CN101760582A - 一种用于控制低碳钢中氮含量的冶炼方法 - Google Patents

一种用于控制低碳钢中氮含量的冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于控制低碳钢中氮含量的冶炼方法，属于炼钢技术领域。工艺特点为：控制转炉冶炼渣量60kg/t钢-120kg/t钢，碱度5-7；圆流出钢、出钢强脱氧，出钢前往钢包底部加入渣料；保证LF炉到站温度，LF炉精炼控制一次加热时间1min-15min，减少增氮；RH真空处理控制提升氩气的流量、真空处理时间≥10min和真空度≤1mbar，真空处理结束向钢包表面均匀撒保温剂；浇铸过程中采用双环缝套管和3mm-7mm垫圈，使用氩封保护，向钢液面加入覆盖剂，整个浇铸过程中保证钢液面覆盖效果。本发明的优点：可以成功的将高级别低碳钢的氮含量可以控制在30ppm以内，为高级别钢种的开发提供了技术保障，使得连铸坯和钢板的性能有了很大的提升。

Description

一种用于控制低碳钢中氮含量的冶炼方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，特别是涉及一种用于控制低碳钢中氮含量的冶炼工艺，尤其是冶炼高级别钢种实现钢中氮含量的稳定控制。
背景技术
氮在钢中一般被视为杂质元素，特殊钢种除外，钢中的氮含量较高时，可使钢材产生时效脆化，降低钢材的冲击韧性，也可引起钢的冷脆等不利影响；钢中氮化物的析出对提高钢的屈服强度有非常显著的影响，在加热至一定温度范围时，钢的强度上升，冲击韧性降低，发生“蓝脆”现象，降低钢中氮含量可提高钢材的韧性指标；此外，铝镇静钢随着钢中氮含量的增加连铸坯裂纹敏感性呈明显增加趋势，当钢中的氮含量≥60ppm时，连铸坯裂纹指数≥0.4。由此可见，控制钢中的氮含量显得尤为重要。
中国专利200710704833.7公开了一种利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，该发明采用转炉出钢弱脱氧，使钢中具有很高的氧含量，来阻止钢水从空气中吸氮，采用此方法后，钢中的氮含量可以控制在30ppm以内，该方法的缺点是只采用出钢过程单一控制措施控制氮含量，并且只适用于弱脱氧钢中氮含量的控制。
中国专利200910300110.9公开了一种控制转炉工艺生产铝脱氧钢氮含量的方法，该发明采用控制转炉冶炼和浇铸过程控制钢中的氮含量，实现了P210L和20CrMoH钢的生产，LD-LF-SCC工艺铸坯的氮含量≤35ppm，LD-LF-RH-BCC工艺铸坯的氮含量≤30ppm，该方法的缺点是只对出钢和浇铸过程采取措施控制氮含量，并且只适用于高碳强脱氧钢中氮含量的控制。
目前工艺技术的现状：高级别钢种生产中普遍采用“转炉冶炼-LF炉精炼-RH真空精炼-连铸”冶炼工艺，并且高级别钢种要求低碳、低磷、低硫、低氮含量，出钢采用强脱氧，钢中的氮含量控制不稳定，没有针对高级别低碳钢冶炼氮含量控制的工艺技术措施。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于控制低碳钢中氮含量的冶炼工艺，冶炼工艺路线为“铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF炉精炼-RH真空精炼-板坯连铸”，通过对出钢过程、LF炉精炼、RH真空处理、浇铸过程中各工位的氮含量影响因素进行系统分析，对冶炼过程各个工艺参数进行优化、改进，成功解决了钢中氮含量较高、控制不稳定的问题，采用此工艺可将高级别钢中的氮含量脱除到30ppm以下，使得连铸坯的质量和产品的性能得到了显著提升，从而满足高级别钢种的工业化生产的要求。
本发明解决问题所采用的技术方案是涉及一种用于控制低碳钢中氮含量的冶炼方法，包括：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF炉精炼-RH真空精炼-板坯连铸，其特征在于：
(1)转炉冶炼渣量为60-120kg/t钢，碱度(CaO/SiO2)控制在4-7；
(2)圆流出钢，出钢2.5min后加入强脱氧剂对钢水进行脱氧，减少出钢过程中钢水增氮量；
(3)出钢前往钢包底部加入渣料2-10kg/t钢，形成液态渣覆盖于钢水表面，防止钢水与空气接触吸氮；
(4)保证LF炉到站钢水温度为1590℃-1620℃；
(5)LF炉精炼采用埋弧操作，避免钢水裸露；精炼过程中控制一次加热时间为1min-15min；
(6)真空处理提升氩气的流量的控制，前3min提升氩气流量控制在4-12NL/(min·t)，之后改为12NL/(min·t)；真空处理时间控制在≥10min，深真空时间≥6min，真空室内的高真空度保持在≤1mbar；
(7)RH真空处理结束，向钢包表面均匀撒保温剂，加入总量为1.0-1.5kg/t钢；
(8)浇铸过程中先上套管后开浇，采用双环缝套管和垫圈，使用氩封保护；要求垫圈具有较好的韧性、厚度范围为3mm-7mm；
(9)开浇时套管未浸入钢液面时在浸入式水口上方加入覆盖剂，严禁向中包冲击区加入覆盖剂；待套管浸入钢液面后在冲击区加入覆盖剂；整个浇铸过程中保证钢液面覆盖效果。
本发明所述的出钢前向钢包底部加入渣料的成分组成为(按重量百分比)：CaO：60％-75％，SiO2：0％-4％，MgO：0％-5％，Al2O3：8％-15％，CaF2：6％-10％，N：0％-0.02％，其余为杂质。
本发明所述的钢包表面加入保温剂的成分组成为(按重量百分比)CaO：35％-45％，SiO2：20％-28％，MgO：0％-5％，Al2O3：0％-8％，C：5％-10％，其余为杂质。
本发明所述的中包覆盖剂成分组成为(按重量百分比)CaO：25％-35％，SiO2：20％-30％，MgO：1％-5％，Al2O3：10％-25％，C：1％-6％，其余为杂质。
本发明所述的钢包水口和套管之间采用3mm-7mm垫圈，垫圈下沿向下突出的长度为60mm-70mm，垫圈的成分组成为(按重量百分比)SiO2：40％-50％，Al2O3：40％-50％，其余为杂质；耐火度为≥1300℃。
本发明的优点：可以稳定的将高级别钢种的氮含量可以控制在30ppm以内，为高级别钢种的开发提供了保障，使得连铸坯质量得到很大改善，对钢板的性能有了很大的提升。
具体实施方式
实施例1：
钢种X70，100吨转炉，采用本发明工艺控制钢中的氮含量：冶炼工艺路线为BOF-LF-RH-CC，转炉冶炼渣量为7t，炉渣碱度(CaO/SiO2)为5.0；采用新的出钢口，圆流出钢，出钢2.5min时加入AlFe脱氧，出钢前往钢包底部加入渣料5kg/t钢，使用正常周转钢包；LF炉精炼采用埋弧操作，避免钢水裸露，精炼过程中控制一次加热时间12min；RH真空处理提升氩气的流量的控制，前3min提升氩气流量控制在8NL/(min·t)，之后改为12NL/(min·t)，真空处理时间15min，深真空时间11min，真空室内的高真空度保持在0.1mbar，RH真空处理结束，向钢包表面均匀撒保温剂，加入量为100kg；浇铸过程中先上套管后开浇，采用双环缝套管和5mm垫圈，使用氩封保护，开浇时套管未浸入钢液面时在浸入式水口上方加入覆盖剂，待钢液面浸过套管在冲击区加入覆盖剂；整个浇铸过程中保证钢液面覆盖效果。采用此工艺技术措施该炉成品的氮含量控制在27.9ppm。
实施例2：
钢种X80，100吨转炉，采用本发明工艺控制钢中的氮含量：冶炼工艺路线为BOF-LF-RH-CC，转炉冶炼渣量为10t，炉渣碱度(CaO/SiO2)为7.1；采用新的出钢口，圆流出钢，出钢2.5min时加入AlFe脱氧，出钢前往钢包底部加入渣料5kg/t钢，使用正常周转钢包；LF炉精炼采用埋弧操作，避免钢水裸露，精炼过程中控制一次加热时间15min；RH真空处理提升氩气的流量的控制，前3min提升氩气流量控制在4NL/(min·t)，之后改为12NL/(min·t)，真空处理时间20min，深真空时间16min，真空室内的高真空度保持在0.1mbar，RH真空处理结束，向钢包表面均匀撒保温剂，加入量为150kg；浇铸过程中先上套管后开浇，采用双环缝套管和6mm垫圈，使用氩封保护，开浇时套管未浸入钢液面时在浸入式水口上方加入覆盖剂；待钢液面浸过套管在冲击区加入覆盖剂；整个浇铸过程中保证钢液面覆盖效果。采用此工艺技术措施该炉成品的氮含量控制在24.6ppm。

