CN106244765A - 转炉半钢炼钢的脱氮方法 - Google Patents

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曾建华
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Abstract

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种转炉半钢炼钢的脱氮方法。针对现有技术不能稳定的将转炉冶炼钢水中氮含量控制在13ppm以内的问题，本发明提供一种转炉半钢炼钢的脱氮方法，包括：控制转炉冶炼铁水比、顶吹氧气、底吹氩气，所述的转炉冶炼铁水比为0.9～1；所述的顶吹氧气采用大流量吹炼，在吹氧冶炼至2/3时加入铁矿石，在吹氧量达到总氧量的70％～80％时，将氧枪枪位降至距离钢液1～1.4m，直至出钢；所述的底吹氩气为全程吹氩。本发明通过对转炉冶炼各参数的控制来降低钢液中的氮含量，使得出钢氮含量稳定控制在13ppm以内，满足特殊钢种的需要。本发明方法具有良好的应用前景和推广价值。

Description

转炉半钢炼钢的脱氮方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种转炉半钢炼钢的脱氮方法。
背景技术
对于大多数钢种来说，氮是有害元素，钢中氮含量对钢的机械性能影响较大，尤其是生产用于深冲条件下的低碳、超低碳钢时，氮的不利影响特别明显。钢中氮含量增加，会使钢的屈服极限、强度极限和硬度提高，塑性下降，冲击韧性降低，并导致时效硬化。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，在冶炼具有高深冲性、高强度等高附加值产品时，必须降低钢中的氮含量，减少氮在钢水中的危害程度，从而保证钢材的深冲性能，减少时效性，消除了屈服点延伸现象，使钢材表面光洁，成材率高。
半钢炼钢由于其碳质量百分数较一般铁水低(3.4％～4.0％)，半钢中硅、锰发热成渣元素含量为痕迹，因此半钢冶炼具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、并且热量不足等特点，这使得半钢炼钢比铁水炼钢更加困难，同时根据钢中氮含量的溶解度公式可知：w[N]＝0.044-0.01w[C]-0.0025w[Mn]-0.003w[Si]-0.0043w[P]-0.001w[S]+0.0069w[Cr]+0.013w[V]-0.001w[Ni]-0.01w[Al]+0.1w[Ti]+0.0015w[Mo]+0.0102w[Nb]-0.0004w[Cu]
钢中含有V、Ti，且Si、Mn含量低，均使得钢水中氮含量的理论溶解度增加。因此，半钢冶炼时钢水中氮含量控制较一般铁水更困难。
转炉冶炼是脱除铁水中氮含量最有效的手段之一，在钢水氮含量较高的情况下RH真空处理也能脱去部分氮，实践证明当钢水中氮含量小于35ppm时RH真空处理脱氮效果很差，往往还会因为真空装置密封效果不好导致钢液增氮。采用传统冶炼方法转炉终点钢水氮含量能控制在30ppm以内，但波动较大，对于某些对氮含量要求较高的钢种，需要将转炉出钢氮含量控制在13ppm以内，现有技术还没有有效的方法来稳定的将氮含量控制在13ppm以内。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是现有技术不能稳定的将转炉冶炼钢水中氮含量控制在13ppm以下，不能冶炼对氮含量要求高的钢种的问题。
本发明解决技术问题的技术方案为：提供一种转炉半钢炼钢的脱氮方法，包括以下内容：
钢水入炉时控制转炉冶炼铁水比，钢水脱氮时顶吹氧气、底吹氩气；
所述的转炉冶炼铁水比是指入炉铁水与转炉铁物料加入量的重量比，为0.9～1；
所述的顶吹氧气时采用大流量吹炼；并在吹氧冶炼1/2～2/3时加入铁矿石；吹炼后期，当吹氧量占总氧量的70～80％时，降低氧枪枪位至距离钢液1～1.4m，保持此氧枪枪位直至出钢；
所述的底吹氩气是指钢水入炉到出钢，全程吹氩气。
其中，上述转炉半钢炼钢的脱氮方法中，所述的铁水的组成成分为：按重量百分比计，C 3.04％～4.43％、Si 0.005％～0.078、Mn 0.01％～0.31％、P 0.048％～0.094％、S0.002％～0.031％，余量为铁和不可避免的杂质。
其中，上述转炉半钢炼钢的脱氮方法中，所述的铁矿石为Tfe含量为40～60％的铁矿石。
其中，上述转炉半钢炼钢的脱氮方法中，所述铁矿石的加入量为5～10kg/t钢，铁矿石的粒度为6～40mm。
