冶金工业论文_炉外精炼工艺与中高硫含量

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冶金工业论文_炉外精炼工艺与中高硫含量

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文章摘要:钢中硫对绝大多数钢种属于有害元素,但某些特殊性能要求的钢材品种却需要含较高硫,例如日本制铁公司生产的重载铁路钢轨,硫含量控制在0.009%～0.015%较高含量水平,目的是利用钢中MnS夹杂形成更多"氢陷阱",以防止钢轨服役过程发生氢致断裂。又如日本制铁公司生产的动车车轮等特殊钢,将硫控制在0.008%～0.02%较高含量水平,以铝脱氧生成的微小Al₂O₃作为钢中MnS夹杂依附析出的核心,生成"MnS包裹Al₂O₃"类夹杂物,既可减轻硬质Al₂O₃夹杂物对钢材抗疲劳性能的不利影响,又能减小MnS夹杂尺寸并使其在钢中更均匀分布,从而改善钢材切削加工性能。国内钢厂在中高硫含量特殊钢生产方面目前存在一些问题,例如:（1）生产高速轨、重载轨等钢种,提高其硫含量后,钢材中MnS类夹杂午评级不合比率显著增加,因此只能将钢中硫控制在较低含量水平（0.003%～0.007%）;（2）生产汽车齿轮、曲轴、连杆等中高硫含量特殊钢,钢中氧化物类夹杂主要为CaO-MgO-Al₂O₃系（而非单一Al₂O₃）,难以形成"MnS包裹Al₂O₃"类夹杂物。且由于钢液、炉渣的氧势低,对钢液增硫后会生成CaS类夹杂,显著降低钢液可浇性,造成连铸水口粘接、堵塞等问题。国内中高硫特殊钢生产方面存在的上述问题与炉外精炼过度依赖LF精炼工艺方法有关,这是因为:（1）生产高速轨、重载轨钢种,LF精炼炉渣碱度通常控制在1.7～2.2,（FetO）含量控制在0.6%以下,由此造成钢液中[Al]s含量偏高,大多在0.0020%～0.0035%范围（日本制铁产重载轨[Al]s含量在0.0010%左右）,钢液[O]含量低,导致钢中以氧化物夹杂作为依附核心而析出的MnS夹杂量少,MnS因此较粗大,评级易超标。（2）生产汽车齿轮、曲轴、连杆等中高硫特殊钢种,因为采用传统的超低氧特殊钢炉外精炼工艺,造成LF精炼深度脱硫,再喂硫线增硫,且易生成CaS夹杂导致钢液可浇性降低等问题,且由于钢中氧化物夹杂不是单一Al₂O₃,也无法生成"MnS包裹Al₂O₃系"结构的夹杂物。对中高硫特殊钢可尝试采用新的炉外精炼工艺,其要点为:（1）对于高速轨、重载轨钢品种,采用"铁水脱硫-转炉炼钢-RH精炼"工艺,在转炉出钢过程加入合金进行合金化,采用RH真空精炼进行脱氢、合金成分微调、去除夹杂物等,如需要可在RH精炼中采用Al-OB工艺对钢水加热升温;亦可采用"铁水脱硫-转炉炼钢-LF精炼-RH精炼"工艺,但LF精炼的主要任务是对钢水加热升温和合金化,且不进行造"白渣"操作。（2）对于铝脱氧中高硫含量特殊钢品种,采用"铁水脱硫-转炉（或电炉）炼钢-喂硫线增硫（如需要）-RH精炼"冶金工艺,在RH精炼开始时向加铝对钢液脱氧,并通过RH精炼实现钢液超低氧含量控制,如需要可采用Al-OB工艺对钢水加热升温;亦可采用"铁水脱硫-转炉（或电炉）炼钢-LF精炼-喂硫线增硫-RH精炼"冶金工艺,但LF精炼主要任务是对加热升温和合金化,渣量应尽可能少（满足埋弧需要即可）,且保持炉渣的氧化性,在RH精炼开始时向钢液加铝充分脱氧,并利用RH精炼实现钢液超低氧含量控制。

文章关键词:

论文DOI:10.26914/c.cnkihy.2022.017920

论文分类号:TF769