Claims (7)

1.一种用于控制低碳钢中氮含量的冶炼方法，包括：铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF炉精炼-RH真空精炼-板坯连铸，其特征在于：
(1)转炉冶炼渣量为60-120kg/t钢，碱度(CaO/SiO2)控制在5-7；
(2)圆流出钢，出钢2.5min后加入强脱氧剂对钢水进行脱氧，减少出钢过程中钢水增氮量；
(3)出钢前往钢包底部加入渣料2-10kg/t钢，形成液态渣覆盖于钢水表面，防止钢水与空气接触吸氮；
(4)保证LF炉到站钢水温度1590℃-1620℃；
(5)LF炉精炼采用埋弧操作，避免钢水裸露；精炼过程中控制一次加热时间1min-15min；
(6)RH真空处理控制提升氩气的流量、真空处理时间和真空度；
(7)RH真空处理结束，向钢包表面均匀撒保温剂，加入总量为1.0-1.5kg/t钢；
(8)浇铸过程中先上套管后开浇，采用双环缝套管和垫圈，使用氩封保护；
(9)开浇时套管未浸入钢液面时严禁向中包冲击区加入覆盖剂，此时在浸入式水口上方加入覆盖剂；待钢液面浸过套管再向冲击区加入覆盖剂；整个浇铸过程中保证钢液面覆盖效果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的出钢前向钢包底部加入渣料的成分组成为(按重量百分比)CaO：60％-75％，SiO2：0％-4％，MgO：0％-5％，Al2O3：8％-15％，CaF2：6％-10％，N：0％-0.02％，其余为杂质。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提升氩气流量控制在前3min提升氩气流量控制在4-12NL/(min·t)，之后改为12NL/(min·t)。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于真空处理时间≥10min，深真空时间≥6min，真空室内的高真空度保持在≤1mbar。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钢包表面的保温剂成分组成为(按重量百分比)CaO：35％-45％，SiO2：20％-28％，MgO：0％-5％，Al2O3：0％-8％，C：5％-10％，其余为杂质。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的中包覆盖剂成分组成为(按重量百分比)CaO：25％-35％，SiO2：20％-30％，MgO：1％-5％，Al2O3：10％-25％，C：1％-6％，其余为杂质。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的钢包水口和套管之间采用3mm-7mm垫圈，垫圈下沿向下突出的长度为60mm-70mm，垫圈的成分组成为(按重量百分比)SiO2：40％-50％，Al2O3：40％-50％，耐火度为≥1300℃。
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