CN106244771A - 含铅钢的制备方法以及由该方法制备得到的含铅钢 - Google Patents

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白晋钢
欧西达
陈洋
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Abstract

公开了含铅钢的制备方法以及由该方法制备得到的含铅钢。该含铅钢的制备方法，包括将含铅的包芯线通过喂线机喂入钢液，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌，其中喂入位置在底吹氩气孔的上方，底吹搅拌流量为50Nm3/min至700Nm3/min，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间为至少5min。该方法一方面避免了传统铅合金化工艺中铅在钢液底部沉积的问题，从而达到较高的铅收得率；另一方面，该方法产生的含铅烟雾少，减少了对环境的污染和对操作人员的危害。

Description

含铅钢的制备方法以及由该方法制备得到的含铅钢
技术领域
本申请大体上涉及冶炼领域。具体地，本申请涉及含铅钢的冶炼领域。
背景技术
随着钢铁行业的转型升级，客户对产品质量提出了更高的要求。钢铁产品的应用范围也逐渐向高精尖拓展。用于特定领域的某些钢种如易切削钢常需要添加一定量的金属铅。然而，一方面由于铅的密度为11.3g/cm3，远高于钢液，采用传统加铅工艺铅容易沉积在钢液底部，造成铅的收得率低；另一方面，铅在钢中蒸汽压较高，容易气化，产生有毒的铅蒸汽。
采用以普通喂线机的喂线速率向钢包中喂入含金属铅的包芯线，虽然产生的有害气体较少，但铅的溶解速率较慢，仍有大量铅沉积在钢包底部。
可见，铅的合金化过程中存在一些技术难题，影响产品的正常交货和客户的使用效果。因此，亟需一种有效的铅合金化工艺。
概述
一方面，本申请涉及含铅钢的制备方法，其包括将含铅的包芯线通过喂线机喂入钢液，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌，其中喂入位置在底吹氩气孔的上方，底吹搅拌流量为50Nm3/min至700Nm3/min，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间为至少5min。
另一方面，本申请涉及含铅钢，其由包括以下步骤的含铅钢的制备方法制备得到，将含铅的包芯线通过喂线机喂入钢液，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌，其中喂入位置在底吹氩气孔的上方，底吹搅拌流量为50Nm3/min至700Nm3/min，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间为至少5min。
附图简要说明
图1为本申请一实施方案中含铅的包芯线的结构示意图，其中101为铅粒，102为钢皮。
图2为本申请一实施方案中含铅的包芯线加入工艺的示意图，其中，其中201为含铅的包芯线，202为低速喂线机，203为导管，204为钢包，205为钢液，206为底吹氩气，207为钢包车。
图3为本申请一实施方案中铅含量在方坯断面中的分布的示意图，其中共钻取9个点，分析各点铅含量。
详述
在以下的说明中，包括某些具体的细节以对各个公开的实施方案提供全面的理解。然而，相关领域的技术人员会认识到，不采用一个或多个这些具体的细节，而采用其它方法、部件、材料等的情况下仍实现实施方案。
除非本申请中另有要求，在整个说明书和所附的权利要求书中，词语“包括”、“包含”、“含有”和“具有”应解释为开放式的、含括式的意义，即“包括但不限于”。
在整个说明书中提到的“一实施方案”、“实施方案”、“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”意指在至少一实施方案中包括与该实施方案所述的相关的具体参考要素、结构或特征。因此，在整个说明书中不同位置出现的短语“在一实施方案中”或“在实施方案中”或“在另一实施方案中”或“在某些实施方案中”不必全部指同一实施方案。此外，具体要素、结构或特征可以任何适当的方式在一个或多个实施方案中结合。
定义
在本文中，“包芯线”系指将欲加入钢液中的各种添加剂(脱氧剂、脱硫剂、变质剂、合金等)破碎成一定的粒度，然后用冷轧钢带将其包括为一条具有任意长度的复合材料。
在本文中，“喂线机”亦称作喂丝机，用于把包芯线如合金包芯线以适当的速度、设定的数量射入钢液深处。
在本文中，“易切削钢12L14”系指易被(车、铣、拉、刨、钻等)切削加工的钢种，亦成为自动机床加工用钢，其中碳C：≤0.15；锰Mn：0.85-1.15；硫S：0.26-0.35；磷P：0.04-0.09；铅Pb：0.15-0.35。
在本文中，“08A1钢”系指化学成分符合08钢的要求，含酸溶铝量(质量分数)为0.015％-0.065％，碳、锰含量下限不限，含硅量(质量分数)不大于0.03％的钢。
在本文中，“08钢”系指化学成分为：碳C：0.05-0.12；硅Si：0.17-0.37；锰Mn：0.35-0.6；5硫S：≤0.035；磷P：≤0.035；铬Cr：≤0.10；镍Ni：≤0.25；铜Cu：≤0.25并且满足GB/T699-1988的优质碳素结构钢。
在本文中，“收得率”系指单位时间内合金最终获得量与初始投入量之比，计算公式如下：
η = m w × 100 %
其中，η为合金元素收得率；
m为单位时间内单位质量钢中合金元素的加入量；以及
w为单位时间内单位质量成品钢材(铸坯)中合金含量。
具体实施方案
一方面，本申请涉及含铅钢的制备方法，其包括将含铅的包芯线通过喂线机喂入钢液，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌，其中喂入位置在底吹氩气孔的上方，底吹搅拌流量为50Nm3/min至700Nm3/min，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间为至少5min。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的底吹搅拌流量约为50Nm3/min至700Nm3/min。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的底吹搅拌流量约为200Nm3/min至300Nm3/min。
在某些实施方案中，喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间约为至少5min。
在某些实施方案中，喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间约为至少10min。
在某些实施方案中，喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间约为5min至60min。
在某些实施方案中，喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间约为10min至15min。
