CN107326147A - 一种冶炼不锈钢的脱硫方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶炼技术领域内一种不锈钢冶炼中的脱硫方法，主要从EAF冶炼过程中，控制吹氧时氧化渣的量、脱硫剂的加入方式、脱硫温度、LF精炼过程中钢水中Al含量及进VOD炉前有效控制钢渣量，改善炼钢过程中影响脱硫反应的条件实现快速脱硫，将钢水中硫含量控制在0.005%以下，从而减少钢液中MnS、FeS等夹杂物的形成，降低对铸件力学性能的影响，提升铸件综合质量。
Description
技术领域
本发明涉及冶炼技术领域，特别涉及一种不锈钢冶炼中的脱硫方法。
背景技术
不锈钢中的S元素主要来自于废钢、生铁及合金材料，绝大部分由生铁、废钢带入，占总含量的90%以上。S在钢液中主要以MnS、FeS形式存在，FeS与Fe 能形成低熔点共晶体（Fe+FeS），熔点仅为985℃，且分布在奥氏体晶界上，显著减弱晶粒间的相互作用，使钢材在压力加工时沿晶界开裂，俗称热脆。在冶炼不锈钢时MnS极易溶解于钢液中，降低钢的耐腐蚀性，并且降低钢的塑性、韧性和抗疲劳性能。鉴于此，需要尽可能将钢液中的S含量脱到最低，并且随着科技日益发达，各领域对钢的性能要求也愈加严格，这就要求钢中的有害残余元素进一步降低，现在技术中不锈钢冶炼的脱硫方法一般只能硫含量控制在10 ppm 左右，进一步降低钢中的硫含量成为各大钢厂改进的技术难题。
现有技术中，冶炼不锈钢脱硫步骤主要为EAF（电炉）出钢前还原、出钢过程中加脱硫剂、LF（精炼炉）还原造渣。此方法只能将S含量脱至10ppm左右，达不到标准要求。由于冶炼不锈钢时加入的合金比较多，带入的氧化物杂质多，同样由于合金元素含量高，合金化过程中元素被氧化的也多，所以不锈钢钢渣的组成不同于碳钢、低合金，其钢渣氧化性更高，因此使不锈钢S含量达到5ppm以下，还需要进一步进行研究。
发明内容
本发明针对现有技术中不锈钢冶炼中脱硫后钢水中的硫含量偏高的问题，提供一种冶炼不锈钢的脱硫方法，根据脱硫反应的工艺条件改善钢液环境，将钢液中硫含量脱至5ppm以下。
本发明的目的是这样实现的，一种冶炼不锈钢的脱硫方法，包括如下过程：
EAF炉冶炼时，EAF炉冶炼时，钢水完全熔化后，将钢水升温至1620℃进行吹氧处理，吹氧时将炉门倾斜，以去除钢水中的氧化渣，出钢前钢水在炉内升温至1650～1660℃，并且恒温10～15min，使残留氧化渣结壳后留在炉内，并将钢水出钢至钢包中，出钢过程中随流加入钢水质量0.5～1%的脱硫剂。本过程中，钢水吹氧时，及时倾斜炉门去除吹氧是产生的氧化渣，以避免氧化渣对脱硫工艺的影响。
钢水转入LF炉精炼时，先加入Al及AlCa合金进行初步还原，使钢水的氧活性≤5ppm，然后开始加入钢水质量1～1.5%的活性石灰，将钢渣碱度调整至2.5～3,并将钢水的温度升至1600～1620℃开始脱硫，当硫含量小于0.005%后，将钢水温度控制在1580℃～1590℃之间，开始加合金；在合金化过程中加入Al进一步还原，并确保整个LF精炼过程中钢水中Al的含量控制在0.025%～0.035%之间；本阶段的脱硫工艺中，解决了活性石灰加入量偏少而脱硫不完全，加入活性石灰偏多，碱度偏高而使钢渣太粘稠，也不利于脱硫反应进行，以钢渣中的碱度为2.5～3来控制脱硫剂的加入量，使S的分配系数高，脱硫效果最佳；另外，不锈钢属于高合金钢，加入的合金比较多，同时带入的氧化物也比较多，所以不锈钢中Al消耗非常快，当Al含量过低时，钢水的还原度不够，脱硫反应将无法进行，但是Al含量太高将对后续铸件性能产生影响，所以整个LF冶炼过程，Al在钢水中的含量控制在0.025%～0.035%之间。因钢水冶炼中，加入合金元素后钢液中的氧化物会急剧增加，不利于脱硫反应的进行，所以本发明的上述过程中，先通过加入Al、AlCa合金及活性石灰将硫脱至5ppm以下，然后再进行合金化，并且在合金化过程中进一步加入Al进行还原，确保钢液中的Al的质量含量在0.025~0.035%之间，防止回硫。
VOD真空精炼：钢水转入VOD炉之前需彻底扒除钢液中的钢渣。因钢渣中的硫含量明显高于钢水中硫的浓度，钢水进VOD炉前彻底扒除钢水的钢渣，可以有效防止钢渣中的硫向钢水中扩散，防止VOD过程中回硫。
进一步地，LF炉精炼时，初步还原钢水时Al和CaAl按等质量比加入至钢水的氧活性≤5ppm。
