[发明专利]一种环保易切削钢金属铋的合金化方法

说明书

本发明涉及一种环保易切削钢金属铋的合金化方法，属于冶金技术领域，本发明旨在避免金属铋在直接添加产生的剧烈反应、降低烟气污染和提高铋元素收得率，进一步规范铋的合金化方法。本方法利用喂线机将金属铋以包芯线的方式喂入钢液，铋包芯线直径为8~14mm，钢质外皮的厚度为0.5~1.5mm，铋元素颗粒的直径为0~3mm。钢包开启底吹气搅拌，喂入温度在1600~1780℃之间，喂入速率为80~110m/min，喂入后继续搅拌3~8min。本发明避免了因金属铋熔沸点低、性质活泼造成的挥发、沉降及氧化损失大的问题，收得率达50%以上，有效降低了金属铋直接添加发生剧烈反应造成的飞溅危险和大量烟气污染。

技术领域

本发明涉及一种易切削钢的合金化方法，具体地说是一种环保易切削钢金属铋的合金化方法。

背景技术

随着钢铁行业的供给侧结构性改革不断深入，国家对钢铁企业绿色发展转型升级极为重视。绿色钢铁品种的开发是钢铁行业重要的发展方向之一，钢铁品种中的无毒无害元素尽量不在添加，客户和终端用户对钢铁材质的要求也越来越高，同时钢厂内部的环境污染也控制的越来越严格，所以对有毒元素的免添加是必然要求。

铅是传统易切削钢常见的添加元素，其可以改善易切削钢的切削性能，但是铅对人体的毒性早已众人皆知，其在冶炼过程产生的大量烟气对生产人员造成潜在危害，其制作的易切削钢产品在接触人体的使用环境中也会对人体产生潜在危害。而金属铋元素具有同铅元素相似的性质，如熔点低，在钢液中的溶解度低等，其可作为铅元素的替代元素添加到易切削钢中，发挥同铅元素一样或者更好的切削效果。

铋元素具有较高的密度，为9.7g/cm³，高于钢液。且其在熔融钢液中的溶解度很低，加上其熔沸点较低，仅为1560℃左右，低于通常的精炼期钢液温度。

若不加保护，采用金属铋粒直接添加到钢液存在以下三个问题：

1、添加过程会产生剧烈反应，造成钢液喷溅，易对生产人员及设备造成伤害。

2、金属铋在高温下会迅速氧化，伴随产生大量的烟尘，对环境产生粉尘污染。

3、直接添加铋，因其先接触钢液表面，氧化损失较大，较难达到达钢液下部，收得率低，通常为25%以下。

发明内容

本发明的目的为在含铋易切削钢冶炼过程中避免喷溅危险、降低烟气污染和提高铋元素收得率，进一步规范铋的合金化方法，提供一种环保易切削钢金属铋的合金化方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术构思如下：

为避免金属铋在直接添加产生的剧烈反应，思路为减缓金属铋和钢液的接触时间，采用钢质外皮将其包裹起来，当包芯线喂入钢液后随着钢质外皮的熔化，金属铋开始与钢液接触，但已经在钢液的深处，在钢液的高压下无法喷溅。金属铋在钢液中随着熔化后的上浮或者下沉均增加了其与钢液的接触时间，提高其溶解度，即提高了其合金化的收得率。

本发明通过以下技术方案予以实现。

一种环保易切削钢金属铋的合金化方法，包括以下步骤：

步骤一、制备铋包芯线

所述铋包芯线的芯部设置为铋元素颗粒，铋元素颗粒的最外层包裹钢质外皮；其中，铋元素颗粒的直径不大于3mm，钢质外皮的厚度为0.5~1.5mm，铋包芯线的直径为8~14mm；

步骤二、铋包芯线喂入钢包

使用喂线机将铋包芯线喂入钢包，钢包底吹搅拌，通过导管调整铋包芯线的喂入位置，使铋包芯线处于钢包吹气孔的上方，铋包芯线的喂入速率为80~110m/min；铋包芯线喂线后，钢包底吹搅拌时间为3~8min。

进一步地，所述步骤二中，钢包温度根据钢种不同控制在1600~1780℃范围内。