CN115323116A - 一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法；所述方法包括：得到铁水；将所述铁水进行冶炼，得到第一预设硫含量≤0.020％的第一低碳钢液；将所述低碳钢液进行LF脱硫和控硫操作，得到第二预设硫含量为0.0035％～0.0050％的第二低碳钢液；将所述第二低碳钢液进行钙处理，后进行软吹、连铸和轧制，得到高抗疲劳钢材；其中，所述控硫操作包括脱硫操作或增硫操作；通过先控制钢水冶炼的硫含量，再通过LF脱硫和控硫操作，保证得到硫含量，最后通过钙处理、软吹、连铸和轧制，就能改善钢中夹杂物，减小轧制后钢板的夹杂物尺寸。

Description

一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法

技术领域

本申请涉及炼钢技术领域，尤其涉及一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法。

背景技术

硫在钢材中是以硫化物形式存在的，对钢的塑性、韧性、焊接性能、厚度方向性能、疲劳性能和耐腐蚀性都有不利影响，因此一股被认为是有害元素；其中，FeS化合物在钢材以1150℃～1200℃的条件下进行热加工时，易过早熔化而导致工件开裂，这种现象被称为“热脆”；为了避免“热脆”的发生，不同的钢种对其硫含量分别进行了要求：高级优质钢：S＜0.02％、优质钢：S＜0.03％、普通钢：S＜0.055％。

由于铝脱氧钢中Al₂O₃等高熔点夹杂物较多，连铸浇注过程中容易在SEN处聚集而结瘤，因此目前采用钙处理控制夹杂物形态，使之在钢液中呈液态，从而改善水口堵塞，保证连铸的顺利进行；但是由于液态夹杂物更容易被浸润而难以被去除，极易残留在钢液中，导致轧制过程中钢材的变形量大，从而易造成夹杂物评级超标，虽然现有研究表明CaO-Al₂O₃外包裹CaS的复合夹杂物在轧制过程中不易变形，能够减少钢中的夹杂物尺寸，但是传统工艺生产低硫钢种时将钢中硫含量尽可能降低至极低水平，导致钢液中夹杂物主要为CaO-Al₂O₃，而该类夹杂物的变形效果差。因此如何通过增硫控制钢液中夹杂物，从而完成对钢材内部质量的改善，是目前亟需解决的技术问题。

发明内容

本申请提供了一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法，以解决现有技术中难以通过增硫的方式直接完成对钢材内部质量的改善的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法，所述方法包括：

