CN102230050A - 一种时速350公里及以上重轨钢中氮含量的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种时速350公里及以上重轨钢中氮含量的控制方法,属于冶金工业生产的炼钢领域。本发明包括:转炉、LF精炼炉、VD精炼炉、大方坯连铸、步进式加热炉、万能轧机条件下生产时速350公里及以上重轨钢,转炉所用的增碳剂采用碳的质量百分含量≥93.5%的无烟煤;LF精炼炉内气压处于微正压状态即炉内气压大于1个标准大气压。本发明将增碳剂采用碳的质量百分含量≥93.5%的无烟煤,氮含量有了一定程度的降低,由于LF精炼炉采用微正压(LF炉内气压大于1个标准大气压)操作,避免或减少了钢水中吸入空气导致氮含量的增加。
Description
技术领域
本发明涉及一种时速350公里及以上重轨钢中氮含量的控制方法,属于冶金工业生产的炼钢领域。
背景技术
目前,在现代钢铁生产采用100吨转炉→100吨LF精炼炉→100吨VD精炼炉→大方坯连铸→步进式加热炉→万能轧机的工艺流程生产时速350公里及以上重轨钢,铁道部对时速350公里及以上高速钢轨钢中氮含量没有明确要求,欧洲高速钢轨标准要求钢水中氮的质量百分含量不超过90×10-6,但由于一般来说氮对钢质有害,因此包钢公司内定钢水中氮含量的上限不超过65×10-6。2008年11月份,进行了350km/h高速轨钢的2次试生产,第一次共生产145炉,钢水中氮含量超标达到27炉,占18.6%;第二次共生产120炉,铝含量超标共26炉,占21.7%。
发明内容
本发明的目的在于提供一种时速350公里及以上重轨钢中氮含量的控制方法,该方法解决了时速350公里及以上高速钢轨钢中氮含量超标的问题,提高了高速钢轨的质量。
技术解决方案:
本发明包括:转炉、LF精炼炉、VD精炼炉、大方坯连铸、步进式加热炉、万能轧机条件下生产时速350公里及以上重轨钢,转炉所用的增碳剂采用碳的质量百分含量≥93.5%的无烟煤;LF精炼炉内气压处于微正压状态即炉内气压大于1个标准大气压。
本发明将增碳剂采用碳的质量百分含量≥93.5%的无烟煤,氮含量有了一定程度的降低,由于LF精炼炉采用微正压(LF炉内气压大于1个标准大气压)操作,避免或减少了钢水中吸入空气导致氮含量的增加。
具体实施方式
本发明在现代钢铁生产工艺流程条件下,即100吨转炉-100吨LF精炼炉-100吨VD精炼炉-大方坯连铸-步进式加热炉-万能轧机生产时速350公里及以上重轨钢的条件下,将转炉中所用的增碳剂采用碳的质量百分含量≥93.5%的无烟煤;LF精炼炉内气小于1个标准大气压,有效控制了时速350公里及以上高速钢轨钢中氮含量,提高了钢水质量。
测试结果:
1试生产过程中氮含量的变化
对2008年11月份试生产的350km/h高速轨钢各工位的氮含量进行取样,包括转炉工位、精炼10min、VD炉前、VD炉后、中间包5个工位。由于钢包罐内成分不均匀,因此在这个工位没有对氮含量进行取样。
对同一熔炼号的氮含量在各工位(1-转炉出钢,2-LF炉就位10min,3-VD前,4-VD后,5-中间包)进行了取样、分析,样本数为22炉。
由表1可见,在转炉出钢工位,钢水中氮含量较低,且相对波动较小,其平均值只有21ppm。LF炉就位10min后取样,钢水中氮含量明显提高,这是因为经过10min的冶炼,加入的增碳剂及合金已经熔化在钢水中且成分基本上较均匀。另外,从表1还可以看出,从工位1到工位2氮含量大幅度增加,平均增氮量为62.2ppm。
在3工位即VD前取样,钢中的氮含量平均值增加了5.9ppm,因为在LF炉就位10min后继续冶炼过程中,电弧将空气电离,钢水不同程度地吸收了氮气,导致钢水小幅度增氮。在VD后取样,钢水中的氮含量大幅度降低,平均降低了34.5ppm,这说明我公司VD炉的脱气功能较强。在中间包取样,钢水中的氮含量平均上升了7.9ppm,这说明从VD炉到中间包钢水不同程度地与空气接触,从而吸收了氮。
表1钢水中氮含量在各工位的统计分布(N=22)
由表1可见,从工位1到工位2和从工位2到工位3是增氮的主要环节。由于包钢转炉出钢采用低碳出钢然后再增碳的制度,因此在冶炼如重轨等高碳钢时,增碳剂使用量较大。因此对增碳剂沥青焦的化学成分进行了分析,其成分见表2。
表2沥青焦和高速轨专用优质无烟煤化学成分比较(%)
碳 | 灰份 | 挥发份 | 硫 | 水分 | 氮 | |
沥青焦 | 97.09 | 0.51 | 0.7 | 0.37 | 0.3 | 1.04 |
专用优质无烟煤 | 94.02 | 4.31 | 0.91 | 0.31 | 0.3 | 0.13 |
由表2可见,沥青焦中氮含量较高,达到1.04%,但其灰分较少。因此,决定将增碳剂改为无烟煤,为了保证无烟煤的质量,选用了优质的无烟煤以保证高速钢轨的质量。
另外,由于从工位2到工位3钢水中增加的氮含量较多,分析可能是由于精炼炉内的抽气功率过大导致炉内负压而吸入空气,因此采取相应措施保证LF精炼炉内微正压。
2采取措施后钢水中氮含量变化
改变增碳剂后,高速轨钢基本上未出现因氮含量超标而改钢的现象。2009年10月,工艺改变后对同一熔炼号的高速轨钢在各工位进行取样,样本数为23炉,氮含量的分布如表3所示。
表3钢水中氮含量在各工位的统计分布(N=23)
由表3与表1的对比可见,从工位1到工位2钢水中氮含量有较大的降幅,这是由于增碳剂由原来的沥青焦改为高速轨钢专用优质无烟煤。从工位2到工位3氮含量也有一定程度的降低,这是由于LF精炼炉采用微正压操作(炉内气压大于1个标准大气压),避免或减少了钢水中吸入空气导致氮含量的增加。
Claims (1)
1.一种时速350公里及以上重轨钢中氮含量的控制方法,包括:转炉、LF精炼炉、VD精炼炉、大方坯连铸、步进式加热炉、万能轧机条件下生产时速350公里及以上重轨钢,其特征在于,转炉所用的增碳剂采用碳的质量百分含量≥93.5%的无烟煤;LF精炼炉内气压处于微正压状态即炉内气压大于1个标准大气压。
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2011
- 2011-06-02 CN CN 201110158339 patent/CN102230050A/zh active Pending
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