粉末冶金高速钢的制备方法、炉外精炼方法及精炼剂

摘要

本发明涉及一种粉末冶金高速钢制备用的添加处理剂，尤其涉及一种粉末冶金高速钢炉外精炼用精炼剂，其包括一次精炼的以脱硫脱氧的一次精炼剂，还包括在一次精炼后进行二次精炼用的二次精炼剂。同时本发明还涉及一种应用该精炼剂的粉末冶金高速钢炉外精炼方法，以及应用该炉外精炼方法的粉末冶金高速钢的制备方法。采用两次渣洗，即第一次渣洗采用一次精炼剂，以实现对钢水的脱硫脱氧，然后加入二次精炼剂以实现去除夹杂，有效的提高了钢水的纯度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种粉末冶金高速钢制备用的添加处理剂，尤其涉及一种粉末 冶金高速钢炉外精炼用精炼剂，同时本发明还涉及一种应用该精炼剂的粉末冶 金高速钢炉外精炼方法，以及应用该炉外精炼方法的粉末冶金高速钢的制备方 法。

背景技术

传统的粉末冶金高速钢的制备方法，通常包括顺次执行的钢水冶炼、炉外 精炼、底浇雾化、粉末包套封焊抽气、热等静压、锻轧成材等步骤。在这些工 艺步骤中，炉外精炼是把常规炼钢炉初炼的钢液倒入钢包或专用容器中，通过 钢包或专用容器中的精炼剂，使钢液脱硫、脱氧、脱碳、去气、去除非金属夹 杂物和调整钢液成分和温度，已达到进一步的冶炼目的。

现有的炉外精炼采用的渣洗手段，主要是将合成渣(也称精炼剂)倒入钢 包中，借助钢流的作用，使钢液与合成渣充分混合，完成脱氧、脱硫、去除夹 杂等精炼任务。对于渣洗工艺，根据目的不同，其采用的精炼剂也不同，为了 脱硫、脱氧多采用CaO-CaF₂系，不需脱硫，而去除氧化物夹杂，多采用Al₂O₃-SiO₂系等。且现有的渣洗工艺中，多是为了脱氧、脱硫而采用一种渣系对钢水进行 一次渣洗。如在粉末冶金高速钢中，其渣洗的主要目的是去除夹杂，若只采用 一个渣系对钢水进行一次精炼，要么脱氧、脱硫能力弱，要么去除夹杂能力弱。 而根据现有的渣系，将脱氧、脱硫采用的渣系以及去除夹杂采用的渣系进行结 合，由于渣系中各个原料之间不能形成很好的配比，容易导致在一次精炼后加 入另一渣系时，将外界杂质引入到钢水中，且不利于后续的底浇雾化工艺中的 温度控制。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种炉外精炼用精炼剂，在 能够对钢水进行脱氧脱硫的同时，有效的去除钢水中的夹杂，且使后续的底浇 雾化工艺中的温度得到很好的控制，并达到顺利雾化的效果。

为实现上述目的，本发明的粉末冶金高速钢炉外精炼用精炼剂，包括一次 精炼的强脱硫脱氧的一次精炼剂，还包括在一次精炼后进行二次精炼用的二次 精炼剂，所述的二次精炼剂按重量百分比计，含有如下有效成分：

CaO35-55％；CaF₂8-20％；Al₂O₃10-20％；SiO₂20-35％；CaSi1-3％；MgO5-10％； 余量为杂质。

作为对上述方式的限定，所述的二次精炼剂的碱度控制在R0.8-2.5，粘度 控制在μ0.6-2.0。

作为对本发明的限定，所述的一次精炼剂按重量百分比计，含有如下有效 成分：

CaO50-70％；CaF₂4-10％；Al₂O₃15-30％；SiO₂1-5％；Al8-15％；BaO1-5％； 余量为杂质。

作为对上述方式的限定，所述的一次精炼剂的碱度控制在R3.5-15，粘度控 制在μ0.1-0.4。

本发明的总体设计思想，是在炉外精炼的渣洗时，采用两次渣洗，即第一 次渣洗采用一次精炼剂，以实现对钢水的脱硫脱氧，然后加入二次精炼剂以实 现去除夹杂，而在二次精炼剂的成分确定上，本发明的二次精炼剂要保持一次 精炼的成果，进一步降低非金属夹杂尺寸和数量，降低精炼剂对中间包的侵蚀， 防止耐材对钢水的二次污染：其中，增加MgO的加入，保持了一次精炼的成果， 防止二次污染；借助硅钙丝CaSi金属直接与钢水的接触，进一步增加去除非金 属夹杂的活度，尤其是脆性夹杂Al203等的变性、上浮及吸附能力。

