CN103667581A

CN103667581A - 一种低氮swrh82b钢冶炼方法

Info

Publication number: CN103667581A
Application number: CN201310592500.4A
Authority: CN
Inventors: 郑家良; 龙国荣; 李正嵩; 李鸿荣; 高长益; 江金东; 吴华; 张东升; 王晓萍
Original assignee: Shougang Shuicheng Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Shougang Shuicheng Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2013-11-22
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2033-11-22
Also published as: CN103667581B

Abstract

本发明公开了一种低氮SWRH82B钢冶炼方法，该方法包括：（1）转炉冶炼中，顶底复吹转炉在吹炼SWRH82B钢时，采用全过程底吹氩；（2）在出钢脱氧合金化过程中，采用低氮增碳剂增碳；（3）在LF炉精炼过程中采用微正压操作；（4）在连铸过程中采用全保护浇铸：盛钢桶到中间包的钢流，采用长保护套管输送，并吹氩气进行密封；中间包采用SWRH82B钢专用覆盖剂覆盖钢水；从中间包到结晶器的钢流采用长套管输送；结晶器采用SWRH82B专用保护渣。本发明方法能够将SWRH82B盘条钢中的氮含量降到40ppm以下，缩短SWRH82B盘条钢的时效时间，降低盘条的拉拔断丝率。适用于SWRH82B盘条钢生产厂家。

Description

一种低氮SWRH82B钢冶炼方法

【技术领域】

本发明涉及碳钢冶炼，尤其涉及低氮钢冶炼。

【背景技术】

SWRH82B钢是预应力钢绞线用钢。它是炼钢厂冶炼出的钢水浇铸成方坯之后，在轧钢厂加热、轧制成φ10～12.5mm的盘条，然后在钢绞线厂拉拔成φ5.05～5.10mm的钢丝，最后捻制成钢绞线。这种钢绞线被称为预应力钢绞线，它被广范用于水坝、桥梁、立交桥、高层建筑等大型工程中。

初轧制出来的SWRH82B盘条，由于存在较大的内应力，加上盘条内部含有氢、氮气体元素，塑性较差。若立即对盘条进行拉拔加工，就会频繁出现断裂、拉拔工艺不能正常进行。故需要将盘条在自然状态下放置一段时间，一般为15天，让盘条释放应力，让盘条中的氢、氮逃逸，使盘条的塑性提高，方可顺利拉拔成钢丝。刚轧制的SWRH82B盘条性能随着时间的推移会发生变化，被称为盘条的时效性。为缩短盘条的时效时间，需要使轧制出来的盘条的内应力小、氢和氮含量少，才可使盘条在较短的时间内释放完应力、氢和氮。在影响盘条时效性的诸多因素（内应力、氢、氮等）中，氮是影响SWRH82B盘条时效性的最重要因素。实践证明，当盘条中氮达到200ppm以上时，盘条还未拉拔就发生自然断裂。而氮是在炼钢及浇铸过程中进入钢液中的，在钢凝固后残留在固体铸坯中，因此，要降低SWRH82B盘条中的氮含量，炼钢和连铸工艺是关键。

中国专利数据库中涉及低氮钢冶炼的申请件不多，仅有200780033721.0号《超低硫低氮高纯度钢的熔炼方法》、200980138838.4号《利用传统炼钢设备低成本地制造低碳、低硫以及低氮钢》、201110403472.8号《一种控制低氮钢氮含量的方法》等，但尚无涉及低氮SWRH82B钢的申请件。

【发明内容】

本发明旨在提供一种低氮SWRH82B钢冶炼方法，降低SWRH82B成品钢中的氮含量，缩短SWRH82B盘条时效时间，降低盘条拉拔断丝率。

为实现上述目的，发明人提供的方法包括以下工序：高炉铁水进入转炉冶炼、脱氧合金化、LF炉精炼、方坯连铸，具体的措施是：

（1）转炉冶炼中，顶底复吹转炉在吹炼SWRH82B钢时，采用全过程底吹氩，即转炉的底吹气体是氩气而不是氮气，可降低冶炼出来的钢水氮含量；

（2）在出钢脱氧合金化过程中，采用低氮增碳剂增碳，使钢水增碳过程中少增氮；

（3）在LF炉精炼过程中采用微正压操作，使钢水不吸入空气，减少钢水增氮；

（4）在连铸过程中采用全保护浇铸：盛钢桶到中间包的钢流，采用长保护套管输送，并吹氩气进行密封；中间包采用SWRH82B钢专用覆盖剂覆盖钢水，使空气与钢水隔绝，同时对钢水保温；从中间包到结晶器的钢流采用长套管输送，使钢流与空气隔绝；结晶器采用SWRH82B专用保护渣，使钢水与空气隔绝，同时润滑钢坯表面，提高铸坯表面质量。

