以较常规渣系有效降低渣系熔渣中的[O2-]活度，从而降低电渣重熔过程中硫含量的烧损。
化渣过程加入一定量的硫铁矿，可以使渣中的含硫量达到一种近饱和状态，从而加强电渣重熔初期锭尾端硫含量的烧损控制。化渣过程加入硫铁矿的量是根据生产实践得来的，渣中加入硫铁矿过多会造成电渣锭锭尾端硫元素出格，加入过少则会削弱电渣重熔初期锭尾端硫含量的烧损控制作用。化渣时间一般情况为40~60分钟，传统的化渣期加入脱氧剂的方法为一次性加入，本发明中分阶段加入硫铁矿是为了让硫铁矿易于熔化不至于结块造成电渣锭锭尾端表面缺陷，加入脱氧剂的次数也可以是更多次数，当然间隔时间就要相应缩短了，操作起来也会较为麻烦。
重熔时加入一定量的硫铁矿，可以补充过程中硫元素的烧损量，且对渣子进行脱氧，降低熔渣中的[O2-]活度。加入硫铁矿的方式采用自动加料机连续加入解决了传统人工脱氧剂加入量控制不精确、不能连续加入的问题，为控制钢中硫成分波动稳定提供了保证。
电渣重熔过程中，控制重熔熔化率（Kg/小时）＝（0.8~0.95）×结晶器直径（mm），可保证含硫钢电渣锭表面光滑，避免电渣锭表面形成众多麻坑，出现钢渣不分现象。选取较快熔化率电渣重熔，由于电渣锭的结晶速度快，使元素和夹杂在液相中的扩散受到抑制，可减少合金成分及夹杂物的偏析集聚，硫化物颗粒细小且分布均匀，夹杂物级别得到有效控制，有利于产品后续的加工。
具体实施方式
一种含硫钢电渣重熔工艺，电渣重熔H11S钢，化学成分生产参数见表1，生产参数见表2。此钢熔点约为1470℃，电渣重熔选用渣系为三元渣：CaF2：SiO2：CaO=45：30：25（重量比），渣系熔点1190℃。渣料使用前其中萤石在600℃下烘烤4小时后，在200℃保温，随用随取；硅石粉和石灰块在680℃下烘烤4小时后，在200℃保温，随用随取。起弧采用石墨电极冷起弧，加渣料时先加萤石粉，待萤石粉加完形成渣池后，交替缓慢加入硅石粉及石灰块，防止渣料把炉膛全盖死。化渣过程中每隔10分钟加1次硫化铁，每次加入300g，共加4次。
重熔过程中根据电极坯母材含硫量采用自动加料机连续加入适当量的硫铁矿进行脱氧保硫，将钢中理论含硫量补加至协议所要求硫含量范围上限值。我们假设协议所要求硫含量范围为a~b，且b＞a，电极坯母材中的原始含硫量为x，硫铁矿中FeS2的纯度为65%，电渣重熔每千克钢重熔时所需加入硫铁矿的量为M(g)。
则有1000×（b-x）=M×65%×64/120，其中64/120为2S与FeS2的原子量比
故得出，M=2884.6×（b-x）。
重熔目标熔化率为650kg/h，理论计算每小时加入的硫铁矿重量为650×2343.75×（b-x）=650×2884.6×（0.15%-0.13%）=375g，即自耗电极进入结晶器后采用自动加料机连续加入硫铁矿375克/h进行脱氧保硫。
另外重熔过程全程吹干燥氩气保护，氩气流量控制在50~30m3/h。
电渣重熔充填比设计为0.65~0.75，较大的填充比可以保证较高的渣池边缘温度，有利于改善电渣锭表面质量，但充填比过大会造成电极坯与结晶器之间间隙过小，从而给生产带来一定的不便。
重熔过程中采用自动加料机连续加入硫化铁进行脱氧保硫，保证了电渣锭化学成分的均匀性。
电渣重熔结束后在电渣锭表面冒口、中部、锭尾三个位置分别钻样，检测钢中硫含量情况见表3，从表3可以看到电渣锭中硫含量成分分布均匀且符合技术协议要求。
表1 H11S钢化学成分
表2 H11S钢生产参数
表3 电渣锭硫含量

Claims (5)

1.一种含硫钢电渣重熔工艺，其特征在于：选用熔点在1100~1300℃之间的CaF2-SiO2-CaO三元渣系，其中萤石粉、硅石粉及石灰块重量百分比分别为45~55％：25~30％：20~25％。
2.根据权利要求1中所述的一种含硫钢电渣重熔工艺，其特征在于：化渣过程中按渣量的0.5%分阶段加入硫铁矿对熔渣进行预脱氧，分3~6次加入，每隔7~12分钟加1次。
3.根据权利要求1中所述的一种含硫钢电渣重熔工艺，其特征在于：电渣重熔熔化率＝N×结晶器直径，N=0.8~0.95。
4.根据权利要求1中所述的一种含硫钢电渣重熔工艺，其特征在于：重熔过程中根据电极坯母材含硫量计算再加入硫铁矿进行脱氧保硫，将钢中理论含硫量补加至协议要求上限；每千克钢重熔时需加入硫铁矿的量为2884.6*k，k=b-x,其中b为协议要求硫含量的上限值，x为电极坯母材的原始含硫量。
5.根据权利要求4中所述的一种含硫钢电渣重熔工艺，其特征在于：重熔过程中采用自动加料机连续加入硫铁矿，保证了电渣锭化学成分的均匀性。
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