CN102851451A - 一种出钢工序钢水增氮的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种出钢工序钢水增氮的方法，分别通过在转炉出钢前和出钢过程向钢包内吹氮，出钢过程中补加铝系脱氧合金固氮，出完钢继续底吹氮气均匀钢水成分，稳定控制进入精炼前钢水中的氮含量。与现有技术相比，本发明的有益效果是：保证最低成本并能达到最佳的增氮效果，可根据实际生产节奏计算出钢前氮气吹入时间，选择最佳的氮气吹入时刻，保证在出钢前开始吹入氮气后，氮气不间断吹入，直至出钢结束，使进入精炼的钢水氮含量控制在80×10^-6～90×10^-6，经过精炼处理可稳定得到小于150×10^-6的钢水。

Description

一种出钢工序钢水增氮的方法

技术领域

本发明涉及钢铁冶炼领域，尤其涉及一种出钢工序钢水增氮的方法。

背景技术

普通含氮钢种及含氮的取向硅钢一般是将铁水在转炉内冶炼成钢水后，在RH脱气装置对钢水进行二次处理，然后通过连铸机浇注成铸坯。整个冶炼过程首先依靠转炉底吹氮气进行增氮，可得到25×10^-6以上的含氮钢水，然后出钢过程或精炼处理过程加入含氮合金进行增氮。由于出钢过程钢水的氧化性气氛较强、温度较高、钢水与大气接触，造成增氮量的不稳定，氮的收得率极低，在随后的RH装置处理过程中，由于处于减压气氛，导致钢水的氮含量进一步降低，不能满足含氮钢种及取向硅钢的要求，既使精炼加入氮化合金，由于其加入量过大，造成收得率不稳定，很难准确的控制。

现有专利技术200610117525.9公开了一种含氮纯净钢的增氮方法，包括下列步骤：在含氮纯净钢钢液二次精炼的末期，采用钢包底吹氮气的方法，对钢包内钢液进行增氮；结束吹氮后，立刻向钢液吹入氩气，对钢液进行清洗。氮气和氩气分别以两根管道通入钢包底。该发明在吹入氮气后吹入氩气清洗，使钢液的夹杂物被去除生产出纯净钢材，并且该方法可以在较低的成本下增加钢液中的含氮量，同时满足纯净合金钢钢液对其纯净度的要求，该方法的特点是只在精炼工序末期进行钢包底吹氮气进行钢水增氮。

现有专利技术200910075116.0公开了一种在精炼炉中增氮的方法，其步骤是：(1)在VOD精炼炉还原结束或在VD精炼炉脱氢结束后，吹入压力不小于0.5MPa、底吹总流量不小于500L/min的氮气；(2)计算增氮时间；a.求出钢液需增氮量：ΔN＝[N]-[N]_前；其中ΔN为钢液需增氮量(％)，[N]为每个钢种处理结束后要求钢液达到的目标氮含量(％)，[N]_前-增氮前钢液中氮含量(％)；b.计算出增氮时间：钢液在增氮过程中温降按y为1.2℃/min～2.0℃/min计算；ΔN＝1.25×Q×t×10-188/(T-yt+273)-1.25+0.51gP-1gf；

其中Q为底吹总流量(L/min)，t为增氮时间(min)，T为增氮前钢液的温度(℃)，P为炉内真空度(105Pa)，y-增氮过程中钢水的温降(℃/min)。该方法优点是成本低，主要通过精炼工序末期在VOD或者VD精炼炉进行钢包底吹氮气进行钢水增氮。

现有专利技术94112249.2公开了一种低氢高氮钢的生产工艺，在转炉吹炼由吹炼始到吹炼终的全过程中采用底吹氮，出钢过程中向钢包钢液中加氮合金增氮，在RH本处理过程中以氮气作环流气体保氮，在RH轻处理仍以氮气作环流气体，从RH炉顶料仓加入氮合金微调钢中氮，可冶炼出[H]≤2ppm，T[0]≤40ppm，[S]≤100ppm，[N](100-180)ppm的低氢高氮钢，该方法主要是在转炉吹炼过程底吹氮气，出钢过程加入氮合金增氮，在RH处理过程中以氮气作环流气体保氮。

