CN102154534B - 一种电弧炉冶炼高硫合金钢及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种电弧炉冶炼高硫合金钢及其制备方法，该钢包括组分铁、碳和硫，所述高硫合金钢含硫为0.5％～2.6％。其制备方法包括步骤：向电弧炉中加入废钢，送电熔化；接着分别单独加入铬、钒、钼、锰、钨、或钛；再加入硫含量为30％～32％的硫化铁，于1650℃～1680℃下，依次加入重量为废钢与硫化铁总量的0.5％～1.2％的硼砂脱氧剂和0.08％～0.4％稀土硅，镇静8分钟～15分钟后出钢。采用本发明提供的高硫合金钢铸造出的产品几乎没有气孔、砂眼、夹碴的现象产生，节约了成本，提高了生产效率，降低了劳动强度；其硫化物分布均匀。

Description

一种电弧炉冶炼高硫合金钢及其制备方法
[技术领域]
本发明涉及一种合金及其制备方法，具体地讲涉及一种高硫合金钢及其冶炼方法。
[背景技术]
高硫钢又称高硫合金钢(HS)，高硫合金钢的研究为硫铁矿资源的利用提供了条件，改变了硫元素是钢铁中大敌的论断。高硫合金钢(HS)可以广泛应用于钢铁、机械、矿山、油田、港口、汽车、农用车、结构件等。
专利号为“ZL911086714”的发明专利公开了一种“高硫合金钢及生产方法”，此种高硫合金钢“由铁、碳、硫及合金元素组成”其中硫含量为0.5％～11％该专利技术提供的高硫合金钢的制备只能用中频炉冶炼浇注配件机加工，不能锻造和轧制；且制备出的高硫合金钢配件抗拉强度及伸长率均较低、韧性差、且质量不稳定，限制了它的使用范围，同时铸造出的产品产生气孔、砂眼、夹碴的现象经常出现，造成大量废次品，生产效率低，劳动强度大。
[发明内容]
本发明人针对上述缺陷经过长期研究，提供了一种电弧炉冶炼高硫合金钢，该高硫合金钢不仅可以锻造和轧制，且又可以保证其自润滑性能、耐高温性能、耐磨损性能，提高了高硫合金钢配件的强度韧性，扩大了其使用范围；同时铸造出的产品几乎没有气孔、砂眼、夹碴的现象产生，节约了成本，提高了生产效率，降低了劳动强度。
本发明的另一个目的在于提供一种电弧炉冶炼高硫合金钢的制备方法，该方法可以进行大规模的工业生产。
本发明提供的电弧炉冶炼高硫合金钢，包括组分铁、碳和硫，除另有说明外，其中按重量百分比计，所述高硫合金钢含硫为0.5％～2.6％。
本发明提供的的电弧炉冶炼高硫合金钢的制备方法，包括以下工艺步骤：
1)、向电弧炉中加入废钢，送电熔化；
2)、接着分别单独加入铬、钒、钼、锰、钨、或钛；
3)、再加入硫含量为30％～32％的硫化铁，于1650℃～1680℃下，依次加入重量为废钢与硫化铁总量的0.5％～1.2％的硼砂脱氧剂和0.08％～0.4％稀土硅，镇静8分钟～15分钟后出钢。
本发明提供的电弧炉冶炼高硫合金钢，其中按重量百分比计，所述高硫合金钢含硫优选为：0.8％～2.6％。
本发明提供的电弧炉冶炼高硫合金钢的制备方法中其中步骤3)优选为：再加入硫含量为30％～32％的硫化铁，于1650℃～1680℃下，依次加入重量为废钢与硫化铁总量的0.8％的硼砂脱氧剂和0.3％稀土硅，镇静10分钟后出钢。
本发明的优选方法中：
硫含量在0.8％～2.6％之间，采用电弧炉冶炼，电弧的温度在2500～3000℃，使高硫合金钢晶粒细化，硫化物分布均匀，基本消除了网状或带状硫化物，组织细化，为轧制锻造创造了条件，提高了高硫钢的生产效率，满足了各种用户的要求，能使高硫合金钢进入大工业生产；于1650～1680℃下，依次加入0.8％的硼砂和0.3％稀土硅，镇静10min后出钢，该种脱氧方法比过去的硅、铝、锰脱氧更为纯净。
另外，高硫合金钢分为低、中、高含碳量，其中本发明提供的高硫合金钢可以根据冶炼钢种的需要，分别从废钢、铁合金中获得一部分，如碳量仍达不到所需的含碳量，可分别加入生铁或增碳剂。
与现有技术相比，本发明制备的高硫合金钢具有以下优点：
1、晶粒细化，硫化物分布均匀，基本消除了网状或带状硫化物，可达到轧钢和锻钢的最佳状态，实现了大工业生产的条件；为高硫合金钢在冶金行业、机械行业、矿山、汽车、拖拉机、发动机等行业做为最理想的耐磨，耐高温、抗咬合材料得以实现；
2、轧制出的高硫合金钢的耐磨性、强度和韧性都有很大提高，为高硫合金钢材料进入齿轮、蜗轮、高强度零件的应用领域开辟了道路；
3、节约了成本，降低了劳动强度；
4、提高了抗粘结(咬合)的性能；
5、其制备方法简单，工艺优良，可以大面积推广应用；
6、含硫量0.8％～2.6％，是普通钢铁含硫量的8～20倍，为我国储量丰富，占世界第二位的高硫铁矿找到了用武之地；
7、电弧炉冶炼出的高硫合金钢可轧制成不同厚度的钢板，用于模具制造。由于强度、韧性好，又有自润滑性能，能使模具寿命提高1～3倍，也可制成滑板，导卫板、滑块等，使寿命提高4～5倍。
[附图说明]
图1是：专利号为“ZL911086714”“高硫合金钢及生产方法”制备出的高硫合金钢的金相图；
