一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法技術

本發明專利技術公開了一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法，屬于鋼鐵冶金及金屬材料領域。本發明專利技術的一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法，向含銻鋼中加入S與晶界活性元素，所述晶界活性元素為B、稀土Re中的一種或其組合。采用本發明專利技術的技術方案能明顯改善碳素結構鋼的熱塑性和常/低溫沖擊韌性，從而降低其對煉鋼原料中殘余元素Sb含量的要求，降低了生產成本，提高了經濟效益。提高了經濟效益。

【技術實現步驟摘要】
一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法


[0001]本專利技術屬于鋼鐵冶金及金屬材料
，更具體的，涉及一種廢鋼循環利用過程中鋼中殘余元素銻無害化控制的方法。

技術介紹

[0002]廢鋼鐵作為節能環保的可再生資源，相對于傳統的鐵礦石煉鋼，不僅能大量節約水、鐵礦石、焦炭和石灰石，還大大降低了廢水、廢氣以及廢渣的產生。隨著我國鋼鐵蓄積量的不斷增加，國內廢鋼鐵的資源量和消耗量也在逐年增長。提高廢鋼資源回收利用一個無法回避的問題就是廢鋼循環利用會導致鋼中殘余元素銻(Sb)的含量越來越高，危害鋼的性能。銻的氧勢比鐵低，在煉鋼過程中不能氧化脫除。同時Sb熔點低，易于在晶界富集，在連鑄和軋制過程中，當鋼坯從高溫連續冷卻時，Sb在鋼坯表面及內部晶界上偏聚，從而降低表面及晶界的內聚力，容易出現表面和內部裂紋，影響連鑄坯的質量和成材率。
[0003]目前生產中解決鋼中殘余元素超標的方法仍是采用冷/熱直接還原鐵(DRI)、熱壓塊鐵(HBI)、碳化鐵、高爐鐵水等廢鋼代用品來稀釋鋼液，控制鋼的純凈度。然而此法需要大量的優質鐵資源，隨著廢鋼循環利用比例增加，鐵礦資源的不足，治標不治本。有研究表明，鈣處理工藝可以部分去除殘余元素銻。然而在煉鋼過程中鈣優先與鋼中氧和硫反應，同時容易出現嚴重增碳，且鈣處理后的渣中還有銻化物需要特殊處理。
[0004]本申請的專利技術人近幾年一直致力于降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的研究，并取得了一定的成果。如，中國專利申請號為2015108787151的申請案公開了一種改善含殘余元素銻碳素結構鋼性能的方法，該申請案通過向百分比重量成分為C 0.13～0.19％，Si 0.20～0.40％，Mn1.20～1.60％，P≤0.01％，S≤0.01％，Al≤0.005％，Sb 0.03～0.13％，余量為Fe的鋼中加入重量百分比為0.01～0.03％的S和0.02～0.04％的Ti，從而在一定程度上可以降低殘余元素Sb對16Mn鋼熱塑性和沖擊性能的危害，改善含銻16Mn鋼的熱塑性和常(低)溫沖擊韌性，因而有效提高產品質量和生產效率。但該申請案對于含銻16Mn鋼的熱塑性改善效果仍有待進一步提高，且其主要是針對Sb含量為0.03～0.13％的碳素結構鋼，當Sb含量更低時則效果較差。

