CN106319139A - 一种增加螺纹钢氮含量的冶炼方法 - Google Patents

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李文辉
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陈建军
轩宗宇
常凤
李哲
郑虎
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Abstract

本发明公开了一种增加螺纹钢氮含量的冶炼方法，其在转炉冶炼后期，氧枪将氮气与氧气混合喷吹，氮气流量2900～3000Nm3/h，氧气流量13500～14000Nm3/h。本方法可显著提高钢水中的氮含量，转炉钢水中的终点氮含量可达到70～80ppm，未实施本发明的氮含量为20～30ppm，通过实施本方法能增加氮含量40～60ppm；在满足螺纹钢筋的氮含量及强度要求下，不增加冶炼周期且减少氮化钒铁或用纯钒铁替代氮化钒铁固氮，有效降低冶炼成本。

Description

一种增加螺纹钢氮含量的冶炼方法
技术领域
本发明涉及一种炼钢方法，尤其是一种增加螺纹钢氮含量的冶炼方法。
背景技术
钢筋混凝土用螺纹钢筋在我国钢材产品中占有很大比重，在严峻的钢铁形势下，生产高强度、低成本的螺纹钢筋已引起技术人员的关注。当钢材由高温进行较快速冷却时，钢中的氮将会形成氮化物析出，氮元素产生固溶强化作用，从而使钢的强度和硬度提高。为了提高螺纹钢筋的强度，在冶炼过程中通常向钢液中加入含氮合金（如钒氮合金、氮化硅锰等），因此微合金化技术非常适合我国钢铁工业高附加值钢材品种的生产。采用微合金化，可充分发挥技术上的优势，但却使产品的生产成本增加，带入杂质污染钢水降低钢水纯净度，且氮的收得率较低，钢中氮含量不易控制。随着钢铁产能过剩的加剧，钢铁业处于全行业亏损的边缘，市场竞争异常激烈。采用新工艺和新技术，降低生产成本，优化产品结构，提高市场竞争力，成为钢铁企业关注的重点。部分企业利用资源丰富且廉价的氮气作原料，通过向钢液吹氮气，而使钢液达到一定的氮含量，可大幅度降低钢的生产成本，是目前含氮钢生产中的一项重要技术。现有吹入氮气的方法，主要有钢包底吹氮气和转炉底吹氮气。
公告号为CN101168817B的中国专利“一种含氮纯净钢的增氮方法”，提供了一种在精炼过程中采用钢包底吹增氮方法；该方法增加精炼时间且氮收得率低，且不稳定。
公告号为CN102031338B的中国专利“一种钢液稳定增氮的方法”，其是在LF 上进行，钢水进入LF 后，在造渣的过程中通过增氮枪对电弧区进行增氮；这种方法增氮效率虽然较高，但是增加了精炼成本。
公开号CN102732665A的中国专利申请“一种转炉冶炼末期进行钢水增氮的方法”，其在转炉冶炼末期向转炉内加入脱氧剂，并通过氧枪向钢水中单吹入氮气来达到增氮的目的；该方法向转炉内加入脱氧剂，脱氧剂消耗量大成本高，且钢水容易回P，增加了冶炼难度。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可高效、稳定增加螺纹钢氮含量的冶炼方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：在转炉吹氧后期，氧枪将氮气与氧气混合喷吹，氮气流量2900～3000Nm3/h，氧气流量13500～14000Nm3/h。
本发明所述氮气压力0.15～0.25MPa，氧气压力0.75～0.9MPa。
本发明所述氮气纯度≥99.5%，氧气纯度≥99.5%。
本发明在转炉出钢时加入0.48～0.5公斤/吨钢的氮钒合金或0.20～0.22公斤/吨钢的纯钒铁。
本发明原理为：顶底复吹转炉冶炼过程脱碳的不同阶段对应不同的脱氮/增氮。吹炼开始，氧气射流冲击钢液面形成的火点（凹坑）是主要的反应区，碳氧反应还未开始，处于脱氮过程，脱氮速度很小。随着吹炼的进行，火点区温度升高，钢液中碳氧反应增强，熔池产生大量CO气泡，将钢液中的氮脱除。脱碳反应后期，生成的CO量少，外部空气压力大于生成的CO 压力，这时空气就有可能与火点区的钢液接触，造成钢液的吸氮。本发明利用转炉吹炼后期生产CO 量少，在火点区压力低温度高的特性，通过氧枪混合氮气与氧气操作，在高温火点将氮气分解成为氮原子，在高压混气的冲击下，射入钢液中，由于氮原子直径较小，在钢水中很难被脱离，氮的吸收率较高。同时为了更好的将钢水中的氮固化，在转炉出钢时加入少量的氮钒合金或纯钒铁。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明可显著提高钢水中的氮含量，转炉钢水中的终点氮含量可达到70～80ppm，未实施本发明的氮含量为20～30ppm，通过实施本发明能增加氮含量40～60ppm；在满足螺纹钢筋的氮含量及强度要求下，不增加冶炼周期且减少氮化钒铁或用纯钒铁替代氮化钒铁固氮，有效降低冶炼成本。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1－3：以65吨转炉生产螺纹钢HRB400为例，一种增加螺纹钢氮含量的冶炼方法的具体工艺如下所述：
1、转炉吹炼至第9分钟，降低氧气总流量，同时打开氮气门氧枪进行氮氧混吹；第9分钟至第12分钟，氧枪向熔池吹入氧气压力0.75～0.9 MPa，氧气流量控制在13500～14000Nm3/h；氮气压力0.15～0.25MPa，氮气流量2900～3000Nm3/h；其中，氮气纯度≥99.5%，氧气纯度≥99.5%。
2、吹炼完先关闭氮气阀，20秒后关闭氧气阀。
3、转炉出钢时，加入0.48～0.5公斤/吨钢的氮钒合金或0.20～0.22公斤/吨钢的纯钒铁用于固氮。
4、各实施例的钢号为HRB400B，具体的工艺参数见表1。
表1：各实施例的工艺参数
表1中，按正常吹炼时拉碳氮含量0.0020～0.0030%计算增氮量。

Claims (4)

1.一种增加螺纹钢氮含量的冶炼方法，其特征在于：在转炉冶炼后期，氧枪将氮气与氧气混合喷吹，氮气流量2900～3000Nm3/h，氧气流量13500～14000Nm3/h。
2.根据权利要求1所述的一种增加螺纹钢氮含量的冶炼方法，其特征在于：所述氮气压力0.15～0.25MPa，氧气压力0.75～0.9MPa。
3.根据权利要求1所述的一种增加螺纹钢氮含量的冶炼方法，其特征在于：所述氮气纯度≥99.5%，氧气纯度≥99.5%。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种增加螺纹钢氮含量的冶炼方法，其特征在于：在转炉出钢时加入0.48～0.5公斤/吨钢的氮钒合金或0.20～0.22公斤/吨钢的纯钒铁。
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