上述转炉冶炼中，所述底吹的氩气来自空气分离装置，以质量分数计的纯度为99.99％。

上述出钢脱氧合金化过程中，所述低氮增碳剂是氮含量以质量计为0.014％～0.028％的增碳剂。

上述LF炉精炼过程中，所述微正压是控制LF炉的气压为0.11～0.12MPa，表现为烟气从钢包盖周边袅袅逸出。

上述连铸过程中，所述SWRH82B钢中间包专用覆盖剂的成分按质量分数计为CaO=20％，SiO₂=36％，Al₂O₃=15％，MgO=10％，C=12％；所述SWRH82B钢结晶器专用保护渣的成分按质量百分数计为CaO=24％，SiO₂=35％，Al₂O₃=3％，MgO=3％，C=17％。

本发明方法成功地将SWRH82B盘条钢中的氮含量降到40ppm以下，缩短了SWRH82B盘条钢的时效时间，降低了盘条的拉拔断丝率，在同行业中居于领先地位。适用于SWRH82B盘条钢生产厂家。

【具体实施方式】

以首钢水城钢铁集团公司炼钢厂采用本发明冶炼低氮SWRH82B钢的实践为例，进一步说明本发明。

1 冶炼工艺流程

冶炼工艺包括以下工序：高炉铁水进入100t顶底复吹转炉冶炼；脱氧合金化；LF炉精炼；150mm×150mm方坯连铸。

2 100t顶底复吹转炉冶炼

（1）原料结构

转炉冶炼的主要原料是水钢公司炼铁厂生产的高炉铁水，其成份为：Si=0.34％～0.47％，平均0.37％；P=0.072％～0.074％,平均0.073％；S=0.023％～0.036％,平均0.033％；每炉钢装入高炉铁水80t、废钢10t，不得超装，为LF炉钢包精炼提供足够的钢包净空，这有利于LF炉造渣精炼钢水；废钢是本公司自循环或外购优质废钢，不使用劣质废钢，以免将夹杂物带入钢中；转炉冶炼采用双渣操作，以降低钢中的P，也降低S。

（2）转炉冶炼操作

转炉冶炼用石灰、萤石和白云石作造渣材料。开吹后，加入第一批造渣材料；对于第一批造渣材料，石灰用量为1炉钢的石灰总用量的1/2～3/5，并加入白云石及污泥球，将碱度控制在2.3～2.8范围内。吹炼5min左右倒渣。倒渣前，采用高枪位操作使炉渣发泡，以便倒渣量不少于炉内总渣量的1/2。第一次吹氧时间不能太长，避免钢中碳氧化过多，炉渣温度高，倒渣导致热量损失大。倒渣时，温度控制在1350～1400℃，钢中C≥3.0％。倒渣后，下枪吹氧，少量多次地加入第二批造渣材料造渣,以避免过分冷却熔池，对石灰熔化有利，还有利于碳的均衡氧化。但最后一次加入造渣材料的时间必须在距离冶炼终点3min之前。

（3）转炉底吹氩气操作

在加废钢前开底吹氩气，6块底吹砖，每块流量在20～40m³/h，氩气总管压力应大于1.3MPa，出钢完毕后，底吹气体不切气，仍然用氩气。

（4）出钢及脱氧合金化操作

转炉出钢时，在出钢口用挡渣塞挡渣，以避免或减少转炉下渣而引起的钢水回P；出钢过程中，由加入钢包中的合成渣对钢水进行渣洗，脱硫、脱磷、加快钢中夹杂的排除、改变夹杂物形态；渣洗所用的合成渣主要由CaO和Al₂O₃组成，要求有较好的流动性以减少乳化渣滴的平均直径，从而增大钢渣的接触面积；采用低氮增C剂增C，以降低钢中氮含量；用SiMnFe、SiFe、SiCaBaFe进行脱氧及合金化，通过出钢过程的合金化，使钢水的C、Si、Mn等合金含量接近成品下限。从出钢开始，就进行钢包底吹Ar。出完钢到吊钢包，底吹Ar 5min，然后钢包到达LF炉精炼位置。此时取钢样分析成分，钢水中的C、Si、Mn含量接近SWRH82B标准所要求的成分下限。

