真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法

本发明涉及钢铁冶炼，尤其涉及一种真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法。

背景技术：

1、sb和sn作为钢中常见杂质元素，在钢铁冶金过程中会随着炉料进入钢中。由于sb和sn的氧势大于fe，在炼钢过程中不易被氧化去除，从而成为杂质元素残留在钢中，对钢材的性能造成不利影响。尽管有研究表明sn能代替pb提高钢的易切削性能、向钢中加入适量sb可以改善无取向电工钢的织构特性，还能改善无取向硅钢产品的电磁性能。但对于大部分钢材来说sb和sn都是有害的，这两种元素对钢材质量和性能造成的主要危害有：恶化钢材表面质量，增加热脆倾向；低合金钢发生回火脆性；降低连铸坯的热塑性；在含氢气氛中引起应力腐蚀；增加耐热钢热应力腐蚀、严重降低其持久使用寿命；恶化if钢深冲性能等。因此开发炼钢过程中脱除sb和sn的工艺，对于研发和生产高品质纯净钢具有重要意义。

2、目前，国内大部分钢铁企业在实际生产中解决钢中残余元素含量超标的方法仍是采用优质废钢或者铁水稀释来降低钢水中残余元素的含量，此方法对炼钢过程中所使用的废钢、合金和原辅料的成分要求较高。另外，高品位铁矿石资源正日益枯竭，废钢消耗量和循环使用量也在逐渐提高，采用稀释法来控制钢中的残余元素已经落后。此外，稀土处理法、钙反应法等控制钢中残余元素的方法普遍存在对生产成本高、脱除效率低、操作步骤繁琐等弊端，目前还不能大规模投入工业生产应用中。

3、因此，开发出一种高效、操作过程简便、且能同时去除钢液中残余元素sn和sb的方法对于高品质纯净钢的生产具有重要意义。

技术实现思路

1、针对上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，通过在惰性气氛和一定的冶炼温度下将加有铝锭进行脱氧处理的预处理钢液中加入一定量的fes-na2s渣，再除渣后进行真空精炼即可同时将钢液中的锡和锑脱除。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，包括如下步骤：

3、s1、在惰性气氛、预定的冶炼温度下，将含有残余元素锡和锑的钢熔清；

4、s2、在步骤s1中熔清的含有残余元素锡和锑的钢液中加入预定量的铝锭，进行脱氧处理，反应至预定时间后，即得到预处理钢液；

5、s3、向所述预处理钢液中加入预定量的fes-na2s渣，经过预定的反应时间后进行除渣操作；

6、s4、完成除渣操作后对钢液进行预定时间的真空精炼，同时进行搅拌操作，即得到锡和锑脱除的钢液。

7、进一步地，步骤s3中所述fes-na2s渣的预定量为所述预处理钢液质量的10～20wt％，步骤s3中所述fes-na2s渣中fes和na2s的质量比的范围为2:3～7:3。

8、进一步地，步骤s3中所述预定的反应时间为30～40min。

9、进一步地，步骤s1中所述预定的冶炼温度为1550～1700℃。

10、进一步地，步骤s1中所述含有残余元素锡和锑的钢液中各元素成分及含量为：c：0.02～0.25wt％、si：0.10～0.30wt％、mn：1.5～2.0wt％、p：0.002～0.010wt％、s：0.002～0.006wt％、sb：0.02～0.6wt％、sn：0.03～0.6wt％、o：0.01～0.03wt％。