发明内容

本发明的目的是提供一种出钢工序钢水增氮的方法，分别在转炉出钢前和出钢过程中完善钢水的补氮手段，稳定控制进入精炼前钢水中的氮含量。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种出钢工序钢水增氮的方法，分别通过在转炉出钢前和出钢过程向钢包内吹氮，出钢过程中补加铝系脱氧合金固氮，出完钢继续底吹氮气均匀钢水成分，稳定控制进入精炼前钢水中的氮含量，其操作步骤如下：

1)转炉出钢前通过钢包底部的透气砖吹入氮气增氮，排除钢包内的空气，至少排除钢包底部以上1/2体积范围内的空气，使得出钢至钢包内的钢水直接接触氮气，吹入的氮气流量控制在3～6Nm³/min，吹氮时间按下式计算：

$t=K\frac{\mathrm{\π}\·H\·D^2}{4\·I}$

其中：t-吹氮时间，min；

K-修正系数(一般取1.2-1.8)；

D-钢包上口直径，m；

I-氮气流量，Nm³/min；

H-钢包深度，m；

2)出钢过程中继续通过钢包底部的透气砖吹入氮气，使得钢包内钢水在转炉出钢过程始终处于氮气饱和环境下，增加钢水与氮气的接触时间，增加钢水液滴表面的氮气分压，吹入的氮气流量控制在0.3～1.0Nm³/min；

3)出钢过程中需向钢包补加0.1～0.3Kg/吨钢的铝系脱氧合金，固定钢水中的氮，氮气流量控制在0.3～1.0Nm³/min。

所述铝系脱氧合金为铝含量98％以上的铝锭。所述铝系脱氧合金也可以用铝锰铁合金，用量需按铝成分进行换算。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：保证最低成本并能达到最佳的增氮效果，可根据实际生产节奏计算出钢前氮气吹入时间，选择最佳的氮气吹入时刻，保证在出钢前开始吹入氮气后，氮气不间断吹入，直至出钢结束，使进入精炼的钢水氮含量控制在80×10^-6～90×10^-6，经过精炼处理后可稳定得到小于150×10^-6的钢水。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明：

以180吨转炉为例，其钢包直径D按上口3.852m计算，深度H按4.915m计算，转炉全程底吹气体为氮气，当生产成品氮90～120ppm，目标位110ppm的钢水。出钢过程中需向钢包补加0.1～0.3Kg/吨钢的铝系脱氧合金，固定钢水中的氮，铝锭的含铝量为98％以上。当采用铝锰铁合金作为铝系脱氧合金时，其用量只需按铝成分进行换算即可。

各实施例过程参数见下表1，实际控制成品氮合格率为100％，偏差为9ppm。(其中氮含量单位为，ppm)

表1

Claims (3)

1.一种出钢工序钢水增氮的方法，其特征在于，分别通过在转炉出钢前和出钢过程向钢包内吹氮，出钢过程中补加铝系脱氧合金固氮，出完钢继续底吹氮气均匀钢水成分，稳定控制进入精炼前钢水中的氮含量，其操作步骤如下：

1)转炉出钢前通过钢包底部的透气砖吹入氮气增氮，排除钢包内的空气，至少排除钢包底部以上1/2体积范围内的空气，使得出钢至钢包内的钢水直接接触氮气，吹入的氮气流量控制在3～6Nm³/min，吹氮时间按下式计算：

$t=K\frac{\mathrm{\π}\·H\·D^2}{4\·I}$

其中：t-吹氮时间，min；

K-修正系数(一般取1.2-1.8)；

D-钢包上口直径，m；

I-氮气流量，Nm³/min；

H-钢包深度，m；

2)出钢过程中继续通过钢包底部的透气砖吹入氮气，使得钢包内钢水在转炉出钢过程始终处于氮气饱和环境下，增加钢水与氮气的接触时间，增加钢水液滴表面的氮气分压，吹入的氮气流量控制在0.3～1.0Nm³/min；

3)出钢过程中需向钢包补加0.1～0.3Kg/吨钢的铝系脱氧合金，固定钢水中的氮，氮气流量控制在0.3～1.0Nm³/min。

2.根据权利要求1所述的一种出钢工序钢水增氮的方法，其特征在于，所述铝系脱氧合金为铝锭，铝含量98％以上。

3.根据权利要求1所述的一种出钢工序钢水增氮的方法，其特征在于，所述铝系脱氧合金为铝锰铁合金，用量需按铝成分进行换算。