CN104046719A

CN104046719A - 一种控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法

Info

Publication number: CN104046719A
Application number: CN201410299418.7A
Authority: CN
Inventors: 李盛; 雷辉; 聂绍刚
Original assignee: Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd
Current assignee: Pangang Group Panzhihua Steel and Vanadium Co Ltd
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2014-09-17

Abstract

本发明公开了一种控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法，所述方法包括：利用转炉将铁水冶炼成钢水；在出钢前打开钢包底吹氩；在出钢的过程中，根据转炉中钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，以使出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，从而防止钢水与空气接触吸氮。本发明的控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法，通过在出钢过程中据转炉中钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，以使出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，即，转炉出钢过程不进行完全脱氧，使得钢水中的氧占据了钢液的表面，防止钢水与空气接触吸氮，从而控制钢水的增氮量，例如，采用本发明的方法，钢水的增氮量可控制在0.0008％以内。

Description

一种控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体地讲，涉及一种控制转炉炼钢过程中钢水氮含量的方法。

背景技术

随着工业和科技的发展，各行业对钢的质量要求越来越苛刻。钢中氮含量对钢的机械性能影响较大。钢液凝固时，熔解在钢中的气体氮的析出会引起元素的偏析或使钢铸件产生气孔，使得钢的性能降低。钢中氮含量增加，屈服极限、强度极限以及硬度提高，但是塑性和冲击韧性降低，并且还会导致时效硬化。氮还会大幅度提高钢的韧脆转变温度，而且还有可能使钢产生低温回火脆性，某些氮化物还会导致钢的热脆。因此，降低钢中氮含量可提高钢的韧性指标。

在现有技术中，钢水冶炼过程的增氮现象有以下几个环节：转炉出钢过程、LF炉精炼过程以及连铸过程。对于LF炉精炼过程可通过造泡沫渣和埋弧操作等方式降低吸氮量；连铸过程可通过加盖、氩气密封水口以及采用侵入式长水口等方式降低吸氮量；只有转炉出钢过程的增氮量不易控制。

因此，需要提供一种在转炉出钢时控制钢水氮含量的方法。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种防止出钢过程中钢水增氮的控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法。

根据本发明的控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法，所述方法包括如下步骤：利用转炉将铁水冶炼成钢水；在出钢前打开钢包底吹氩；在出钢的过程中，根据转炉中钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，以使出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，从而防止钢水与空气接触吸氮。

根据本发明的一个实施例，所述脱氧剂可为Al-Fe合金。

根据本发明的一个实施例，在生产低合金钢时，保证出钢后的钢水的氧含量在100ppm以上。

根据本发明的一个实施例，低合金钢可包括DTLA钢、45钢、P510L钢、40Cr钢、P380CL钢和B钢中的一种。

根据本发明的一个实施例，在生产高合金钢时，保证出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上。

根据本发明的一个实施例，高合金钢可包括27CrMoV钢、20CrMnTi钢和GCr15钢中的一种。

根据本发明的一个实施例，所述方法还可包括在完成出钢后，在喂丝站对钢包中的钢水喂铝线进行脱氧，以使钢水达到浇注所需氧含量。

本发明的控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法，通过在出钢过程中根据钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，以使出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，使得钢水中的氧占据了钢液的表面，防止钢水与空气接触吸氮，从而控制钢水的增氮量，例如，采用本发明的方法，钢水的增氮量可控制在0.0008％以内。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法进行详细的描述。

本发明提供一种控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法，所述方法包括如下步骤：利用转炉将铁水冶炼成钢水；在出钢前打开钢包底吹氩；在出钢的过程中，根据转炉中钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，以使出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，从而防止钢水与空气接触吸氮。

首先，利用转炉将铁水冶炼成钢水，上述将铁水冶炼成钢水的步骤与本领域技术人员已经掌握的炼钢方法基本相同。因此，为了简明起见，在这里将省略对该步骤的详细描述。

其次，在出钢过程中，通过钢包底吹氩形成相对真空条件，根据转炉终点氧含量，在出钢过程中根据钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，以使出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，即，在出钢过程中采用不完全脱氧。例如，当转炉中的钢水的氧含量低于50ppm时，在出钢的过程中可以不进行脱氧处理，即，不向钢包中加入脱氧剂；当转炉中的钢水的氧含量大于50ppm时，可根据钢水的氧含量的高低来确定脱氧剂的加入量。本发明通过保证出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，可防止因钢水与空气接触吸氮所引起的钢水增氮现象，这是因为钢液中的氮含量主要来自于空气，当钢液中氧含量很高时，氧作为表面活性元素占据在钢液表面，阻止氮的吸附，从而可以控制钢水中的氮含量。在本发明的实施例中，优选地，脱氧剂可选用Al-Fe合金脱氧剂。

根据本发明的实施例，在生产低合金钢时，在出钢的过程中根据转炉的钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，保证出钢后的钢水的氧含量在100ppm以上。虽然出钢后钢水中的氧含量越高，对控制增氮越好，但是过高的氧含量会使钢水内的合金元素烧损，因此，优选地，出钢后的钢水的氧含量控制在100ppm～300ppm之间。本发明通过在转炉出钢过程不进行完全脱氧，可以有效地控制转炉出钢过程低合金钢的增氮量，例如，增氮量可控制在0.0004％以内。

