[发明专利]一种使铋收得率不低于70％的含铋取向硅钢冶炼方法

说明书

一种使铋收得率不低于70%的含铋取向硅钢冶炼方法，其步骤：常规转炉冶炼并出钢至钢包中；RH精炼处理，其间：控制渣层厚度不低于45mm，且渣成分在：Al₂O₃：25～35wt%，CaO：40～50wt%，MgO:10～15wt%，且结束时钢水温度控制在1530～1590℃；真空精炼结束后进行镇静；后将铋颗粒与石灰石颗粒混装容器加入钢水中；保护浇注和后工序生产。本发明将铋颗粒与石灰石颗粒混合加入，石灰石在钢液中分解产生的气体不仅可以减缓铋颗粒下沉速度，使铋能够快速扩散均匀，更主要的是还可以强化铋颗粒在钢液中的扩散，最终可获得铋收得率高于70%即在71～75%的理想效果。

技术领域

本发明涉及硅钢的冶炼方法，具体涉及一种含铋取向硅钢冶炼方法。

背景技术

铋加入合金钢或不锈钢中，可改善钢的切削性能。采用金属铋替代金属铅，并复配其他化学成分，使得含铋易切削钢既具有铅系易切削钢的易切削性能，又无毒无害。铋又是晶界偏析元素，加入取向硅钢中可以沿晶界偏聚阻碍初次晶粒长大，并在后期退火过程中加强抑制剂抑制力和延缓抑制剂分解，可明显提高取向硅钢磁感B8(B8＝1.96～2.00T)和降低铁损P17。

铋是一种低沸点高蒸汽压金属元素，其熔点约为271℃，沸点约1560℃，不易进入钢中，在1450～1550℃钢中蒸汽压高达0.133kPa以上。在钢水温度高的情况下添加金属铋，铋大量气化挥发，产生大量烟气污染环境，收得率低；在钢水温度较低时加入铋，铋扩散较慢，造成铋在钢水中分布不均匀。

金属铋的密度为9.8g/cm3，比钢水的密度大，加入钢水后铋颗粒容易沉在钢包底层造成钢中铋分布不均匀，熔化的铋颗粒在钢包底部又可侵入耐火砖中易造成漏钢现象。

在钢的冶炼过程中，铋元素的挥发过程实际上由以下步骤构成：

1)铋元素由钢液内部向液相边界层迁移；2)铋元素在液相边界层中扩散；3)在液/气相界面发生挥发反应；4)铋元素在气相边界层中扩散；5)元素在气相中向冷凝壁迁移；6)气态铋元素的冷凝。

检索向钢水中添加金属铋进行合金化的相关文献，相关文献如下：

日本专利特开2007-14438中提供了一种添加铋或铋合金的方法。该专利中，通过在连铸中间包添加铋或铋合金包芯线，同时在侵入式水口出钢口上方、结晶器或铸型外设置电磁搅拌装置搅拌，可以使铋收得率高于70％。此方法将铋制成包芯线加入连铸中间包，此时钢水温度低，其铋的收得率可以达到70％，但铋的扩散较慢，在浇注成坯前铋不能完全均匀化。且铋合金包芯线的加工比较复杂，成本较高。

中国专利公开号为CN103667592的文献中，公开了《一种含铋合金钢中铋元素的弥散均匀分布方法》。该文献中采用耐火材料制作的合金加料管，在钢水精炼后，插入钢液面下100～300mm，然后再通过该合金加料管加入铋颗粒。该方法通过合金加料管将金属铋直接加入至钢液内部，尽可能避免接触钢水时挥发。但加铋时钢水温度高达1570℃左右，铋还是会大量气化挥发，该文献收得率最高只有33.6％，且耐火材料制作的加料管在使用过程中容易被钢渣堵塞，使用次数有限，使用前必须进行烘烤，现场人工操作难度大。

中国专利公开号CN105506220的文献中，公开了《一种含铋高磁感取向硅钢冶炼中加入铋的方法》。该专利中将粒度10～100mm的金属铋块封装在铁质锥形桶中，在真空钢水处理结束后直接将锥形桶放入钢水中并底吹氩气均匀化。该方法将金属铋封装在特制容器中，使其在钢水中下沉过程中熔化避免气化挥发，但部分金属铋块会直接下沉至钢包底部，造成钢包底部铋含量过高，最终铋的收得率在40％左右。

中国专利公开号CN103388050的文献中，公开了《一种易切削钢液中低熔点金属铋的添加方法》。该文献中将金属铋粉与铁粉以一定质量比混合制成包芯线，以喂线方式加入，钢液面添加足够厚的渣层避免铋的挥发损失。该文献中要求在加铋源前渣层厚度应大于50cm，避免铋挥发损失，但对渣的成分和状态未有提及。