图2为：本发明制备的高硫合金钢的金相图
将图2与图1金相图比较可以看出：
图1中硫化物的分布是大网状和带状；
图2中硫化物的分布是细小的点状，分布很均匀，基本完全消除了绸状和带状硫化物，提高了抗粘结(咬合)的性能。
[具体实施方式]
以下将通过具体实施例对本申请发明做进一步说明。
[相关试验]
实施例1至实施例9制备的电弧炉冶炼高硫合金钢的机械性能及将其做成轴承后的使用情况如表1所示：
Figure GSA00000047440000031
现有技术提供的高硫合金钢的机械性能及将其做成轴承后的使用情况下表2所示：
Figure GSA00000047440000032
Figure GSA00000047440000041
[实施例1]
本实施例中采用500kg小型电弧炉冶炼MoS2钢。
向电弧炉中加入479kg废钢和20kg钼合金，送电熔化；熔化后，再加入硫含量为30％的硫化铁30kg；于1650℃下，依次加入4.232kg的硼砂脱氧剂和1.587kg稀土硅，镇静10分钟后出钢。
[实施例2]
本实施例中采用500kg小型电弧炉冶炼VS2钢。
向电弧炉中加入474kg废钢和10kg钒合金，送电熔化；熔化后，再加入硫含量为32％的硫化铁28kg；于1650℃下，依次加入4.096kg的硼砂脱氧剂和1.536kg稀土硅，镇静8分钟出钢。
[实施例3]
本实施例中采用500kg小型电弧炉冶炼MoS2钢。
向电弧炉中加入482kg废钢和5kg钼合金，送电熔化；熔化后，再加入硫含量为30％的硫化铁35kg；于1650℃下，依次加入4.176kg的硼砂脱氧剂和1.566kg稀土硅，镇静12分钟出钢。
[实施例4]
本实施例中采用500kg小型电弧炉冶炼MoS2钢。
向电弧炉中加入478kg废钢和16kg钼合金，送电熔化；熔化后，再加入硫含量为30.5％的硫化铁23kg；于1650℃下，依次加入4.136kg的硼砂脱氧剂和1.551kg稀土硅，镇静11分钟出钢。
[实施例5]
本实施例中采用500kg小型电弧炉冶炼CrS3钢。
向电弧炉中加入473kg废钢和11kg铬合金，送电熔化；熔化后，再加入硫含量为30％的硫化铁24kg；于1650℃下，依次加入4.064kg的硼砂脱氧剂和1.524kg稀土硅，镇静13分钟出钢。
[实施例6]
本实施例中采用500kg小型电弧炉冶炼TiS2钢。
向电弧炉中加入471kg废钢和37kg钛合金，送电熔化；熔化后，再加入硫含量为30.3％的硫化铁19kg；于1650℃下，依次加入4.216kg的硼砂脱氧剂和1.581kg稀土硅，镇静9分钟出钢。
[实施例7]
本实施例中采用500kg小型电弧炉冶炼MoS2钢。
向电弧炉中加入469kg废钢和10kg钼合金，送电熔化；熔化后，再加入硫含量为32％的硫化铁25kg；于1650℃下，依次加入4.032kg的硼砂脱氧剂和1.512kg稀土硅，镇静14分钟出钢。
[实施例8]
本实施例中采用500kg小型电弧炉冶炼WS钢。
向电弧炉中加入472kg废钢和20kg钨合金，送电熔化；熔化后，再加入硫含量为31％的硫化铁28kg；于1650℃下，依次加入4.16kg的硼砂脱氧剂和1.56kg稀土硅，镇静10分钟出钢。
[实施例9]
本实施例中采用500kg小型电弧炉冶炼MnS钢。
向电弧炉中加入475kg废钢和13kg锰合金，送电熔化；熔化后，再加入硫含量为31.9％的硫化铁26kg；于1650℃下，依次加入4.112kg的硼砂脱氧剂和1.542kg稀土硅，镇静10分钟出钢。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管上述实施例对本发明进行了详细的说明，技术人员阅读本申请说明书后可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离申请待批的权利要求的保护范围。

Claims (2)

1.一种电弧炉冶炼高硫合金钢的制备方法，包括组分铁、碳和硫，其特征在于,按重量百分比计，所述高硫合金钢含硫0.5%-0.8%，电弧炉冶炼所述高硫合金钢的电弧温度在2500～3000℃；其制备方法包括以下工艺步骤：
1）、向电弧炉中加入废钢，送电熔化；
2）、接着分别单独加入铬、钒、钼、锰、钨、或钛；
3）、再加入硫含量为30%～32%的硫化铁，于1650℃～1680℃下，依次加入重量为废钢与硫化铁总量的0.5～1.2%的硼砂和0.08～0.4%稀土硅，镇静8分钟～15分钟后出钢。
2.根据权利要求1所述的电弧炉冶炼高硫合金钢的制备方法，其特征在于,其中步骤3）中再加入硫含量为30%～32%的硫化铁，于1650℃～1680℃下，依次加入重量为废钢与硫化铁总量的0.8%的硼砂和0.3%稀土硅，镇静10分钟后出钢。
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