技術實現思路

[0005]1.要解決的問題
[0006]本專利技術的目的在于提供一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法，從而有效改善和提高鋼的熱塑性及沖擊韌性，避免其在連鑄和軋制過程中產生裂紋以及表面缺陷。
[0007]2.技術方案
[0008]為了解決上述問題，本專利技術所采用的技術方案如下：
[0009]本專利技術的一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法，向含銻鋼中加入S與晶界活性元素，所述晶界活性元素為B、稀土Re中的一種或其組合。
[0010]本專利技術的原理在于：由于殘余元素Sb在鋼中的凝固再分配系數較小，在固態相變
或加熱過程中，易產生晶界偏聚，降低晶界表面能，弱化晶界，從而造成鋼材表面及晶界氧化，并惡化沖擊韌性；同時，因其熔點(630℃)低，含Sb鋼更易出現高溫脆性。而本申請通過S的加入可與鋼中的Mn反應生成MnS夾雜物，MnS夾雜物可作為殘余元素銻異質析出的有效形核核心，S的添加使鋼中生成的MnS夾雜物數量變多，明顯提高MnS夾雜物上銻異質形核的形核率，降低殘余元素銻在晶界的偏聚，凈化了晶界，增強了晶界的結合力，有利于提高鋼的熱塑性以及沖擊性能。
[0011]但需要說明的是，S的添加雖然在一定程度上可以減輕殘余元素Sb對鋼性能的不利影響，但一方面，其改善效果仍有待進一步提高，如作為Sb異質析出核心的MnS在晶內析出時相比其在晶界析出，能更好改善含銻鋼的性能；另一方面，鋼中S含量較多同樣會對鋼的性能產生不利影響，尤其是形成的FeS會嚴重影響鋼材質量，增加熱裂紋敏感性。因此，本專利技術進一步通過晶界活性元素B和/或稀土Re的復合添加，一方面，晶界活性元素B和/或稀土Re會優先于Sb占據晶界，進一步減少固溶Sb在晶界的富集；另一方面，B和稀土Re的添加還會占據MnS的晶界析出位置，減少和防止作為Sb異質形核核心的MnS在晶界的富集，使其在晶內析出，也有效降低晶界Sb的濃度；第三，B和稀土Re的添加還會改善MnS的析出形態，從而降低S添加對鋼性能的不利影響；此外，稀土Re還能起到通過與殘余元素Sb反應降低Sb含量，減輕其對鋼性能的危害。
[0012]因此，本專利技術通過S與晶界活性元素B、稀土Re的單獨或者復合添加，可以有效減輕甚至消除Sb對鋼性能的危害。
[0013]更進一步的，所述S元素的添加量為含銻鋼質量的0.01～0.03％，B的添加量為含銻鋼質量的0.0005～0.003％，稀土Re的添加量為含銻鋼質量的0.01～0.05％。
[0014]本專利技術通過對各元素的添加量進行優化控制，從而可以有效保證對鋼中殘余元素Sb危害性的消除效果，不僅可以改善碳素結構鋼的熱塑性，同時還能夠改善其沖擊韌性，尤其是顯著改善其低溫韌性。
[0015]其中，B的添加量至關重要，當其添加量較少時，改善作用并不十分明顯，但當其添加量較多時，能夠有效改善鋼的熱塑性，但又會對鋼的沖擊韌性產生影響，因此需要嚴格控制其添加量。同時，由于稀土Re添加量較多時，不僅會導致造成稀土資源的浪費，成本相對較高，另一方面還易在冶煉過程中產生稀土析出物，冶煉過程不易控制，因此當復合添加S、B和稀土，并控制B和稀土的添加量分別為0.0015～0.002％、0.02～0.03％時，不僅可以有效消除Sb對鋼性能的危害，同時還能夠使鋼的熱塑性、常溫沖擊韌性和低溫沖擊韌性(
?
40℃)之間實現良好的匹配，并盡可能減少稀土資源的浪費。
[0016]更進一步的，所述含銻鋼中的銻含量為0.005～0.01％。
[0017]采用現有技術降低鋼中銻的危害作用時，通常對銻的質量含量較為敏感，即當鋼中銻的含量較少時，則無法取得較好的效果，而本申請的工藝則可以較好地適用于低銻含量廢鋼，充分降低/消除銻對鋼性能的不良影響。
[0018]更進一步的，所述含銻鋼包含如下質量百分比的組分：C 0.13～0.17％，Si 0.20～0.30％，Mn 1.00～1.40％，P≤0.009％，S≤0.007％，O≤0.005％。
[0019]更進一步的，S源采用硫鐵合金，B源采用硼鐵，但實際應用過程中并不限于硫鐵合金和硼鐵合金。
[0020]更進一步的，控制N、S含量不超過0.0015％，出鋼前加入硼鐵使B含量達到目標成
分；精煉破空前5分鐘添加硫鐵合金使S含量達到目標成分。
[0021]更進一步的，所述稀土元素采用Ce，稀土加入前控制O、S含量不超過0.0015％。
[0022]3.有益效果
[0023]相比于現有技術，本專利技術的有益效果為：
[0024](1)本專利技術的一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法，通過向含銻鋼中加入S與晶界活性元素，并對晶界活性元素的種類進行優化，從本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
1.一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法，其特征在于，向含銻鋼中加入S與晶界活性元素，所述晶界活性元素為B、稀土Re中的一種或其組合。2.根據權利要求1所述的一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法，其特征在于：所述S元素的添加量為含銻鋼質量的0.01～0.03％，B的添加量為含銻鋼質量的0.0005～0.003％，稀土Re的添加量為含銻鋼質量的0.01～0.05％。3.根據權利要求2所述的一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法，其特征在于：所述晶界活性元素選用B和稀土Re的組合，且B和稀土的添加量分別為0.0015～0.002％、0.02～0.03％。4.根據權利要求3所述的一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性的方法，其特征在于：所述含銻鋼中的銻含量為0.005～0.01％。5.根據權利要求4所述的一種降低鋼鐵中殘余元素銻危害性...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孫桂林，董國春，陶素芬，夏云進，范鼎東，王海川，
申請(專利權)人：安徽工業大學，
類型：發明
國別省市：