根据本发明的实施例，低合金钢是指合金元素含量＜5％的钢种，例如，低合金钢的钢种可包括DTLA钢(低碳铝镇静钢)、45钢、P510L钢、40Cr钢、P380CL钢和B钢(管坯钢)中的一种。

根据本发明的实施例，在生产高合金钢时，在出钢的过程中根据转炉的钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，保证出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上。出钢过程本身是合金化的过程(脱氧与合金化同时进行)，为了控制在出钢过程中钢水增氮，钢水中的氧含量越高越好，然而在生产高合金钢时，需要加入的合金量较大，也就是说，脱氧程度较深，若将出钢后的钢水的氧含量控制在较高的程度上，会影响钢水的合金化效果；另外，将出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，完全可以控制转炉出钢过程高合金钢的增氮量。本发明通过在转炉出钢过程不进行完全脱氧，可以有效地控制转炉出钢过程高合金钢的增氮量，例如，增氮量可控制在0.0008％以内。

根据本发明的实施例，高合金钢是指合金元素含量≥5％的钢种，例如，高合金钢的钢种可包括27CrMoV钢、20CrMnTi钢和GCr15钢中的一种。

在本发明中，需要说明的是，“完全脱氧”是指在出钢过程中加入脱氧剂进行脱氧，以使钢水直接达到后续浇注所需氧含量。所提到的“不完全脱氧”是指在出钢过程中对钢水进行部分脱氧，以保证钢水中含有较高的氧活度，从而达到控制出钢过程增氮的目的。

另外，由于在转炉出钢过程中对钢水没有进行完全脱氧，因此，根据本发明的实施例，还可以在完成出钢后，在喂丝站对钢包中的钢水喂铝线进行脱氧，以使钢水达到浇注所需氧含量。其中，喂铝线的量可根据钢水出钢完成后，钢包中钢水的氧含量来确定。

本发明的控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法，通过在出钢过程中根据转炉中钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，以使出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，使得钢水中的氧占据了钢液的表面，防止钢水与空气接触吸氮，从而控制钢水的增氮量，例如，采用本发明的方法，钢水的增氮量可控制在0.0008％以内。

实施例1

生产DTLA钢。首先，在出钢前打开钢包底吹氩。然后，在出钢的过程中向钢包中加入Al-Fe合金脱氧剂(钢水的重量为130t)，以使出钢后的钢水的氧含量保持在150ppm左右，从而防止钢水与空气接触吸氮。最后，在喂丝站对钢包中的钢水喂铝线(铝线的直径为10mm)进行脱氧，以使钢水达到浇注所需氧含量。该过程的工艺参数和出钢过程的增氮量如表1和表2所示。

对比例1

生产DTLA钢。在出钢的过程中向钢包中加入Al-Fe合金脱氧剂(钢水的重量为130t)，以使钢水直接达到浇注所需氧含量。该过程的工艺参数和出钢过程的增氮量如表1和表2所示。

实施例2～9

实施例2～9的工艺流程同实施例1，工艺参数和出钢过程的增氮量参见表1和表2。其中，低合金钢的出钢后的钢水的氧含量保持在150ppm左右，高合金钢的出钢后的钢水的氧含量保持在50ppm左右。

对比例2～9

对比例2～9的工艺流程同对比例1，工艺参数和出钢过程的增氮量参见表1和表2。

表1本发明的实施例1～9和对比例1～9的工艺参数

表2本发明的实施例1～9和对比例1～9的增氮量

注：氩前氧活度指的是钢水出钢完成后，钢包中钢水的氧含量(可根据氩前氧活度来确定在喂丝站喂入Al线的量)；终点氮含量指的是转炉中钢水的氮含量；氩后氮含量指的是钢水出钢完成后，钢包中钢水的氮含量。

从表2可以看出，本发明的实施例1～9的出钢过程的增氮量明显低于对比例1～9的出钢过程的增氮量。这表明，通过在出钢过程不进行完全脱氧可以防止钢水与空气接触吸氮，从而控制钢水中氮含量的增加。

综上所述，本发明的控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法，通过在出钢过程中根据钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，以使出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，即，转炉出钢过程不进行完全脱氧，使得钢水中的氧占据了钢液的表面，防止钢水与空气接触吸氮，从而控制钢水的增氮量，例如，采用本发明的方法，钢水的增氮量可控制在0.0008％以内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型和组合，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种控制转炉炼钢中钢水氮含量的方法，所述方法包括如下步骤：

利用转炉将铁水冶炼成钢水；

在出钢前打开钢包底吹氩；

在出钢的过程中，根据转炉中钢水的氧含量来确定向钢包中加入脱氧剂的量，以使出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上，从而防止钢水与空气接触吸氮。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述脱氧剂为Al-Fe合金。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，在生产低合金钢时，控制出钢后的钢水的氧含量在100ppm以上。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，低合金钢包括DTLA钢、45钢、P510L钢、40Cr钢、P380CL钢和B钢中的一种。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，在生产高合金钢时，控制出钢后的钢水的氧含量在50ppm以上。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，高合金钢包括27CrMoV钢、20CrMnTi钢和GCr15钢中的一种。

7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括在完成出钢后，在喂丝站对钢包中的钢水喂铝线进行脱氧，以使钢水达到浇注所需氧含量。