为方便钢水进VOD炉前彻底除渣，钢水从 LF炉出钢前在钢水表面加入钢水质量0.03～0.04%的碳粉，以稀化钢水表面的钢渣，增强钢渣的流动性方便进行彻底的扒渣处理。
本发明的不锈钢冶炼工艺，通过改善炼钢过程中影响脱硫反应的条件来快速脱硫，有效控制影响脱硫效果的氧化渣量，脱硫剂的加入方式，出钢前的钢液的温度的控制，钢液中Al的含量的控制，进VOD炉前除渣控制，将钢水中硫含量控制在0.005%以下，从而减少钢液中MnS、FeS等夹杂物的形成，降低对铸件力学性能的影响，提升铸件综合质量。
具体实施方式
本发明的冶炼不锈钢的脱硫方法，具体包括如下过程：将按用量备料的各冶炼用钢料投入EAF炉进行冶炼，钢水完全熔化后，将钢水升温至1620℃进行吹氧处理，吹氧时将炉门倾斜，以去除钢水中的氧化渣，避免氧化渣对脱硫反应的影响，出钢前将钢水在炉内升温至1650～1660℃，并且恒温10～15min，使残留氧化渣结壳后留在炉内，出钢过程中随流加入钢水质量0.5～1%的脱硫剂。钢水转入LF炉后，向钢水中加入钢水质量0.05～0.1%的Al和CaAl的等比例混合物至完全熔化以初步还原钢水，当钢水氧化性≤5ppm后，加入钢水质量1～1.5%的活性石灰进一步造渣脱硫，控制钢渣的碱度在2.5～3之间，并将温度调整为1600~1620℃进行脱硫，通过此工艺将硫含量降至≤5ppm后开始加合金，合金化过程中将钢水温度降至1580℃~1590℃，并加入Al进一步还原，确保整个LF精炼过程中钢水中Al的质量含量控制在0.025%~0.035%之间；不锈钢属于高合金钢，加入的合金比较多，同时带入的氧化物也比较多，所以不锈钢中Al消耗非常快，当Al含量过低时，钢水的还原度不够，脱硫反应将无法进行，但是Al含量太高将对后续铸件性能产生影响，所以整个LF冶炼过程，Al在钢水中的含量应保持在0.025%～0.035%之间。因钢水冶炼中，加入合金元素后钢液中的氧化物会急剧增加，不利于脱硫反应的进行，本发明的上述过程中，先通过加入Al、AlCa合金及活性石灰将硫脱至5ppm以下，然后再进行合金化，并且在合金化过程中进一步加入Al合金进行还原，确保钢液中的Al的质量含量在0.025~0.035%之间，防止回硫。钢水经LF精炼后转入VOD炉进行真空精炼，钢水转入VOD炉之前需彻底扒除钢液中的钢渣；为便于实现彻底扒渣，钢水在LF炉出钢前，在钢水表面加入钢水质量0.03～0.04%的碳粉，以稀化钢水表面的钢渣，然后进行彻底的扒渣处理。因钢渣中的硫含量明显高于钢水中硫的浓度，钢水进VOD炉前彻底扒除钢水的钢渣，可以有效防止钢渣中的硫向钢水中扩散，防止VOD过程中回硫。
本发明的不锈钢冶炼工艺，通过改善炼钢过程中影响脱硫反应的条件来快速脱硫，有效控制影响脱硫效果的氧化渣量，脱硫剂的加入方式，出钢前的钢液的温度，钢液中Al的含量及进VOD炉前钢渣的量，将钢水中硫含量控制在0.005%以下，从而减少钢液中MnS、FeS等夹杂物的形成，降低对铸件力学性能的影响，提升铸件综合质量。
Claims (3)
1.一种冶炼不锈钢的脱硫方法，包括如下过程：
EAF炉冶炼时，钢水完全熔化后，将钢水升温至1620℃进行吹氧处理，吹氧时将炉门倾斜，以去除钢水中的氧化渣，出钢前钢水在炉内升温至1650～1660℃，并且恒温10～15min，使残留氧化渣结壳后留在炉内，并将钢水出钢至钢包中，出钢过程中随流加入钢水质量0.5～1%的脱硫剂；
LF炉精炼:钢水转入LF炉精炼时，先加入Al及AlCa合金进行初步还原，使钢水的氧活性≤5ppm，然后开始加入钢水质量1～1.5%的活性石灰，将钢渣碱度调整至2.5～3,并将钢水的温度升至1600～1620℃开始脱硫，当硫含量小于0.005%后，将钢水温度控制在1580℃～1590℃之间，开始加合金；在合金化过程中加入Al进一步还原，并确保整个LF精炼过程中钢水中Al的含量控制在0.025%～0.035%之间；
VOD真空精炼：钢水转入VOD炉之前需彻底扒除钢液中的钢渣。
2. 根据权利要求1所述的冶炼不锈钢的脱硫方法，其特征在于， LF炉精炼时，初步还原钢水时Al和CaAl按等质量比加入至钢水的氧活性≤5ppm。
3. 根据权利要求1所述的冶炼不锈钢的脱硫方法，其特征在于，钢水从 LF炉出钢前在钢水表面加入钢水质量0.03～0.04%的碳粉，以稀化钢水表面的钢渣，然后进行彻底的扒渣处理。
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