CN107974528A - 一种降低转炉终点钢水氮含量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种降低转炉终点钢水氮含量的方法，包括如下步骤：在转炉中装入废钢，所述废钢比≤10％；在转炉吹炼时加入球团矿，所述球团矿用量≥5000kg/炉；在转炉拉碳时终点碳控制为≥0.04％。本发明使碳氧反应平稳进行，避免终点低碳，能够为精炼工序提供氮含量小于20ppm的钢水。

Description

一种降低转炉终点钢水氮含量的方法

技术领域

本发明属于转炉炼钢技术领域，具体涉及一种降低转炉终点钢水氮含量的方法。

背景技术

钢中的氮不仅会降低钢的韧性和塑性，使钢产生应变时效，造成钢的蓝脆，或在晶界出现第二项质点，当轿直部位处于脆性区时，产生气孔或裂纹，影响钢的深冲性能、焊接性能和热加工性能。钢种的氮主要来源于铁水、废钢、副原料、合金、外界空气。RH对于钢种N≤40ppm时脱氮不明显，连铸工序需采用保护浇铸减少吸氮从而达到低氮钢的生产。

一般情况下，冶炼部分钢种，要求钢坯成品N≤30ppm，对氮含量的判定要求极低，属于超低氮钢范围。在生产此类钢种时若不采取特定控氮措施，难免出现转炉冶炼终点氮高，导致成品氮含量超出判定范围。而目前公开的炼钢环节控氮技术主要体现在出钢过程中，对于控制转炉终点氮含量的研究较少。

发明内容

针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种降低转炉终点钢水氮含量的方法，能够为精炼工序提供氮含量小于20ppm的钢水。

为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种降低转炉终点钢水氮含量的方法，包括如下步骤：

在转炉中装入废钢，所述废钢比≤10％；

在转炉吹炼时加入球团矿，所述球团矿用量≥5000kg/炉；

在转炉拉碳时终点碳控制为≥0.04％。

作为进一步的优选，所述方法还包括：采用顶底复吹转炉，在吹氧比为15-25％时进行复吹气体种类的切换；所述复吹气体包括氮气与氩气。

作为进一步的优选，所述复吹气体的切换包括：在吹氧比达到15-25％之前用氮气，在吹氧比达到15-25％之后切换为氩气。

作为进一步的优选，所述球团矿分三批加入，第二批加入之后到测量TSC样阶段，熔池内不进行调料。

作为进一步的优选，在测量TSC样阶段，获得动态计算结果，根据所述计算结果加入第三批球团矿。

作为进一的优选，在达到转炉吹炼过程的80％时，为测量TSC样阶段。

作为进一步的优选，加入第三批球团矿的时机控制在熔池碳含量达到0.4％-0.5％之间时，所述第三批球团矿加入量≥1000kg。

作为进一步的优选，所述方法还包括：在吹炼过程活动罩裙降至最低位。

作为进一步的优选，所述方法还包括：在所述球团矿的第一批料和第二批料加入过程中同时加入3000-5000kg石灰石。

作为进一步的优选，所述方法还包括：控制炉内渣量，用于炉渣化透后均匀覆盖熔池液面。

作为进一步的优选，在转炉拉碳时一次命中，避免后吹。

本发明的有益效果是：本发明降低转炉终点钢水氮含量的方法，包括如下步骤：在转炉中装入废钢，所述废钢比≤10％；在转炉吹炼时加入球团矿，所述球团矿用量≥5000kg/炉；在转炉拉碳时终点碳控制为≥0.04％。本发明选择在低废钢比的条件下，熔池温度相对较高，其碳氧反应也就相对剧烈，产生的CO增多；低废钢比时，可以选择用更多的球团矿来平衡热量，以提高球团矿用量，即所述球团矿用量可≥5000kg/炉，从而提高炉渣氧化性增进碳氧反应的进行，同时能够避免终点拉低碳。在熔池低碳的条件下，碳氧反应变得非常微弱，熔池的脱氮能力大幅度降低，极易造成熔池吸氮(空气中)量大于脱氮量的恶性结果，引起熔池增氮。为了避免终点碳含量控制过低，在转炉拉碳时终点碳控制为≥0.04％。本发明方法，能够为精炼工序提供到站氮含量小于20ppm的钢水，在转炉不脱氧出钢的条件下，实际生产数据表明精炼到站氮含量控制在13ppm左右水平。

具体实施方式

本发明实施例通过提供一种降低转炉终点钢水氮含量的方法，有效的降低了转炉吹炼终点的氮含量，能够为精炼工序提供氮含量小于20ppm的钢水。实际生产数据表明，在转炉不脱氧出钢的条件下，精炼到站氮含量控制在13ppm水平，满足了生产超低氮钢坯流程中精炼、连铸工序的工艺需求。

