[发明专利]钢的脱硫方法

说明书

本发明涉及钢的脱硫。

背景技术

某些商业钢组合物要求相对较低含量的碳(低于0.05%)、氮(低于50ppm)和硫(低于30ppm)。过去，使用炼钢炉和脱气装置的工艺组合来制造这些低碳和低硫钢。该现有方法涉及在炼钢炉(例如电弧炉(EAF))中降低钢组合物的碳水平，在出钢过程(tapping process)中制备合金添加剂以进行钢的脱硫和合金化，并且之后将该钢运输到脱气装置，例如真空罐脱气装置(vacuum tank degasser)(VTD)。这样的处理路线简单且相当直接。

过去，为了达到上述商业等级钢组合物的要求，炼钢炉所出的钢具有非常低的碳水平，例如低于0.025%。在出钢之前，炉中与这些低碳量相关的溶解氧含量为1200ppm～1400ppm数量级。脱气装置距离炉子有一段距离，在约1700℃出钢以补偿运输到脱气装置的过程中的温度损失。在出钢过程中，用铝和硅铁(FeSi)对该钢进行脱氧。也加入石灰和铝渣(aluminum dross)以产生流动的、脱氧的、脱硫的炉渣。通过这些添加，在运输到脱气装置的过程中，在钢包中开始脱硫反应。在脱气装置中进一步添加铝、石灰、铝酸钙以及白云石石灰以确保在脱气周期中除去期望量的硫。

现有方法是有缺陷的，包括对炼钢炉的高耐火材料损耗。在炼钢炉出钢之前，所需的高出钢温度以及高氧含量对于炉子的生产能力会产生负面影响。高温和高氧条件使得在高温下炉渣中的FeO量高，引起炉壁耐火材料的过度损耗。尽管利用喷浆(gunite)对炉耐火材料进行修补，这仍会导致炉子停机时间的增加。炉渣中的高FeO含量还会导致炼钢的效率更低，这是因为更多的铁单元在炉渣中损失。

现有方法还需要在从炼钢炉到整个后续处理中使用低碳合金和添加剂，以保持低于0.05重量%的低碳水平。需要低碳合金成分(例如低碳FeMn)来提供所需的成分，从而不会损害钢的最终碳含量。近年来，低碳铁合金的价格明显升高，从而致使该方法无法经济地生产出上述这样的低碳钢。此外，在炼钢炉中降低钢组合物中的碳量需要额外的脱碳时间，这也会负面影响炼钢炉的生产能力。由于氧含量更高，因此需要更多的硅和铝来对钢组合物进行脱氧，从而导致成本进一步增加。

另外，在现有的脱碳和脱硫方法中，铝是主要的脱氧剂。在某些应用中，在钢产品中铝是不期望的，需要加入额外的组分和步骤以将铝留在炉渣中。仍然需要降低低碳、低氮和低硫钢的生产成本。

我们已经发现了生产具有低于0.05重量%的低碳含量钢的另外的方法，该方法避免了对铝添加剂的需求，降低了耐火材料(refractory)的损耗，并且提高了炼钢效率。

一种硅脱氧钢(silicon killed steel)的脱硫方法，其包括以下步骤：

在熔融金属上形成炉渣，

对炉渣和熔融金属的组合上方进行抽真空至低于5托，

搅拌熔融金属和炉渣，

对熔融金属和炉渣进行脱氧和脱硫以使金属脱气，至少降低硫、氮、氧以及氢含量，并且将熔融金属中的氧活度(activity of oxygen)降低至小于30ppm，以及

在金属脱气之后形成炉渣组合物，且该炉渣包括：

50～70重量%的CaO，

20～28重量%的SiO₂，

5～15重量%的CaF₂，

不多于8重量%的MgO，

不多于1重量%的Al₂O₃，以及

不多于2重量%的FeO+MnO的组合，

其中，CaO+CaF₂+SiO₂+MgO的总量至少为85重量%。

一种硅脱氧钢的脱硫方法，其包括以下步骤：

在熔融钢(molten steel)上形成炉渣，

对炉渣和熔融钢的组合(the combination of slag and molten steel)上方进行抽真空至低于5托，

搅拌熔融钢和炉渣，

对熔融钢和炉渣进行脱氧和脱硫以使钢脱气，至少降低硫、氮、氧以及氢含量，并且将熔融钢中的氧活度降低至小于30ppm，以及

在钢脱气之后形成炉渣组合物，其包括：

50～70重量%的CaO，

20～28重量%的SiO₂，

5～15重量%的CaF₂，

不多于8重量%的MgO，