（5）采用低氮增碳剂增碳

为了降低钢中的N含量，使用低氮增C剂。制定了SWRH82B钢使用的低氮增碳剂成分标准，见表1。从表1可见，SWRH82B钢低氮增碳剂要求氮含量以质量计小于0.025％（即250ppm）。

表1 所用的低氮增碳剂成分标准（质量分数）

C	N	P	S	灰分	水分
						≥98	≤0.025	≤0.015	≤0.15	≤2	≤0.5

注：粒度为2～5mm。

普通增碳剂和低氮增碳剂成分见表2。从表2可见，普通增碳剂的氮含量以质量计为0.40％～0.44％,而低氮增碳剂氮含量以质量计为0.014％～0.028％,二者含氮量相差一个数量级。

表2 普通及低氮增碳剂成分（质量分数）

增碳剂类别	生产厂	C	N	P	S
						普通增碳剂	陕西三秦	92.22～95.15	0.40～0.44	—	—
低氮增碳剂	河南西峡	96.13～97.77	0.014～0.028	0.08	0.12

3 LF钢包精炼

（1）钢包精炼操作

LF钢包精炼时，向钢包中加入合成渣（主要成分是石灰和萤石）、精炼渣（主要成分是CaO和Al₂O₃）、电石和萤石造白渣；加MnFe、SiFe粉、低氮C粉微调钢水成分至标准所要求的范围内,喂SiCa线对钢中夹杂物进行变性处理。要求加Cr、V的钢种，在LF钢包精炼期间还要加入CrFe、VFe微调钢水成分至标准所要求的范围内。LF钢包精炼工艺的平均脱S率为48％。每包钢水的精炼时间是45min，与转炉冶炼和连铸时间匹配。

（2）微正压调节

在精炼过程中，观察到烟气从钢包盖周边袅袅逸出为好，若没有烟气逸出，则证明钢包盖内是负压，可关小除尘烟道阀门；若烟气强烈冲出，则证明钢包盖内正压太大，可开大除尘烟道阀门；总之，将钢包盖内压力调节到烟气从钢包盖周边袅袅逸出。

4 连铸

连铸采用全保护浇注。对于大包到中间包的钢流，采用Ar封长水口保护。中间包到结晶器的浸入式水口采用耐高温纤维垫密封。使用碱性中间包。在中间包内，采用专用覆盖剂。在结晶器内，采用高碳钢专用保护渣。结晶器电磁搅拌电流强度为320A、频率为5Hz。二冷段自动配水，配水量为0.73m³/t钢。中间包内的钢水温度为1483℃～1598℃，平均1490℃。SWRH82B的液相线温度为1468℃，中间包钢水的过热度为15℃～30℃，平均为22℃，符合连铸工艺规定。中间包内钢水深度为600～700mm。第一炉开浇时或上下炉连浇时，中间包内的钢水液面高度≥400mm。铸坯拉速为1.73±0.02m/min。矫直温度为909℃～950℃，满足950±50℃的设计要求，能够很好的避开矫直裂纹敏感区。大包钢水开始浇注至10～15min时，从中间包取钢样化验，得到的数据即为成品成分。

Claims

1.一种低氮SWRH82B钢冶炼方法，其特征包括以下工序：高炉铁水进入转炉冶炼、脱氧合金化、LF炉精炼、方坯连铸，具体的措施是：

2. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于转炉冶炼中，所述底吹的氩气来自空气分离装置，以质量分数计的纯度为99.99％。

3. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于出钢脱氧合金化过程中，所述低氮增碳剂是氮含量以质量计为0.014％～0.028％的增碳剂。

4. 按照权利要求1所述的方法，其特征在于LF炉精炼过程中，所述微正压是控制LF炉的气压为0.11～0.12MPa，表现为烟气从钢包盖周边袅袅逸出。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于连铸过程中，所述SWRH82B钢中间包专用覆盖剂的成分按质量分数计为CaO=20％，SiO₂=36％，Al₂O₃=15％，MgO=10％，C=12％；所述SWRH82B钢结晶器专用保护渣的成分按质量分数计为CaO=24％，SiO₂=35％，Al₂O₃=3％，MgO=3％，C=17％。