得到铁水；

将所述铁水进行冶炼，得到第一预设硫含量的第一低碳钢液；

将所述低碳钢液进行LF脱硫和控硫操作，得到第二预设硫含量的第二低碳钢液；

将所述第二低碳钢液进行钙处理，后进行软吹、连铸和轧制，得到高抗疲劳钢材；

其中，所述控硫操作包括脱硫操作或增硫操作；

所述第一预设硫含量≤0.020％，所述第二预设硫含量为0.0035％～0.0050％。

可选的，所述控硫操作具体包括：

得到LF脱硫后的实际硫含量；

根据第二预设硫含量和所述实际硫含量，判断是否需要继续脱硫或采用增硫操作；

若所述实际硫含量＞所述第二预设硫含量的上限，则判定需要继续脱硫；

若所述实际硫含量在所述第二预设硫含量的范围内，则判定不需要继续脱硫或增硫操作；

若所述实际硫含量＜所述第二预设硫含量的下限，则判定需要进行增硫操作。

可选的，所述增硫操作包括以含硫物料加入的方式进行增硫，所述含硫物料的加入量为：(S元素目标值-脱硫结束S元素含量)×钢液量/(物料的收得率×物料中S元素含量)。

可选的，所述含硫物料包括硫铁合金、硫芯线、高硫生铁合金中的至少一种。

可选的，所述LF脱硫包括以造渣剂制造钢包渣的方式进行脱硫；

以质量分数计，所述钢包渣的化学成分包括：[FeO]+[MnO]≤4％，其中，[FeO]为钢包渣中FeO的含量，[MnO]为钢包渣中MnO的含量。

可选的，所述LF脱硫时间为1min～10min。

可选的，所述造渣剂包括白灰、铝矾土、萤石和铝粒中至少一种。

可选的，所述钙处理包括以预设钙硫比为目标进行钢液中的钙处理，所述预设钙硫比为0.3～1.8。

可选的，所述钙硫比包括钢液中游离钙和化合钙的总钙含量和钢液中的总硫含量的比值。

可选的，所述软吹时间为5min～20min。

本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本申请实施例提供的一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法，通过先控制钢水冶炼的硫含量在0.02％以下，再通过LF脱硫和控硫操作，保证得到硫含量在0.0035％～0.0050％的钢水，最后通过钙处理、软吹、连铸和轧制，能保证得到的钢种在较高的硫含量，进而能够充分改善钢液中夹杂物的形变效果，从而改善轧制后钢材中因夹杂物形变困难而导致的夹杂物尺寸过大的问题，保证夹杂物的尺寸在适宜范围内，由于夹杂物的尺寸能够充分影响钢材的内部性能，因此通过控制最终钢水的硫含量在适宜范围内，进而能够改善钢材的内部质量。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的方法的流程示意图；

图2为本申请实施例提供的控硫操作的流程示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请的创造性思维为：在成分合格的情况下，通过提高低硫钢种的硫含量，从而能保证钙处理后的主要夹杂物为CaO-Al2O₃-CaS，从而能保证夹杂物的形变效果，减少轧制后的钢材的夹杂物尺寸，进而提高疲劳寿命性能。

在本申请一个实施例中，如图1所示，提供一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法，所述方法包括：

S1.得到铁水；

S2.将所述铁水进行冶炼，得到第一预设硫含量的第一低碳钢液；

S3.将所述低碳钢液进行LF脱硫和控硫操作，得到第二预设硫含量的第二低碳钢液；

S4.将所述第二低碳钢液进行钙处理，后进行软吹、连铸和轧制，得到高抗疲劳钢材；

其中，所述控硫操作包括脱硫操作或增硫操作；

所述第一预设硫含量≤0.020％，所述第二预设硫含量为0.0035％～0.0050％。

本申请实施例中，第一预设硫含量≤0.020％的积极效果是在该硫含量的范围内，能有效的保证LF脱硫的脱硫负荷在合适的范围内，保证钢种脱硫控制的效果；当硫含量的取值大于该范围的端点值，将导致LF进站的硫含量较高，增加脱硫负荷，从而影响对钢种脱硫的控制。

所述第二预设硫含量为0.0035％～0.0050％的积极效果是在该取值范围内，能保证钙处理后的CaS含量充足，从而保证钙处理后的夹杂物主要为CaO-Al₂O₃-CaS，从而能保证夹杂物的形变效果，进而减少轧制后钢材的夹杂物尺寸，从而提高钢材的内部质量；当硫含量的取值大于该范围的端点值，将导致钢种中硫含量过高，进而导致钢水出格，当硫含量的取值小于该范围的端点最小值，将导致钙处理后的CaS含量过低，从而导致夹杂物的形变效果过低，无法有效的减少轧制后钢材的夹杂物尺寸，从而无法有效的提高钢材的内部质量。

在一些可选的实施方式中，如图2所示，所述控硫操作具体包括：

S301.得到LF脱硫后的实际硫含量；

S302.根据第二预设硫含量和所述实际硫含量，判断是否需要继续脱硫或采用增硫操作；

若所述实际硫含量＞所述第二预设硫含量的上限，则判定需要继续脱硫；

若所述实际硫含量在所述第二预设硫含量的范围内，则判定不需要继续脱硫或增硫操作；

若所述实际硫含量＜所述第二预设硫含量的下限，则判定需要进行增硫操作。

本申请实施例中，通过比对实际硫含量和第二预设硫含量之间的大小，判定需要的进行脱硫或者增硫操作，从而保证最后钢水中的硫含量稳定在第二预设硫含量的范围内，保证夹杂物的形变效果，从而有效的提高钢材的内部质量。

在一些可选的实施方式中，所述增硫操作包括以含硫物料加入的方式进行增硫，所述含硫物料的加入量为：(S元素目标值-脱硫结束S元素含量)×钢液量/(物料的收得率×物料中S元素含量)。

本申请实施例中，通过以硫为参考因素，通过对增硫操作中的含硫物料的加入量进行控制，从而能保证增硫操作的硫的增加量的准确，从而保证钢液中第二预设量的稳定。

在一些可选的实施方式中，所述含硫物料包括硫铁合金、硫芯线、高硫生铁合金中的至少一种。

本申请实施例中，含硫物料包括硫铁合金、硫芯线、高硫生铁合金中的至少一种的积极效果是通过限定含硫物料的选取种类，从而能有效的提高方法的适用范围，从而降低方法的使用门槛。

