CN103468851A - 转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，包括：将铁水经过脱碳炉连续进行半钢冶炼时，先向转炉内添加提温剂，再采用全程底吹氩模式进行转炉吹炼，吹炼过程中添加造渣剂进行化渣，将渣量控制在40-60kg/t，在转炉吹炼时间达到总吹炼时间的80-90%时，向转炉内加入500kg-3000kg冷却剂，将转炉终点N控制在≤15ppm，同时控制转炉终渣TFe≤20%。本发明提供的一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，通过控制转炉的吹炼时间及冷却剂的加入，将转炉终点氮含量控制在小于等于15ppm，大大降低了钢水中氮含量。
Description
技术领域
本发明属于本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法。
背景技术
在钢中含有一定量的氮，钢中氮会降低钢铁材料的性能，特别是钢的韧性、焊接性能和热应力区韧性，使钢材脆性增加；另一方面，氮会造成连铸坯开裂。特别是对于某些高端、高附加值钢铁产品，例如汽车面板，除上述影响外氮还会与钢中的Ti、Al等元素形成氮化物夹杂，引起钢的表面质量恶化，降低成材率。故某些高质量的钢材应严格控制氮含量。
故随着冶金技术的进步，钢中其他杂质元素如O、P、S、H等的含量已经通过铁水预处理、炉外精炼等工艺和设备可脱到很低程度，但是，脱氮却并不容易。由于氮的离子半径比氢大，在钢中的扩散系数比氢小两个数量级，真空脱氢效果非常好，钢中H可脱到1ppm以下。由于氮在钢中活性较差，与大多数合金元素形成的氮化物在高温下都要分解。目前造成脱氮难的主要原因有以下几个方面：辅料和合金增氮、LF炉电弧增氮、钢液与空气接触时吸氮等。转炉在冶炼过程中会产生大量的CO气泡，CO气泡相当于N的真空，根据热力学和动力学条件，转炉在吹炼过程中可达到脱氮的目的。但随着转炉冶炼的进行，钢中的C越来越低，产生的CO气泡越来越少，会造成钢水与空气接触产生吸氮。因此只有严格的控制转炉吹炼过程，减少钢水吸氮，方能得到低氮钢水。
特别是对于脱硫、脱硅和脱磷的“全三脱”铁水来说，由于其几乎不含Si，转炉冶炼渣量少，渣层覆盖面小，在转炉吹炼过程中如化渣不良、终点碳偏低等情况都会造成转炉终点氮含量偏高，对冶炼N≤30ppm的钢种带来较大难度。通过试验证明在正常生产情况下，全三脱铁水与常规铁水转炉终点氮含量偏差在6-7ppm之间，即全三脱铁水冶炼转炉终点氮含量要高6-7ppm。
目前，武钢、宝钢等诸多国内钢厂在全三脱冶炼钢水时，转炉终点的氮均在20ppm左右，无法达到更低的水平。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能降低钢水中氮含量的转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法。
本发明提供的一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，包括：将铁水经过脱碳炉连续进行半钢冶炼时，先向转炉内添加提温剂，再采用全程底吹氩模式进行转炉吹炼，吹炼过程中添加造渣剂进行化渣，将渣量控制在40-60kg/t，所述铁水中C含量≥3.0%，Si含量≤0.05%；
在转炉吹炼时间达到总吹炼时间的80-90%时，向转炉内加入500kg-3000kg冷却剂，将转炉终点N控制在≤15ppm，同时控制转炉终渣TFe≤20%，再采用非镇静出钢，减少出钢过程增氮。
进一步地，所述冷却剂包括烧结矿、球团矿、冷固球团或含有FeO的物质。
进一步地，所述提温剂包括碳化硅或提温硅铁。
进一步地，所述造渣剂包括石灰或轻烧白云石。
本发明提供的一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，通过对化渣过程中提温剂、转炉吹炼模式及造渣剂的控制将渣量控制在40-60kg/t，通过对转炉的吹炼时间及冷却剂的加入量的控制，将转炉终点氮含量控制在小于等于15ppm，大大降低了钢水中的氮含量。
具体实施方式
本发明提供的一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，具体步骤包括：
步骤S1：将铁水经过脱碳炉连续进行半钢冶炼时，向转炉内添加提温剂。
其中，铁水中C含量≥3.0%，Si含量≤0.05%，提温剂采用碳化硅或提温硅铁等，碳化硅、提温硅铁等含有Si，为造渣元素，可以起到化渣作用，焦炭含C容易与转炉渣中FeO反应，减少炉渣氧化性，不易化渣。所以本发明通过加入碳化硅、提温硅铁等提温剂进行提温而不采用常规的焦炭进行提温，确保转炉终点合理的碳和温度，从而以获得良好的过程化渣效果，减少钢水吸氮。
步骤S2：然后采用全程底吹氩模式进行转炉吹炼，吹炼过程中添加造渣剂进行化渣，将渣量控制在40-60kg/t；
为保证钢水纯净不吸收其他杂质气体，特别是氮气，转炉吹炼过程采用全程底吹氩模式，且在吹炼过程加入石灰、轻烧白云石等造渣剂，将渣量控制在40-60kg/t，减少因为渣量少、钢水面覆盖差等问题造成的钢水吸氮，更有利于控制钢水中氮含量。
步骤S3：在转炉吹炼时间达到总吹炼时间的80-90%时，向转炉内加入500kg-3000kg含有FeO的冷却剂，将转炉终点N控制在≤15ppm，同时控制转炉终渣TFe≤20%，再采用非镇静出钢，减少出钢过程增氮。其中，冷却剂包括烧结矿、球团矿、冷固球团或含有FeO的物质。