其中，上述转炉半钢炼钢的脱氮方法中，所述吹氧用的氧气为纯度＞99.7％的氧气。
其中，上述转炉半钢炼钢的脱氮方法中，顶吹氧气时所述大流量为单位截面积的氧气流量为43000～45000m3/h。
本发明的有益效果为：本发明通过对转炉冶炼各参数的控制来降低钢液中的氮含量，使得出钢氮含量稳定控制在13ppm以内，可以满足对氮含量要求较高的钢种的需要。本发明方法具有良好的应用前景和推广价值，可以为企业创造较大的经济效益。
具体实施方式
本发明提供一种转炉半钢炼钢的脱氮方法，包括以下内容：
钢水入炉时控制转炉冶炼铁水比，钢水脱氮时顶吹氧气、底吹氩气；
所述的转炉冶炼铁水比是指入炉铁水与转炉铁物料加入量的重量比，为0.9～1；
所述的顶吹氧气时采用大流量吹炼；并在吹氧冶炼1/2～2/3时加入铁矿石；吹炼后期，当吹氧量占总氧量的70～80％时，降低氧枪枪位至距离钢液1～1.4m，保持此氧枪枪位直至出钢；
所述的底吹氩气是指钢水入炉到出钢，全程吹氩气。
其中，上述转炉半钢炼钢的脱氮方法中，所述的铁水的组成成分为：按重量百分比计，C3.04％～4.43％、Si 0.005％～0.078、Mn 0.01％～0.31％、P 0.048％～0.094％、S0.002％～0.031％，余量为铁和不可避免的杂质。
铁矿石能增强后期渣中氧活度，促进碳氧反应，增强脱氮能力,为了有效的脱氮，并且在后期不再增加氮，上述转炉半钢炼钢的脱氮方法中，在吹氧冶炼进行至1/2～2/3时加入铁矿石，铁矿石为Tfe含量为40～60％的铁矿石，加入量为5～10kg/t钢，铁矿石的粒度以6～40mm为宜，粒度太大脱氮效果不好，粒度太小增加粉碎难度，增加成本。
为了将氮含量稳定的脱至13ppm以内，上述转炉半钢炼钢的脱氮方法中，顶吹氧气采用大流量吹炼，所述的大流量为单位截面积的氧气流量为43000～45000m3/h，在此流量范围内吹炼，可避免氧气吹炼时增加氮含量；所述吹氧时所用氧气的纯度＞99.7％。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。实施例中所用的铁矿时为Tfe含量51.33％的铁矿石。
实施例1采用本发明技术方案进行脱氮
200t转炉采用半钢炼钢，转炉冶炼控制铁水比，铁水比0.9，在吹氧冶炼至2/3时加入铁矿石1800kg，氧气纯度，质量分数大于99.7％；在吹炼后期，采用低枪位操作：以转炉吹氧量为基准，在吹氧量达到总氧量的75％时，降低氧枪枪位至1.2m，避免补吹出钢；氧气流量为43000m3/h，全程采用底吹氩气模式，在采用这些措施后，转炉停吹时钢液中的氮含量为12ppm。
实施例2采用本发明技术方案进行脱氮
200t转炉采用半钢炼钢，转炉冶炼控制铁水比，铁水比0.91，在吹氧冶炼至2/3时加入铁矿石2000kg，氧气纯度，质量分数大于99.7％；在吹炼后期，采用低枪位操作：以转炉吹氧量为基准，在吹氧量达到总氧量的75％时，降低氧枪枪位至1.2m，避免补吹出钢；氧气流量为44000m3/h，全程采用底吹氩气模式，；在采用这些措施后，转炉停吹时钢液中的氮含量为13ppm。
实施例3采用本发明技术方案进行脱氮
转炉冶炼控制铁水比，铁水比大于0.95，在吹氧冶炼至2/3时加入铁矿石1900kg，氧气纯度，质量分数大于99.7％；在吹炼后期，采用低枪位操作：以转炉吹氧量为基准，在吹氧量达到总氧量的75％时，降低氧枪枪位至1.3m，避免补吹出钢；氧气流量为45000m3/h，全程采用底吹氩气模式，；在采用这些措施后，转炉停吹时钢液中的氮含量为11ppm。
对比例1不采用本发明技术方案进行脱氮
除铁水比为0.8外，其余各步骤与实施例1相同。转炉冶炼终点，停吹时钢液中的氮含量为20ppm。
对比例2不采用本发明技术方案进行脱氮
除不加入铁矿石外，其余各步骤与实施例1相同。转炉冶炼终点，停吹时钢液中的氮含量为22ppm。
对比例3不采用本发明技术方案进行脱氮
除吹氧氧枪高度为2.5m外，其余各步骤与实施例1相同。转炉冶炼终点，停吹时钢液中的氮含量为18ppm。
对比例4不采用本发明技术方案进行脱氮
除氧气流量为43000m3/h外，其余各步骤与实施例1相同。转炉冶炼终点，停吹时钢液中的氮含量为19ppm。
由对比例和实施例可知，本发明通过控制加入铁水的铁水比为0.9～1，氧气顶吹时控制氧气流量、加入铁矿石、降低氧枪枪位至距离钢液表面1～1.4m等关键条件的控制，各参数相互配合，共同作用，缺一不可。在上述各参数的综合配合下，有效地脱除了转炉半钢炼钢时的氮，并且在脱氮后期不增氮，从而成果的将氮含量稳定降低至13ppm以内，满足对氮含量要求高的特殊钢种的冶炼要求。