将二次精炼剂的碱度控制在R0.8-2.5，粘度控制在μ0.6-2.0，相对于传统 的去除夹杂的精炼剂所要求的粘度要低而言，其对粘度的要求恰好相反，其要 求的粘度要比传统去除夹杂的精炼剂要高，本发明的二次精炼剂，降低渣碱度， 增加渣系粘度，增强了精炼渣对非金属夹杂的吸附能力，尤其是对脆性夹杂的 降低、吸附与变性实现了良好的效果，同时，粘度的提高，使二次精炼剂不易 与钢水混合，同时防止外界杂质进入到钢水中，进一步保证了对钢水中的夹杂 去除效果。

此外，通过本发明的二次精炼剂成分的设置，使二次精炼剂具有优化的渣 阻，该渣阻能够稳定后续底浇雾化的加热过程及温度，能确保底浇雾化过程中， 通过电极对钢水加热过程的温度稳定性，在有效的防止精炼剂的热效应搅动而 抑制夹杂上浮吸附的同时，确保底浇雾化过程中的温度在5℃范围内波动，为底 浇雾化提供了较为稳定的温度保障。

本发明同时提供了一种粉末冶金高速钢炉外精炼方法，该方法包括如下步 骤：

步骤一，一次精炼：向钢水中加入一次精炼剂，进行一次精炼，所述的一 次精炼剂具有如上所述的成分；

步骤二，去除一次精炼渣；

步骤三，二次精炼：向钢水中加入二次精炼剂，进行二次精炼，所述的二 次精炼剂具有如上所述的成分。

此外，本发明还提供了一种粉末冶金高速钢的制备方法，该方法包括顺次 执行的钢水冶炼、炉外精炼、底浇雾化、粉末包套封焊抽气、热等静压、锻轧 成材步骤，所述的炉外精炼采用如上所述的粉末冶金高速钢炉外精炼方法的步 骤。

具体实施方式

实施例一

下表所列为一次精炼剂的成分及含量：

下表所列为二次精炼剂的成分及含量：

注：粘度测定温度1600℃。

实施例二

本实施例涉及一种粉末冶金高速钢炉外精炼方法，该方法中涉及的一次精 炼剂和二次精炼剂均采用实施例一中的成分，且为了便于说明本发明在产业上 的实施，在本实施例中，选取了含有实施例一中有效成分的原料，如CaF₂采用 萤石粉，MgO采用白云石等，该方法的详细步骤如下：

步骤一，一次精炼，向钢水中加入一次精炼剂，进行一次精炼：

a、准备烘烤好的中间包，包底加入称好的石灰石、萤石粉；

b、将中频冶炼形成的、温度在1600-1680℃的钢水中，倒入中间包；

c、中间包到精炼工作位，通氩气，流量80-160L/min，电极加热5-10分钟 后分3-4次加入铝矾土、铝粉和石英砂，待温度重新回到1600-1680℃时，加入 毒重石；

d、保持此状态3-8分钟后，减小氩气流量至30-80L/min，并保持3-5分钟， 检测S、O等有害杂质元素；

步骤二，去除一次精炼渣：

a、当S、O等有害杂质元素的含量减小70-90％时，减小氩气流量至 10-40L/min，并保持3-5分钟，

b、将中间包表面浮渣扒净，以去除一次精炼渣，过程中进行氩气保护；

步骤三，二次精炼：向钢水中加入二次精炼剂，进行二次精炼：

a、加入铝矾土、石灰石、萤石粉，继续加热，氩气流量控制在40-100L/min， 保持5-10分钟；

b、加入石英砂、白云石进行泡沫白渣化，氩气流量控制在30-60L/min，保 持3-8分钟后，加入硅钙丝，加热保持1520-1600℃(根据不同钢种确定不同的 温度范围)3-5分钟。

实施例三

本实施例涉及一种粉末冶金高速钢的制备方法，该方法包括顺次执行的钢 水冶炼、炉外精炼、底浇雾化、粉末包套封焊抽气、热等静压、锻轧成材步骤， 其中，炉外精炼采用实施例二的方法步骤。

在实施例二步骤结束后，即可进行底浇雾化，具体来讲，底浇雾化待上述 步骤中温度稳定后，氩气流量控制在10-50L/min，开始雾化，此时渣系渣阻达到 较稳定状态，雾化温度可控制在5℃的上下波动范围内，不仅提供了稳定的雾化 效果，其钢水保温的稳定及保持钢水的镇静性，促使夹杂进一步上浮消除。

温度稳定后气雾化成粉，粉末收集并快速冷却，封装混粉装包套，封焊抽 气后，热等静压成锭，热加工成材。