在一些可选的实施方式中，所述LF脱硫包括以造渣剂制造钢包渣的方式进行脱硫；

以质量分数计，所述钢包渣的化学成分包括：[FeO]+[MnO]≤4％，其中，[FeO]为钢包渣中FeO的含量，[MnO]为钢包渣中MnO的含量。

本申请实施例中，[FeO]+[MnO]≤4％的积极效果是在该质量分数范围内，能保证钢液中脱硫处理的充分，保证脱硫完全，同时方便后续钙处理的进行；当质量分数的取值大于该范围的端点值，将影响脱硫处理的效果，导致后续钙处理无法有效的进行。

在一些可选的实施方式中，所述LF脱硫时间为1min～10min。

本申请实施例中，LF脱硫时间为1min～10min的积极效果是在该时间范围内，能保证钢液中的多余硫被充分脱除，进而保证钢液中的硫含量在第二预设硫含量的范围内，从而保证夹杂物的形变效果，从而有效的提高钢材的内部质量；当脱硫时间的取值大于或小于该范围的端点值，将导致脱硫的耗时增加或者脱硫不充分，影响夹杂物的形变。

在一些可选的实施方式中，所述造渣剂包括白灰、铝矾土、萤石和铝粒中至少一种。

本申请实施例中，造渣剂包括白灰、铝矾土、萤石和铝粒中至少一种的积极效果是通过限定造渣剂的选取种类，从而能有效的提高方法的适用范围，从而降低方法的使用门槛。

在一些可选的实施方式中，所述钙处理包括以预设钙硫比为目标进行钢液中的钙处理，所述预设钙硫比为0.3～1.8。

本申请实施例中，预设钙硫比为0.3～1.8的积极效果是在该比例范围内，既能保证钙的使用量合适，又能保证CaS包裹的钙铝酸盐夹杂物的成型，从而能保证夹杂物的形变效果，进而减少轧制后钢材的夹杂物尺寸，从而提高钢材的内部质量；当比例的取值大于或小于该范围的端点值，将导致Ca的含量增加，进而增加生产成本，或者导致夹杂物形成不充分，导致夹杂物变形效果差。

在一些可选的实施方式中，所述钙硫比包括钢液中游离钙和化合钙的总钙含量和钢液中的总硫含量的比值。

本申请实施例中，限定钙硫比为总钙含量和总硫含量的比值，从而能保证对钢液中钙和硫能形成充足的CaS，进而得到CaS包裹的钙铝酸盐夹杂物，从而保证夹杂物的变形效果，进而有效的提高钢材的内部质量。

在一些可选的实施方式中，所述软吹时间为5min～20min。

本申请实施例中，软吹时间为5min～20min的积极效果是在该时间范围内，能保证钢液的洁净度和钢液温度；当时间的取值大于或小于该范围的端点值，将导致钙处理后的软吹时间长，造成钢液温度低，或者钢液中夹杂物上浮效果差，钢液洁净度差。

实施例1

如图1所示，一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法，包括：

S1.得到铁水；

S2.将铁水进行冶炼，得到第一预设硫含量的第一低碳钢液；

S3.将低碳钢液进行LF脱硫和控硫操作，得到第二预设硫含量的第二低碳钢液；

S4.将第二低碳钢液进行钙处理，后进行软吹、连铸和轧制，得到高含硫量的抗疲劳钢材；

其中，控硫操作包括脱硫操作和/或增硫操作；

第一预设硫含量≤0.020％，第二预设硫含量为0.0035％～0.0050％。

如图2所示，控硫操作具体包括：

S301.得到LF脱硫后的实际硫含量；

S302.根据第二预设硫含量和实际硫含量，判断是否需要继续脱硫或采用增硫操作；

若实际硫含量＞第二预设硫含量的上限，则判定需要继续脱硫；

若实际硫含量在第二预设硫含量的范围内，则判定不需要继续脱硫或增硫操作；

若实际硫含量＜第二预设硫含量的下限，则判定需要进行增硫操作。

增硫操作包括以含硫物料加入的方式进行增硫，含硫物料的加入量为：(S元素目标值-脱硫结束S元素含量)×钢液量/(物料的收得率×物料中S元素含量)。

各实施例和各对比例的工艺参数如表1所示。

表1

相关实验：

分别收集各实施例和对比例所得钢材的过程中产生的夹杂物和钢材，并针对各夹杂物和钢材进行检测，结果如表2所示。

相关实验的测试方法：

硫含量：根据GB/T 4336-2016碳素钢和中低合金钢多元素含量的测定火花放电原子发射光谱法

夹杂物评级：根据GB/T 10561-2005钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法

表2

类别	第二预设硫含量(％)	夹杂物评级
			实施例1	0.0045	B类1.0
实施例2	0.0044	B类1.5
			实施例3	0.0042	B类0.5
对比例1	0.0063	B类2.5
			对比例2	0.0012	B类2.5
对比例3	0.0042	B类2.0
			对比例4	0.0043	B类3.0