在某些实施方案中，喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间为10min至30min。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的含铅包芯线中以铅粒作为芯材。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的铅粒的直径约为0.1mm至5mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的铅粒的直径约为0.1mm至3mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的铅粒的直径约为3mm至5mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的含铅包芯线中以铅线作为芯材。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的铅线的直径约为5mm至17mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的铅线的直径约为5mm至10mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的铅线的直径约为10mm至17mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的钢皮的厚度约为0.1mm至1.5mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的钢皮的厚度约为0.1mm至1mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的钢皮的厚度约为1mm至1.5mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的纯铁皮的厚度约为0.1mm至1.5mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的纯铁皮的厚度约为0.1mm至1mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的纯铁皮的厚度约为1mm至1.5mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的含铅的包芯线的外径约为6mm至20mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的含铅的包芯线的外径约为6mm至13mm。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的含铅的包芯线的外径约为13mm至20mm。
在本申请中，制备包芯线的钢带和纯铁皮无特殊要求。在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的钢带包括但不限于碳素钢和合金钢。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的碳素钢包括但不限于低碳钢、中碳钢和高碳钢。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的合金钢包括但不限于低合金钢、中合金钢和高合金钢。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的喂线机的喂线速率约为5m/min至30m/min。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的喂线机的喂线速率约为10m/min。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的喂线机的喂线速率约为15m/min。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的喂线机的喂线速率约为20m/min。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的喂线机的喂线速率约为25m/min。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的喂线完毕后，继续吹氩气搅拌中氩气的流量约为50Nm3/min至700Nm3/min。
在某些实施方案中，能够用于本申请的示例性的喂线完毕后，继续吹氩气搅拌中氩气的流量约为200Nm3/min至300Nm3/min。
在某些实施方案中，将含铅的包芯线通过喂线机单线喂入钢液。
在某些实施方案中，将含铅的包芯线通过喂线机多线喂入钢液。能够用于本申请的示例性的多线喂入包括但不限于双线喂入、三线喂入和四线喂入。
使用本申请的含铅钢的制备方法，铅的收得率高，可达到至少50％。
使用本申请的含铅钢的制备方法，铅在铸坯中的分布均匀。
在某些实施方案中，使用本申请的含铅钢的制备方法，铅的收得率高，可达到至少50％，并且铅在铸坯中的分布均匀。
在某些实施方案中，使用本申请的含铅钢的制备方法，铅的收得率高，可达到至少60％。
在某些实施方案中，使用本申请的含铅钢的制备方法，铅的收得率高，可达到至少60％，并且铅在铸坯中的分布均匀。
使用本申请的含铅钢的制备方法，产生的含铅烟雾少，减少了对环境的污染和对操作人员的危害。
本申请的含铅钢的制备方法，操作简单，占用现场空间小，只需喂铅包芯线时将喂线机推至钢包上方的平台上。
本申请的含铅钢的制备方法，操控性强，可根据底吹氩气位置调整喂线位置，根据钢液距包底深度调整喂线速率和深度，根据铅含量要求调整喂线量。
另一方面，本申请涉及含铅钢，其由包括以下步骤的含铅钢的制备方法制备得到，将含铅的包芯线通过喂线机喂入钢液，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌，其中喂入位置在底吹氩气孔的正上方，底吹搅拌流量为50Nm3/min至700Nm3/min，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间为至少5min。
在某些实施方案中，使用本申请的含铅钢的制备方法制备得到铅均匀分布的含铅钢。
下文中，本申请将通过如下实施例并结合附图进行详细解释以便更好地理解本申请的各个方面及其优点。然而，应当理解，以下的实施例是非限制性的而且仅用于说明本申请的某些实施方案。
实施例
实施例1-4
在LF炉进行了4炉钢包喂铅包芯线试验，钢包规格为45t，试验钢种为易切削钢12L14，低速喂线机以20m/min的速度通过LF炉炉门喂入外径为Φ10mm的含铅粒包芯线，包芯线外皮采用08A1钢带，厚度为0.5mm，铅颗粒直径2mm，采用双线喂入，喂线过程底吹搅拌流量为300Nm3/min，喂线结束后继续搅拌15min，整个过程没有烟雾产生。表1为铅合金化后，钢中铅含量的变化，铅的收得率稳定在65％至70％。连铸坯规格为220mm×220mm，图3为实施例2铅含量在方坯断面中的分布，铅含量平均为0.273％。
表1.实施例1-4钢中铅含量变化及收得率/％
实施例5-7
将喂铅包芯线过程中和喂线后底吹流量分别设定为50Nm3/min、200Nm3/min和700Nm3/min，其他参数与实施例1-4相同，进行试验，分别作为实施例5-7。表2为铅合金化后，钢中铅含量的变化及铅的收得率。
表2.实施例5-7钢中铅含量变化及收得率/％
对比例1-2
在LF炉精炼过程中直接向钢包投入铅块进行铅合金化作为对比例1，试验钢种为易切削钢12L14，试验过程中产生大量烟雾。
在LF炉精炼过程中通过加入铅包芯线进行铅合金化，试验钢种为易切削钢12L14，以此作为对比例2，铅包芯线外径10mm，内芯为Φ8mm的铅金属线，喂线速度100m/min，底吹流量300Nm3/min，喂线过程中并无烟雾产生，喂线结束后继续搅拌15min，试验后修包发现钢包底部存在大量沉积的金属铅。
对比例1-2试验过程中铅含量变化及铅的收得率如表3所示。
表3.对比例1-2钢中铅含量变化及铅的收得率
普通喂线机喂线速度快(喂线速率为100m/min)，而使用喂线速率较低的喂线机(例如喂线速率为5m/min至30m/min)由于喂线速度较慢，包芯线不会迅速到达钢包底部，在钢液面下方200mm至300mm处，已经熔化的铅进入钢液上升流，在大流量底吹氩气的强搅拌作用下，与钢液混合溶解，直至在钢液中分布均匀，因此不会沉积在钢包底部。由于包芯线的钢皮在进入钢液后才完全熔化，含铅蒸汽不会大量溢出，因此避免了剧毒气体或烟尘的产生。
从前述中可以理解，尽管为了示例性说明的目的描述了本发明的具体实施方案，但是在不偏离本发明的精神和范围的条件下，本领域所述技术人员可以作出各种变形或改进。这些变形或修改都应落入本申请所附权利要求的范围。