为确定转炉中钢水的碳含量和温度，目前转炉系统一般会采用副枪TSC测量系统对转炉吹炼过程进行动态测量一次，然后根据测量结果加入冷却剂以达到吹炼终点目标值。在总吹炼时间的80-90%时加入冷却剂，可使转炉渣泡沫化，减少钢水的吸氮。
且在冶炼过程中，转炉终点要有一定的热量富裕，如果冷却剂量较少则起不到应有的炉渣泡沫化作用，而如果加入量过大将造成转炉终渣较泡，需要先前倒渣，而无法吹炼完毕后直接摇转炉至炉后进行出钢操作。因此，本发明要求在总吹炼时间的80-90%时加入200kg-3000kg的冷却剂，以达到炉渣泡沫化的作用，使转炉终点吸氮量大幅度降低的效果。
转炉炉渣发泡需要FeO，因此需要加入含FeO的物质。现在一般使用生白云石、石灰、轻烧白云石等其他辅料调整温度，而本发明中采用烧结矿、球团矿、冷固球团或含有FeO的物质作为冷却剂主要目的是增强炉渣的泡沫化，两者作用不同。
转炉出钢过程中需要加入铝铁、锰铁等进行脱氧合金化，而脱氧后的钢水会加速吸氮，造成钢水氮含量较高。因此通过非镇静出钢可有效阻碍钢液吸氮，降低钢水氮含量，非镇静出钢氮含量可降低至15ppm以下，而镇静出钢可达到20ppm以上，所以本发明采用了非镇静出钢。
本发明提供的一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，通过控制转炉的吹炼时间及冷却剂的加入，将转炉终点氮含量控制在小于等于15ppm，大大降低了钢水中的氮含量，从而解决了转炉在全三脱铁水条件下由于渣量少钢水覆盖面少同时化渣不良造成的转炉终点氮高的问题，实现了“全三脱”少渣冶炼模式下进行低氮钢或超低氮钢的生产，取得显著经济效益和社会效益。
下面通过具体实施例对本发明进行进一步说明。
实施例1
全三脱冶炼：炉次号为131B02730，入炉半钢重量319吨，半钢C含量3.15%；Si含量0.02%；S含量0.0043%；P含量0.0235%；Mn含量0.03%；铁水温度1339℃。
操作方案：该炉次石灰加入6.530吨，轻烧白云石加入2.019吨，烧结矿加入1.513吨，萤石加入0.22吨。转炉在吹氧时间达到总供氧时间的87%时，采用TSC测量过程碳含量为0.304%，温度为1658℃，同时加入烧结矿0.642吨。
终点情况：终点C为0.031%，P为0.0115%，终点氧为624ppm，温度为1702℃，终点N为12ppm。
实施案例2
全三脱冶炼：炉次号为131C03386，入炉半钢重量308吨，半钢C含量3.24%；Si含量0.02%；S含量0.0042%；P含量0.0303%；Mn含量0.02%；铁水温度1309℃。
操作方案：该炉次石灰加入4.66吨，轻烧白云石加入2.003吨，烧结矿加入1.047吨，，萤石加入0.512吨。转炉在吹氧时间达到总供氧时间的80%时，采用TSC测量过程碳含量为0.422%，温度为1616℃，同时加入烧结矿1.017吨。
终点情况：终点C为0.03%，P为0.012%，终点氧为1014ppm，温度为1694℃，终点N为13ppm。
实施案例3
全三脱冶炼：炉次号为131B04407，入炉半钢重量303吨，半钢C含量3.38%；Si含量0.02%；S含量0.0050%；P含量0.026%；Mn含量0.03%；铁水温度1320℃。
操作方案：该炉次石灰加入5.665吨，轻烧白云石加入3.029吨，烧结矿加入2.81吨，。转炉在吹氧时间达到总供氧时间的85.5%时，采用TSC测量过程碳含量为0.315%，温度为1674℃，同时加入烧结矿2.210吨。
终点情况：终点C为0.030%，P为0.006%，终点氧为653ppm，温度为1702℃，终点N为15ppm。
实施案例4
全三脱冶炼：炉次号为131C05057，入炉半钢重量304吨，半钢C含量3.61%；Si含量0.02%；S含量0.0049%；P含量0.026%；Mn含量0.035%；铁水温度1328℃。
操作方案：该炉次石灰加入5.042吨，轻烧白云石加入2.807吨，烧结矿加入2.735吨。转炉在吹氧时间达到总供氧时间的90%时，采用TSC测量过程碳含量为0.584%，温度为1652℃，同时加入烧结矿3.004吨。
终点情况：终点C为0.039%，P为0.0075%，终点氧为627ppm，温度为1693℃，终点N为14ppm。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，其特征在于，包括：
将铁水经过脱碳炉连续进行半钢冶炼时，先向转炉内添加提温剂，再采用全程底吹氩模式进行转炉吹炼，吹炼过程中添加造渣剂进行化渣，将渣量控制在40-60kg/t，所述铁水中C含量≥3.0%，Si含量≤0.05%；
在转炉吹炼时间达到总吹炼时间的80-90%时，向转炉内加入500kg-3000kg冷却剂，将转炉终点N控制在≤15ppm，同时控制转炉终渣TFe≤20%，再采用非镇静出钢，减少出钢过程增氮。
2.如权利要求1所述的转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，其特征在于：
所述冷却剂包括烧结矿、球团矿、冷固球团或含有FeO的物质。
3.如权利要求2所述的转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，其特征在于：
所述提温剂包括碳化硅或提温硅铁。
4.如权利要求2所述的转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法，其特征在于：
所述造渣剂包括石灰或轻烧白云石。
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