低硫钢是指硫含量<0.01%的钢。硫含量<0.005%为超低硫钢。采用铁水脱硫、钢包喷粉(脱硫剂)加以吹氩强搅拌等工艺可使钢中硫含量大大低于常规水平。这类钢的成坯率高,表面质量好,定径率高,其横向延性、Z向性能、缺口韧性及低温冲击韧性均优于常规钢。抗点蚀性好,耐氢诱裂纹及硫化物应力腐蚀能力优于常规含硫钢。冷成型废品率低,冷镦开裂倾向小。可作为酸性腐蚀气体下的油、气管线钢,钻探钢管及海洋平台结构件用钢,低温钢、压力容器钢、船舰、钢轨钢。在低合金超高强度钢、不锈钢中也有重要意义。

外文名

Low sulfur steel

特点

成坯率高,表面质量好,定径率高

应用

油、气管线钢,钻探钢管

低硫钢的性能

由钢制造的高负荷结构件,多应用模锻件作为毛坯材料。应用微合金化AFP钢来实现构件质量的改善。这些材料通过极其简单、成本较低的BY处理(BY-锻造余热控制冷却)达到调质钢的水平。BY处理的主要特点是应用锻造热,温度和时间由加热和空气元件控制。它使锻件生产成本降低5~18%。

与热处理相比,切削加工节约的可能性更大。典型汽车部件总成本可以节约46~69%就是证明。因此,模锻件用钢发展的重要目标是改善切削性能,改善锻件切削性能的冶金措施在于材料中非金属夹杂物的影响,硫含量提高使之与锰在钢中形成硫化锰,它影响切屑的形成从而改善断屑状况,硫、钙处理降低锻件切削工具的磨损,钙处理使钢中有磨料作用的AlO改变成硬度较低的Ca-Al化合物。

低硫钢的生产

硫在绝大多数钢中都是有害元素(除易切削钢外)。较低硫含量的钢种,如输油气管、海上采油平台用钢、厚船板、航空用钢等要求高的冲击韧性、均匀的力学性能,硅钢要求良好的磁性,薄板钢要求良好的深冲性能,故对于这些钢的含硫量要求低于0.005%。对高压容器等超低硫钢种,其含硫量要求为0.0005%~0.0010%。生产超低硫钢的工艺主要有炉渣精炼法和喷粉法两大类。这两种工艺都可以把钢中硫降到0.0020%或更低。喷射冶金法具有一定的优势,但喷粉法设备占地面积大,投资成本较高,大多数钢厂已形成了以LF精炼为主要手段的生产低硫钢工艺。

特点

在LF内可以创造极为优越的脱硫热力学和动力学条件,适合于生产低硫、超低硫钢,主要体现在以下四个方面:(1)高碱度还原渣,渣量可增大;(2)电弧加热,炉渣温度高,可补偿由于精炼导致的温降;(3)可以较强烈搅拌钢水;(4)过程稳定,易于控制。

我国本钢炼钢厂利用LF-IR炉开发了深脱硫生产技术,LF-IR炉是一座双工位处理站,即LF(钢包炉)工位和IR工位(喷粉精炼)。该技术严格控制精炼前各工艺环节的操作,控制精炼前[s]<0.015%;在精炼过程中,采用LF炉大渣量、大气量底吹氩搅拌、造还原渣及IR喷吹硅钙粉相结合进行深脱硫。在严格控制各工艺环节的前提下,在精炼工序采用这种方法可达到将钢与电炉冶炼配套的炉外精炼技术中硫含量控制在0.0010%以下的极低硫效果。

低硫钢关键技术要点

造还原渣脱硫要点包括:

(1)造渣前要完成对钢水的脱氧,控制AI>0.03%。

(2)造渣材料(预熔型、埋弧型精炼渣和活性石灰)的加入量按每炉1400~2000kg控制(钢水量100t),其中预熔型精炼渣和活性石灰的加入量应根据钢包顶渣的流动性做适当调整。

(3)供电造渣阶段,前期采用低档电压起弧,起弧稳定后采用高档电压升温化渣,后期采用适中电压进行调温,完成炉渣精炼。

(4)供电3~5min炉渣基本熔化后开始加入铝屑、电石等扩散脱氧剂。扩散脱氧剂要小批量连续加入,直到炉渣颜色转为黄白色或浅绿色,若需深脱硫则炉渣颜色应为白色并持续保持。

(5)在不供电期间要加强底吹氩气搅拌,尤其是在炉渣颜色转为黄白色以后,以利于钢、渣充分接触,加快脱硫速度。

(6)在LF炉造渣处理过程中,要盖严炉盖及炉盖上的开口,以保持较高的还原性气氛并减少钢水增氮。

遣渣法深脱硫

深脱硫时,造渣材料加入量增加,按2000~2500kg控制,根据炉气和炉渣颜色及时添加扩散脱氧剂,处理后期注意保持炉盖密封防止二次氧化,加石灰前要注意观察炉渣的流动性,若流动性不好应改加预熔渣或补加萤石化渣,保证炉渣具有良好的流动性;抓住供电化渣后、加入合金及还原渣形成后的时机进行强吹氩搅拌,尤其要保证还原渣造好的强吹氩搅拌时间,以达到理想的深脱硫效果。