表1和表2的具体分析：

由实施例1-3的数据可知，当采用本申请的方法，通过先控制钢水冶炼的硫含量在0.02％以下，再通过LF脱硫和控硫操作，保证得到硫含量在0.0035％～0.0050％的钢水，最后通过钙处理、软吹、连铸和轧制，就能改善钢中夹杂物，减小轧制后钢板的夹杂物尺寸，提高钢材疲劳寿命性能。

由对比例1-4的数据可知，比例1中，若脱硫结束后加入含硫物料的加入量过多，将导致造成钙处理前硫含量0.0063％，钢液中的硫含量过高，导致钢液的成分出格且夹杂物评级为B类2.5，说明夹杂物尺寸超标。

对比例2中，在LF脱硫结束硫为0.0012％，且未使用硫铁合金的条件下，即使钙处理前钢液硫含量为0.0012％，同时钙硫比也能满足在限定的范围内，但是夹杂物仍然不能满足要求。

对比例3中，在钙处理过程中钙加入量不足的情况下，即钙硫比为0.2，说明钙硫比低，说明夹杂物不能满足要求。

对比例4中，在钙处理后的软吹时间小于限定范围的端点值的情况，由于夹杂物不能及时上浮造成钢液中夹杂物多，导致夹杂物尺寸超标。

本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：

(1)本申请实施例所提供的方法，通过先控制钢水冶炼的硫含量在0.02％以下，再通过LF脱硫和控硫操作，保证得到硫含量在0.0035％～0.0050%的钢水，最后通过钙处理、软吹、连铸和轧制，就能改善钢中夹杂物，减小轧制后钢板的夹杂物尺寸，提高钢材疲劳寿命等性能。

(2)本申请实施例所提供的方法，只需要稍微提高低硫钢种中的硫含量，就能充分改善钢中夹杂物的变形效果，从而能充分减少轧制后钢板的夹杂物尺寸，提高钢材的疲劳寿命性。

(3)本申请实施例所提供的方法，在成分合格的基础上，通过提高低硫钢种的硫含量，从而保证钙处理后的主要夹杂物为CaO-Al₂O₃-CaS，减小轧制后钢板的夹杂物尺寸，进而能够改善钢材的内部质量。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种基于低硫钙处理钢种的控硫方法，其特征在于，所述方法包括：

得到铁水；

将所述铁水进行冶炼，得到第一预设硫含量的第一低碳钢液；

将所述低碳钢液进行LF脱硫和控硫操作，得到第二预设硫含量的第二低碳钢液；

将所述第二低碳钢液进行钙处理，后进行软吹、连铸和轧制，得到高含硫量的抗疲劳钢材；

其中，所述控硫操作包括脱硫操作和/或增硫操作；

所述第一预设硫含量≤0.020％，所述第二预设硫含量为0.0035％～0.0050％。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控硫操作具体包括：

得到LF脱硫后的实际硫含量；

根据第二预设硫含量和所述实际硫含量，判断是否需要继续脱硫或采用增硫操作；

若所述实际硫含量＞所述第二预设硫含量的上限，则判定需要继续脱硫；

若所述实际硫含量在所述第二预设硫含量的范围内，则判定不需要继续脱硫或增硫操作；

若所述实际硫含量＜所述第二预设硫含量的下限，则判定需要进行增硫操作。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述增硫操作包括以含硫物料加入的方式进行增硫，所述含硫物料的加入量为：(S元素目标值-脱硫结束S元素含量)×钢液量/(物料的收得率×物料中S元素含量)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述含硫物料包括硫铁合金、硫芯线、高硫生铁合金中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述LF脱硫包括以造渣剂制造钢包渣的方式进行脱硫；

以质量分数计，所述钢包渣的化学成分包括：[FeO]+[MnO]≤4％，其中，[FeO]为钢包渣中FeO的含量，[MnO]为钢包渣中MnO的含量。

6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述LF脱硫时间为1min～10min。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述造渣剂包括白灰、铝矾土、萤石和铝粒中至少一种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钙处理包括以预设钙硫比为目标进行钢液中的钙处理，所述预设钙硫比为0.3～1.8。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述钙硫比包括钢液中游离钙和化合钙的总钙含量和钢液中的总硫含量的比值。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述软吹时间为5min～20min。

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