[发明专利]冶炼高硫不锈钢的一种加硫方法

说明书

(一)技术领域：

本发明涉及一种钢的冶炼方法，具体是冶炼高硫不锈钢的一种加硫方法。

(二)背景技术：

硫在不锈钢中，希望其含量越低越好，以保证钢的热加工性能和耐腐蚀性能。关于这类低硫不锈钢的冶炼，目前可采取炉外精炼、钢包吹氩喂线和电渣重熔等工艺手段，能将钢中硫控制在0.005％以下。但对于易切削不锈钢来说，则希望适当的增加钢中硫含量，以便改善钢的切削性能，一般要求钢中硫含量大于或等于0.15％，如中国和日本一些易切削不锈钢的硫含量及化学成分如表1。

表1  中国和日本易切削不锈钢的硫含量及化学成分

由于易切削不锈钢中的铬含量较高、碳含量较低(表1)，冶炼这些高硫不锈钢的难点在于提高铬的回收率的同时，如何控制碳和增加硫。还原期的熔渣具有一定碱度和粘度，脱氧效果好，对钢液脱硫较为有利，相反，增加钢液的硫含量就要回避这些因素。过去通常采用的方法是在电弧炉的还原期，通过添加硫磺粉或Fe-S合金来增加钢液硫含量，由于熔渣中CaO含量高，硫的回收率低且不稳定，尤其在翻炉出钢钢渣混冲时更为突出，利用Fe-S合金增硫，每增加钢液0.10％的硫就增碳0.02％，若将硫调整到0.250％钢液增碳0.05％，要保证成品碳小于0.15％，还原期的这种增硫又增碳的风险太大。显然在冶炼高硫不锈钢的还原期，采用这些增硫方法和采用以CaO为主的渣系保硫，存在着许多缺陷，硫的回收率低且不稳定，同时利用Fe-S合金增硫，提高了生产成本，采用硫磺粉增硫还污染环境等。

(三)发明内容：

本发明的目的就是提出一种冶炼高硫不锈钢的一种加硫方法，本方法不需改变冶炼炉炉体结构和生产工艺，操作简单，加硫原料丰富，价格低廉，增硫不增碳，硫的回收率稳定。

本发明的冶炼高硫不锈钢的一种加硫方法，该方法是在冶炼过程的还原期，将还原了铬的溶渣除尽后，再进行下述步骤：a.在暴露的纯钢液中加入烘烤后的硫铁矿，硫铁矿加入量为6kg/吨钢液；b.当硫铁矿完全熔化后，向溶池中加入经400℃烘烤的镁砂和莹石混合物，其镁砂与莹石的重量百分比为75∶25，加入量为30kg/吨钢液；c.待成溶渣后，再向溶池中加入Ca-Si粉和铝块，Ca-Si粉加入量为5～6kg/吨钢液，铝块加入量为1kg/吨钢液；d.翻炉出钢，镇静钢浇铸钢锭。

所述增加钢中硫含量的主要原料是硫铁矿，块度为30-40mm。

所述镁砂为一级镁砂，其中Mgo≥90％；莹石为一级莹石，其中CaF₂≥96％。

本发明与现有技术相比，具有以下特点：

(1)由于是在冶炼还原期通过向钢液中添加硫铁矿增硫和造二次还原渣保硫，能保铬增硫不增碳，有效控制了成品钢的碳和硫，提高和稳定了硫和铬的回收率；

(2)所使用的增硫原料系矿石开采中必须首先要除去的“废矿”——硫铁矿，其矿资源丰富，价格低廉，原料采购容易。

(3)硫的品位高，硫含量能达到35～48％，氧化铁40～50％，硫铁矿的比重比钢液轻，在纯钢液中加入块度为30～40mm的硫铁矿使钢液表面形成富氧富硫区，达到钢液增硫不增碳的目的。

(4)以MgO为主的渣系能有效提高和稳定硫的回收率。

(5)加硫方法实用合理，操作简单，经济效益明显。

(四)具体实施方式：

以SUS416切削不锈钢为例说明本发明的具体实施方式：

步骤1：装料(废钢铁料，可配入Fe-Mo)→熔化→熔清后去磷降碳提温→扒渣→造薄渣加Fe-Cr→吹氧熔化Fe-Cr→造一次渣加Fe-Mn(还原期)，在此还原期，将还原了铬的熔渣一次除尽，以上步骤均为现有技术，按常规操作即可。

步骤2：在暴露的纯钢液中加入烘烤后的硫铁矿，硫铁矿加入量为6kg/吨钢液，块度为30～40mm。

步骤3：当硫铁矿完全熔化后，再均匀向熔池中加入经400℃烘烤的一级镁砂和一级莹石的机械混合物造二次渣，其中要求一级镁砂的MgO≥90％，一级莹石的CaF2≥96％，镁砂∶莹石＝75∶25(重量百分比)。

步骤4：当溶池中的渣料成熔融状态后再向溶池中加入5～6kg/吨钢液的Ca-Si粉及1kg/吨钢液的铝块分别进行扩散脱氧和沉淀脱氧，形成的Mg0-SiO2-Ca的化合物-Al2O3渣系一直保持到翻炉出钢，时间约为10-30分钟。

步骤5：翻炉出钢，镇静钢浇铸钢锭。

采用上述方法共冶炼了107炉，冶炼合格率达100％，硫的平均回收率达到93.72％，铬的回收率为97.33％，Cr13型易切削不锈钢的硫含量达到0.35％，平均为0.225％，碳含量达到标准要求(≤0.15)，即使在翻炉出钢过程中硫和铬的损失仅为0.012％和0.21％。同时这种加硫方法无需改变冶炼炉体和生产工艺，可适用于碱性炉体以及其它大型炉体和LF、AOD、VOD精炼炉。当熔炼中硫含量过高时，原熔渣中再配入25％的石灰(CaO≥90％)，并进行充分搅拌后硫的回收率为76.92％，翻炉出钢后硫的回收率仅为55％，由此表明选用镁砂和莹石按一定比例制备的二次渣，熔渣中的MgO含量对提高和稳定硫的回收非常有效。