在真空感應爐中冶煉超潔凈鋼種，硫含量的控制是一個難點。本文設計了四種不同的冶煉方案，研究了脫硫渣成分配比、脫硫渣量、精煉參數(shù)、鋼液中的碳含量、脫硫渣的加入時間等因素對鋼液中硫含量的影響。結(jié)果表明，將1000 g 含CaO、CaF2 各50%的脫硫渣隨爐加入坩堝內(nèi)，選擇合適的精煉參數(shù)，在允許的范圍內(nèi)提高鋼液中的碳含量，鋼液的脫硫率可達80%以上。

硫在鋼中以硫化物(MnS、FeS 等)形式存在，對力學性能的影響是：(1)使鋼材橫向、厚度方向強度、塑性、韌性顯著低于軋制方向(縱向)，特別是鋼板低溫沖擊性能；(2) 顯著降低鋼材抗氫致裂紋能力，因此用于海洋工程、鐵道橋梁、高層建筑、大型儲氫罐[S]≤50×10-6。硫還影響鋼材抗腐蝕性能，用于輸送含H2S 等酸性介質(zhì)油氣管線鋼，[S]降至(5~10)×10-6。此外硫?qū)︿摬臒峒庸ば阅?、可焊性均發(fā)生不利影響。因此，對于有些鋼種來講，如何在冶煉過程中脫硫就顯得非常重要。江蘇省(沙鋼)鋼鐵研究院150 kg 真空感應爐承擔著產(chǎn)品開發(fā)的初試生產(chǎn)任務，經(jīng)常生產(chǎn)一些超潔凈鋼種，其中存在的難點是如何控制鋼液中的硫含量，而采用超低硫含量的原材料，成本高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。由于無法扒渣、擋渣的技術(shù)特點，脫硫是真空感應冶煉的一個弱項，本文通過改進脫硫渣成分配比、脫硫渣量、精煉參數(shù)、鋼液中的碳含量、脫硫渣的加入時間等方法，實現(xiàn)了鋼液中硫的大量脫除，為超潔凈鋼的實驗室制備研究提供了技術(shù)和實驗基礎(chǔ)。

1、實驗裝置和方案設計

1.1、實驗裝置和方法

本實驗在150 kg 真空感應爐上進行，熔煉坩堝材質(zhì)為氧化鋁。采用冷裝料法裝料，將經(jīng)過表面除銹、烘干等處理的工業(yè)純鐵加入爐內(nèi)，在真空下熔化并在一定真空度下精煉20 min，精煉結(jié)束后，充入一定量保護氣體，按照合金加入順序要求加入合金，待合金全部熔化并保溫5 min 后出鋼。實驗所用相關(guān)原材料為工業(yè)純鐵、石墨、Fe-S 合金。

1.2、實驗方案設計

真空下鋼液的脫硫反應主要與脫硫渣成分配比、脫硫渣量、真空度、鋼液中的碳含量、脫硫渣的加入時間等因素有關(guān)。為了找出上述影響因素對鋼液脫硫反應的影響程度并確定150 kg 真空感應爐的最佳脫硫方案，本實驗設計A~D 4 個方案。選取的脫硫渣系為CaO 與CaF2 的機械混合物，渣系用研磨機研成粉狀，裝爐量為80 kg，加入Fe-S 合金使各方案的初始硫含量為0.015%。如表1 所示，A、B、C三個方案都是在真空度為30 Pa 下精煉20 min。不同的是A 方案中，在原料熔清后加入0.1%碳和1000 g 不同成分配比的脫硫渣；B 方案中，隨爐加入0.1%碳和不同重量固定成分配比的脫硫渣；C 方案中，隨爐加入不同碳量和1000 g 固定成分配比的脫硫渣；D 方案中，在原料熔清后加入0.1%碳和1000 g 固定成分配比的脫硫渣，在不同真空度下精煉20 min。A、B、C 方案，取鋼錠樣分析最終硫含量；D 方案在精煉過程中，每隔5 min 取樣分析鋼液中硫含量，硫元素的測定用碳硫分析儀。

3、結(jié)語

為了提高真空感應爐冶煉超低硫鋼種的脫硫率，可以采取以下措施：

(1)選用適當?shù)拿摿蛟煞峙浔?，在盡量提高脫硫渣堿度的同時，使脫硫渣有一個比較好的流動性，本實驗最終脫硫渣成分配比為CaO 與CaF2 各為50%。

(2)石墨與脫硫渣隨原材料加入爐內(nèi)。

(3)在所煉鋼種化學成分允許范圍內(nèi)，盡可能的提高鋼液中碳含量。

(4)在熔化期及精煉期內(nèi)，盡量提高爐內(nèi)真空度，同時，選擇合適的精煉時間，本文確定了最佳精煉時間為10 min。

(5)脫硫渣的加入量要適量，在不影響生產(chǎn)安全及產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，盡量提高脫硫渣的加入量，本實驗最終確定脫硫渣的加入量為1000g。為了得到更低硫含量的產(chǎn)品，必須精選原材料，降低原材料帶入鋼液的硫量。