为了解决上述问题，本发明实施例的主要思路是：

本发明实施例降低转炉终点氮含量的方法，包括如下步骤：

S01：在转炉中装入废钢，所述废钢比≤10％；

S02：在转炉吹炼时加入球团矿，所述球团矿用量≥5000kg/炉；

S03：在转炉拉碳时终点碳控制为≥0.04％。

以下详细描述步骤S01：

本实施例采用较低的废钢比，废钢比≤10％；优化废钢结构，以轻薄废钢为主，控制重型废钢与轻薄废钢的分配比，重型废钢占比可≤33％。在低废钢比的条件下，熔池温度相对较高，其碳氧反应也就相对剧烈，产生的CO增多；低废钢比时，可以选择用更多的球团矿来平衡热量，以提高球团矿用量，从而提高炉渣氧化性增进碳氧反应的进行，同时能够避免终点拉低碳。

以下详细描述步骤S02：

本实施例中可提高球团矿用量，例如球团矿用量可≥5000kg，球团矿的作用一是促进化渣，促进形成泡沫渣，更好的覆盖熔池液面，减少空气中的N卷入，二是加入球团矿的同时也能促进碳氧反应的进行，产生更多的CO。

本实施例转炉可选用适用于采用副枪自动化炼钢的转炉，并可采用如下加料方式：开吹后加入第一批料，同时加入第一批球团矿；第一批料化好，加入第二批料，同时加入第二批球团矿，通常在吹炼30％左右；吹炼80％左右进行副枪测量，根据实际测量结果进行修正，通常伴有球团矿矿加入(第三批球团矿)来调整熔池温度。测量TSC后动态过程保证1000kg以上球团矿量，在炉内形成富含FeO的泡沫渣，阻碍熔池与空气的接触，减少吹炼后期因碳氧反应减弱引起的吸氮。加入动态球团矿(第三批球团矿)时机控制在熔池碳含量在0.4％-0.5％之间。此区间是副枪模型计算的碳含量，常规情况下，此刻距离吹炼结束只剩2min左右时间，如果过早加入，碳氧反应仍很剧烈，加入的球团矿主要用于了脱碳；如果过晚加入则不能给球团矿参与化学反应留出足够时间。

上述第二批料加入之后到测量TSC阶段，熔池内不进行调料，保证碳氧反应平稳进行。

本发明实施例可采用碳化硅球团矿，采用该球团矿熔化快、提温效果好，操作方便。

以下详细描述步骤S03：

为了避免终点碳含量控制过低，在转炉拉碳时终点碳控制为≥0.04％，控制方法是常规技术，在熔池低碳的条件下，碳氧反应变得非常微弱，熔池的脱氮能力大幅度降低，极易造成熔池吸氮(空气中)量大于脱氮量的恶性结果，引起熔池增氮；强调一次拉碳成功，避免后吹同以上描述原理基本相同，因为后吹往往会造成低碳的结果，且在拉碳等待后吹的时间内，转炉炉膛内已经完全充满了空气。适当降低终点氧活度。

本发明实施例降低转炉终点氮含量的方法，还可包括步骤S04：

采用顶底复吹转炉，在吹氧比为15-25％时进行复吹气体种类的切换；所述复吹气体包括氮气与氩气。

所述复吹气体的切换包括：在吹氧比达到15-25％之前用氮气，在吹氧比达到15-25％之后切换为氩气。没有必要全程使用底吹氩气，尽管是要脱氮，但本实施例经生产证明，15-25％之前底吹氮气对终点氮含量无影响，而且切换后可以降低介质成本，复吹效果良好。而复吹效果良好，能够保证低吹供气正常，较复吹效果差的转炉，相当于增加炉内产气量。

本发明实施例降低转炉终点氮含量的方法，还可包括步骤S05：

在吹炼过程活动罩裙降至最低位，以进一步阻隔外界空气进入炉内。

本发明实施例降低转炉终点氮含量的方法，还可包括步骤S06：

增大炉内产气量，从而增进脱碳反应的进行，可伴随第一批料和第二批料加入3000-5000kg石灰石，其分解产生气体加速了氮的脱除。石灰石分解产生大量CO₂，相当于增加了熔池的产气量，有利于脱氮。

本发明实施例降低转炉终点氮含量的方法，还可包括步骤S07：

合理控制炉内渣量，优化造渣制度，保证炉内渣量既能满足冶炼要求同时又能充分覆盖熔池液面，减少吹炼过程中熔池的吸氮。减少空气中的N卷入熔池。

本实施例中，熔池中的[N]，依附于熔池中产生的各类气泡，经过扩散脱出，当熔池中产生更多的CO、CO₂、Ar₂等气泡时，气泡中N分压为0，熔池中溶解的[N]就会扩散到气泡内脱除。因此，最大限度的增大熔池的产气量，就能更好的脱氮。

为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举具体应用实施例，来说明本发明所述之降低转炉终点钢水氮含量的方法。