11、进一步地，步骤s2中所述铝锭纯度为大于等于99wt％；步骤s2中所述预定含量的铝锭为所述含有残余元素锡和锑钢液质量的0.01～0.1wt％。

12、进一步地，步骤s2中所述反应至预定时间为10～30min；步骤s2中脱氧处理后，预处理钢液中总氧含量控制在5～60ppm。

13、进一步地，步骤s4中所述真空精炼的环境为：炉内的压强范围为10～670pa。

14、进一步地，步骤s4中所述真空精炼的预定时间为5～15min。

15、进一步地，步骤s4中所述搅拌的方式包括机械搅拌或电磁搅拌。

16、本发明的有益效果是：

17、1、本发明提供的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，在脱氧完成的钢液中加入一定量的fes-na2s渣系后再进行真空精炼，可以同时脱除sn和sb两种残余元素，而且残余元素的脱除效果较好(95.83％的sb能在真空处理中被脱除，96.79％sn能在真空处理过程中被脱除)。本发明最终取得了有效控制钢中残余元素sb和sn的效果，极大的提高了钢铁产品的质量，极大的提高了纯净钢冶炼的效率。这是因为fes-na2s渣系不仅可以提高残余元素sn和sb的活度，同时还能使sn和sb与加入的s元素反应生成饱和蒸汽压更高的硫化物，使残余元素更容易挥发，从而大大的提高了脱除残余元素的效果，钢液中的s含量也比只单纯加入fes-na2s渣系的钢液中的s含量低。

18、2、本发明提供的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，在进行真空精炼的同时，采用机械搅拌或电磁搅拌的方法可以加快sn和sb及其硫化物在液相中的扩散速率，从而进一步提高脱除残余元素的效率。

技术特征：

1.一种真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于：步骤s3中所述fes-na2s渣的预定量为所述预处理钢液质量的10～20wt％，步骤s3中所述fes-na2s渣中fes和na2s的质量比的范围为2:3～7:3。

3.根据权利要求2所述的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于：步骤s3中所述预定的反应时间为30～40min。

4.根据权利要求1所述的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于：步骤s1中所述预定的冶炼温度为1550～1700℃。

5.根据权利要求4所述的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于：步骤s1中所述含有残余元素锡和锑的钢液中各元素成分及含量为：c：0.02～0.25wt％、si：0.10～0.30wt％、mn：1.5～2.0wt％、p：0.002～0.010wt％、s：0.002～0.006wt％、sb：0.02～0.6wt％、sn：0.03～0.6wt％、o：0.01～0.03wt％。

6.根据权利要求1所述的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于：步骤s2中所述铝锭纯度为大于等于99wt％；步骤s2中所述预定含量的铝锭为所述含有残余元素锡和锑钢液质量的0.01～0.1wt％。

7.根据权利要求6所述的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于：步骤s2中所述反应至预定时间为10～30min；步骤s2中脱氧处理后，预处理钢液中总氧含量控制在5～60ppm。

8.根据权利要求1所述的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于：步骤s4中所述真空精炼的环境为：炉内的压强范围为10～670pa。

9.根据权利要求1所述的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于：步骤s4中所述真空精炼的预定时间为5～15min。

10.根据权利要求1所述的真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法，其特征在于：步骤s4中所述搅拌的方式包括机械搅拌或电磁搅拌。

技术总结
本发明提供了一种真空处理低碳低硫钢同时脱除残留元素锡和锑的方法。该方法通过在惰性气氛、冶炼温度为1550～1700℃下，将含有锡和锑的钢熔清后加入0.01～0.1％的铝锭，进行应10～30min的脱氧处理后，加入10～20％的FeS‑Na2S渣，经过一定时间反应后进行除渣操作；随后在10～670Pa下对钢液进行真空精炼，同时搅拌5～15min，即得到锡和锑脱除的钢液。该方法中添加的FeS‑Na2S渣提高了残余元素锡和锑的活度，同时还能使锡和锑与加入的S元素反应生成饱和蒸汽压更高的硫化物，使残余元素更容易挥发。因此可以同时脱除锡和锑两种残余元素，极大提高钢铁产品的质量和纯净钢冶炼的效率。

技术研发人员：张翔,何瑞翔,马国军,郑顶立,刘孟珂,杜天雨,徐杨辉
受保护的技术使用者：武汉科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13