Claims (6)

1.转炉半钢炼钢的脱氮方法，其特征在于，包括以下内容：
钢水入炉时控制转炉冶炼铁水比，钢水脱氮时顶吹氧气、底吹氩气；
所述的转炉冶炼铁水比是指入炉铁水与转炉铁物料加入量的重量比，为0.9～1；
所述的顶吹氧气时采用大流量吹炼；并在吹氧冶炼1/2～2/3时加入铁矿石；吹炼后期，当吹氧量占总氧量的70～80％时，降低氧枪枪位至距离钢液1～1.4m，保持此氧枪枪位直至出钢；
所述的底吹氩气是指钢水入炉到出钢，全程吹氩气。
2.根据权利要求1所述的转炉半钢炼钢的脱氮方法，其特征在于：所述的铁水的组成成分为：按重量百分比计，C 3.04％～4.43％、Si 0.005％～0.078、Mn 0.01％～0.31％、P0.048％～0.094％、S 0.002％～0.031％，余量为铁和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1或2所述的转炉半钢炼钢的脱氮方法，其特征在于：所述的铁矿石为Tfe含量为40～60％的铁矿石。
4.根据权利要求1～3任一项所述的转炉半钢炼钢的脱氮方法，其特征在于：所述铁矿石的加入量为5～10kg/t钢，铁矿石的粒度为6～40mm。
5.根据权利要求1～4任一项所述的转炉半钢炼钢的脱氮方法，其特征在于：所述吹氧用的氧气为纯度＞99.7％的氧气。
6.根据权利要求1～5任一项所述的转炉半钢炼钢的脱氮方法，其特征在于：顶吹氧气时所述大流量为单位截面积的氧气流量为43000～45000m3/h。
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