实施例1：

转炉装入20吨废钢，210吨铁水进行冶炼。第一批料加入石灰石3123kg，球团矿2555kg，第二批料加入球团矿1555kg。吹炼20％时复吹气体由氮气切换为氩气，二批料加入之后熔池内不再进行调料，保证均匀升温，炉内碳氧反应平稳进行，根据化渣情况及时调整过程枪位，确保炉渣化透，均匀覆盖熔池液面。吹炼80％时副枪测量TSC样，根据动态计算结果，加入调温球团矿1388kg，拉碳终点碳含量为0.045％，氧为489ppm，转炉不脱氧出钢，精炼到站取样，化验氮含量为14ppm。

实施例2：

转炉装入15吨废钢，215吨铁水进行冶炼。第一批料加入石灰石3021kg，球团矿2563kg，第二批料加入球团矿2456kg。吹炼20％时复吹气体由氮气切换为氩气，二批料加入之后熔池内不再进行调料，保证均匀升温，炉内碳氧反应平稳进行，根据化渣情况及时调整过程枪位，确保炉渣化透，均匀覆盖熔池液面。吹炼80％时副枪测量TSC样，根据动态计算结果，加入调温球团矿2055kg，拉碳终点碳含量为0.040％，氧为511ppm，转炉不脱氧出钢，精炼到站取样，化验氮含量为13ppm。

实施例3：

转炉装入20吨废钢(含Si废钢)，210吨铁水进行冶炼。第一批料加入石灰石1522kg，球团矿25201kg，第二批料加入石灰石1513kg，球团矿2155kg。吹炼20％时复吹气体由氮气切换为氩气，二批料加入之后熔池内不再进行调料，保证均匀升温，炉内碳氧反应平稳进行，根据化渣情况及时调整过程枪位，确保炉渣化透，均匀覆盖熔池液面。吹炼80％时副枪测量TSC样，根据动态计算结果，加入调温球团矿2035kg，拉碳终点碳含量为0.047％，氧为467ppm，转炉不脱氧出钢，精炼到站取样，化验氮含量为12ppm。

上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：

本发明降低转炉终点钢水氮含量的方法，包括如下步骤：在转炉中装入废钢，所述废钢比≤10％；在转炉吹炼时加入球团矿，所述球团矿用量≥5000kg/炉；在转炉拉碳时终点碳控制为≥0.04％。本发明选择在低废钢比的条件下，熔池温度相对较高，其碳氧反应也就相对剧烈，产生的CO增多；低废钢比时，可以选择用更多的球团矿来平衡热量，以提高球团矿用量，即所述球团矿用量可≥5000kg/炉，从而提高炉渣氧化性增进碳氧反应的进行，同时能够避免终点拉低碳。在熔池低碳的条件下，碳氧反应变得非常微弱，熔池的脱氮能力大幅度降低，极易造成熔池吸氮(空气中)量大于脱氮量的恶性结果，引起熔池增氮。为了避免终点碳含量控制过低，在转炉拉碳时终点碳控制为≥0.04％。本发明方法，能够为精炼工序提供到站氮含量小于20ppm的钢水，在转炉不脱氧出钢的条件下，实际生产数据表明精炼到站氮含量控制在13ppm左右水平。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：包括如下步骤：

在转炉中装入废钢，所述废钢比≤10％；

在转炉吹炼时加入球团矿，所述球团矿用量≥5000kg/炉；

在转炉拉碳时终点碳控制为≥0.04％。

2.根据权利要求1所述的降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：所述方法还包括：采用顶底复吹转炉，在吹氧比为15-25％时进行复吹气体种类的切换；所述复吹气体包括氮气与氩气。

3.根据权利要求2所述的降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：所述复吹气体的切换包括：在吹氧比达到15-25％之前用氮气，在吹氧比达到15-25％之后切换为氩气。

4.根据权利要求1所述的降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：所述球团矿分三批加入，第二批加入之后到测量TSC样阶段，熔池内不进行调料；在达到转炉吹炼过程的80％时，为测量TSC样阶段。

5.根据权利要求4所述的降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：在测量TSC样阶段，获得动态计算结果，根据所述计算结果加入第三批球团矿。

6.根据权利要求5所述的降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：加入第三批球团矿的时机控制在熔池碳含量达到0.4％-0.5％之间时，所述第三批球团矿加入量≥1000kg。

7.根据权利要求1所述的降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：所述方法还包括：在吹炼过程活动罩裙降至最低位。

8.根据权利要求1所述的降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：所述方法还包括：在所述球团矿的第一批料和第二批料加入过程中同时加入3000-5000kg石灰石。

9.根据权利要求1所述的降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：所述方法还包括：控制炉内渣量，用于炉渣化透后均匀覆盖熔池液面。

10.根据权利要求1所述的降低转炉终点钢水氮含量的方法，其特征在于：在转炉拉碳时一次命中，避免后吹。