Claims (10)

1.含铅钢的制备方法，其包括将含铅的包芯线通过喂线机喂入钢液，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌，
其中喂入位置在底吹氩气孔的上方，优选正上方，底吹搅拌流量为50Nm3/min至700Nm3/min，优选200Nm3/min至300Nm3/min，以及喂线完毕后，继续吹氩气搅拌的时间为至少5min，优选至少10分钟，更优选10min至60min，氩气的流量优选为50Nm3/min至700Nm3/min，更优选为200Nm3/min至300Nm3/min。
2.根据权利要求1所述的含铅钢的制备方法，其中所述的含铅的包芯线中以铅粒或铅线作为芯材并且钢皮或者纯铁皮包裹所述铅粒或铅线。
3.根据权利要求2所述的含铅钢的制备方法，其中所述钢皮或纯铁皮的厚度为0.1mm至1.5mm，优选0.3mm至1.0mm。
4.根据权利要求2或3所述的含铅钢的制备方法，其中所述铅粒的直径为0.1mm至5mm，优选0.1mm至3mm。
5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的含铅钢的制备方法，其中所述含铅的包芯线的外径为6mm至20mm，优选6mm至13mm。
6.根据权利要求1至5中任一权利要求所述的含铅钢的制备方法，其中所述喂线机的喂线速率为5m/min至30m/min。
7.根据权利要求1至6中任一权利要求所述的含铅钢的制备方法，其中所述喂入为单线喂入或多线喂入，如双线喂入、三线喂入和四线喂入。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的含铅钢的制备方法，其中所述铅的收得率至少为50％，优选至少为60％。
9.权利要求1至8中任一权利要求所述的含铅钢的制备方法制备得到的含铅钢。
10.如权利要求9所述的含铅钢，其中铅均匀分布在所述含铅钢中。
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