[发明专利]一种超低硫原料钢的脱硫渣系及其制备与应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种原料钢渣系及其制备与应用方法，尤其涉及一种超低硫原料钢的脱硫渣系及其制备与应用方法。

背景技术

随着航空技术的发展，对航空材料的质量要求越来越高，特别对于飞行器的起落架更是要求其应具备超高强度和抗断裂韧性性能，以减轻重量，提高飞行安全。飞行器的起落架通常采用经过二次硬化后的AerMet100，并且进行真空感应炉+真空自耗炉熔炼，其所用的纯铁原材料--超高纯度纯铁(精钢材)的化学成分要求(wt％)：C≤0.3、Si≤0.05、Mn≤0.10、S≤0.001、P≤0.005、Al≤0.005、Ti≤0.005，这类超高纯度纯铁是目前纯度要求最高的。

几种常规的脱硫方法的特点如下：①电弧炉脱硫一般最低能使硫元素的含量达到0.005wwt％，对于超低硫钢常采用炉外精炼脱硫，炉外精炼脱硫采用覆盖渣脱硫和喷粉脱硫。②覆盖渣脱硫：采用CaO-CaF₂渣和Si-Fe或Al脱硫；或者，采用CaO-Al₂O₃-SiO₂、CaO-Al₂O₃-CaF₂-MgO-SiO₂等合成渣进行脱硫，但这些渣系只适用于超低硫钢脱硫，而不适用于超低硫同时低硅低铝钢的生产。③喷粉法：它并不适用于超低硫低硅低铝钢生产。④电渣脱硫：它也无法满足超低硫同时低硅、低铝钢生产的生产要求。

在进行上述的纯铁熔炼时，其还原期内使用常规的氧化钙扩善脱氧和铝、硅等沉淀脱氧，铝、硅等元素不能达到技术要求；仅靠氧化钙等扩善脱氧，根本无法控制硫元素的含量小于等于0.001wt％，因此超高纯度纯铁的试制难度巨大。根据检索的文献资料记载，国外出现了电解铁技术的应用，而电解的方法在我国还不具备条件。

中国专利公开号CN1425780、题为“一种生产极低硫钢的精炼脱硫渣系和脱硫工艺”记载了：A系列顶渣配比为：CaO：45-55％，SiO₂：15-20％，MgO：5-15％，Al₂O₃：5-15％，CaF₂：5-10％；B系列“喂线渣”配比为：CaO：25-55％，CaF₂：10-20％，BaO：45-55％，但是该专利不能满足上述的纯铁铝硅的技术要求。

中国专利公开号CN1338524、题为“钢桶精炼炉超低硫钢生产方法”和中国专利公开号CN1294199、题为“盛钢桶浸渍罩密闭钢液喷粉脱硫方法”均适用于超低硫钢，但是它们都不适用于超低硅、铝、硫钢的试制。

中国专利公开号CN03112433.X、题为“钢铁用复合脱硫剂及其制造方法”公开了一种钢铁用复合脱硫剂，由20-75％的氧化钙，5-20％的氟化钙，10-60％的碳化钙以及3-10％的碳酸钡组成。

中国专利公开号CN89108179.8、题为“铁水脱硫剂、其制造生产方法及用该脱硫剂将铁水脱硫的方法”，该发明提供一种含碳化钙和金属组分的铁水脱硫剂。

中国专利公开号CN85104427、题为“细粒状铁水脱硫剂及生铁水脱硫方法”，中国专利公开号CN89108179.8、题为“铁水脱硫剂、其制造生产方法及用该脱硫剂将铁水脱硫的方法”，中国专利公开号CN87105817、题为“铁水脱硫的方法”，中国专利公开号CN02120745.3、题为“预熔型低熔点碳化钙复合脱硫剂及其制备方法”，上述这些专利都是用于铁水脱硫的方法。

检索国外专利文献，并未发现与本发明相似的专利。此外，在其他的相关文献报道中，如“洁净钢生产工艺研究”(载于《宽厚板》第7卷第4期)介绍了舞阳钢厂，LF采用CaO CaF₂加入CaC₂块和FeSi粉造白渣，脱硫，真空脱气后硫可达到0.005wt％以下；真空处理喷粉脱硫主要方法有RH真空喷粉(RH-PB(IJ)，RH-PTB)和减压下的钢包喷粉(V-KIP)(此外还有LF-PTB和VOD-PB等)。在真空条件下喷粉，处理终了硫的含量可降低到10×10^-6wt％以下。但是，这些渣系和脱硫方法仍旧不能生产出同时低硅、低铝的钢，不能满足二次硬化钢的要求。

另外，对于采用表面覆盖渣系：CaO-CaF₂渣和一个不含铝硅的脱硫剂，该脱硫剂用强氧化剂镁，实验证明加不进去，不起作用；纯稀土元素脱硫性能较低，无法达到超低硫的目的。

发明内容