CN108715912B - 一种电炉冶炼低氮钢的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电炉冶炼低氮钢的方法，所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和连铸浇注工序；所述EAF炉初炼工序，铁水配入量35～55%，出钢钢水轻微过氧化、氧含量在100～500ppm，出钢温度1620～1680℃，出钢时向钢包加入石灰3～4kg/t钢。本发明方法操作简便，生产的低氮钢，钢中夹杂物少，钢中N≤0.0040%，探伤合格率达到98.5%以上。

Description

一种电炉冶炼低氮钢的方法
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种电炉冶炼低氮钢的方法。
背景技术
钢中的N对钢材的有害影响是：会加重钢材的时效（老化）现象，降低钢材的冷加工性能，造成焊接热影响区脆化，加剧钢材的冷脆，造成铸坯开裂及引起晶间腐蚀。许多高级别的钢板要求N含量≤0.0040%。
然而电炉冶炼的钢含氮量较高，往往达到0.0045%～0.0070%。在精炼过程，钢中的N增长明显，如果操作不当，有的可达到0.0100%以上，在VD处理时能脱去部分N，但是作用有限。如果VD处理前N含量较高，如：N≥0.0070%，很难将N脱到0.0035%以下，许多钢的成品N含量在0.0045%～0.0070%，除了钢坯容易出现边角裂纹，对钢的性能会带来一定影响。EAF炉铁水用量越大，生产出的钢水含氮量越低，但是铁水量超过60%，会严重影响到生产效率，降低效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电炉冶炼低氮钢的方法，该方法以EAF炉初炼降低出钢的N含量，出钢过程避免钢水吸N，LF炉精炼造泡沫渣埋弧升温，搅拌时通氩气，不裸露钢水，减少增N，VD炉真空处理阶段创造脱N条件，将N脱到最低，VD后弱搅拌，浇注时全程氩气保护浇注，减少增N；本发明方法生产的含氮钢，钢中氮N≤0.0040%，夹杂物少，轧制的钢板探伤合格率达到98.5%以上。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种电炉冶炼低氮钢的方法，所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和连铸浇注工序；所述EAF炉初炼工序，采用铁水与废钢混合配比的冶炼方式，铁水配入量35～55%，出钢钢水轻微过氧化，氧含量在100～500ppm，出钢温度1620～1680℃，出钢时向钢包加入石灰3～4kg/t钢。
本发明所述LF炉精炼工序，精炼开始向钢包内加入碳粉1～2kg/t钢，渣料石灰加入量8～12kg/t钢，萤石1～3kg/t钢，渣层厚度≥120mm，喂入强脱氧剂铝线1.2～2.0kg/t钢；精炼过程每隔5～10min加入干燥的石灰石0.1～0.3kg/t钢，保持炉渣起泡，维持泡沫渣，保持炉渣为白渣≥25min，LF精炼结束倒渣，剩余渣层厚度80～120mm。
本发明所述VD真空处理工序，真空处理过程，氩气流量200～400NL/min，真空度≤66.7Pa，处理时间≥20min。
本发明所述VD真空处理工序，真空处理结束，氩气流量20～50NL/min弱搅拌8～12min，确保钢水不裸露。
本发明所述连铸浇注工序，长水口氩气保护浇注，中间包加盖封闭并吹氩保护，浸入式水口氩气保护浇注。
本发明所述方法生产的低氮钢成品厚度10～80mm。
本发明所述方法生产的低氮钢成品N≤0.0040%。
本发明所述方法生产的低氮钢成品探伤合格率达到98.5%以上。
本发明低氮钢钢板探伤标准参考GB-T 2970-2016《厚钢板超声波检验方法》。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、本发明EAF炉初炼工序，采用合适的铁水配入量，使钢中的N降低到合理范围之内。2、本发明EAF炉初炼工序，出钢温度1620～1680℃，一方面使石灰快速溶解成渣，覆盖在钢水表面，隔绝空气，另一方面，在精炼初期有较高的温度，加快造渣速度，缩短送电时间，减少了增氮。3、本发明EAF炉初炼工序，出钢不加脱氧剂，使钢水有较多的氧，可以大幅减少钢水从出钢到精炼位过程吸收空气中的N。4、本发明LF精炼工序，采用电压165V、电流37～70A供电，低电压大电流使电弧长度缩短，有利于埋弧；精炼开始时氩气搅拌使加入的碳粉与未脱氧的钢水反应，可以快速形成泡沫渣，减少了送电时电弧与空气接触，减少了增氮。5、本发明通过控制真空处理的渣层厚度，增大氩气流量，促进了N从钢水中排出。6、本发明通过控制真空处理后氩气流量、连铸保护浇注措施，避免了钢水二次氧化，同时也避免了钢水吸收空气中的N。7、本发明生产的低氮钢，钢中N≤0.0040%，夹杂物少，钢板探伤合格率达到98.5%以上。
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。
一种电炉冶炼低氮钢的方法，所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和连铸浇注工序。
（1）EAF炉初炼工序，采用铁水与废钢混合配比的冶炼方式，铁水配入量35～55%，尽早造泡沫渣，煤氧枪枪头尽快埋入泡沫渣中，出钢钢水轻微过氧化，氧含量在100～500ppm，出钢温度1620～1680℃，出钢时向钢包加入石灰3～4kg/t钢，不加其它物料，到钢包的钢水氮含量≤0.0040%。
（2）LF炉精炼工序，精炼开始先向钢包内加入碳粉1～2kg/t钢，利用钢水中的氧和钢包内已经溶解的渣料形成泡沫渣，采用电压165V、电流37～70A供电，继续添加渣料造渣，使用弱脱氧剂碳粉、电石、硅铁粉等脱氧；渣料石灰加入量8～12kg/t钢，萤石1～3kg/t钢，渣层厚度≥120mm，喂入强脱氧剂铝线1.2～2.0kg/t钢；精炼过程每间隔5～10min加入干燥的石灰石0.1～0.3kg/t钢，保持炉渣起泡，维持泡沫渣，调整Si、Mn等元素至内控成分中下限，钢水不裸露充分搅拌脱硫、去夹杂物，保持炉渣为白渣（FeO+MnO2≤1%）≥25min，成分、温度合适，LF精炼结束倒渣，剩余渣层厚度80～120mm。此过程有合金增N，有钢水吸入空气中的N，有电弧电离氮气，氮原子进入钢水，通过造泡沫渣，避免钢水与空气直接接触，避免电弧周围有空气。此过程增氮量≤0.0010%。
（3）VD真空处理工序，真空处理过程，氩气流量200～400NL/min，真空度≤66.7Pa，处理时间≥20min。真空状态下，钢中的N溶解度降低，较容易进入氩气泡，大量的氩气产生的气泡将钢中的N带出钢水，使钢中的N不断降低。较大的氩气流量，产生更多的氩气泡，在相同的时间里脱去更多的N。适当的渣层厚度既可以避免钢水与空气直接接触，还可以在真空下使氩气更容易将炉渣排挤开，携带N的氩气泡不断从涌出渣面的钢水中溢出爆裂，大大提高脱N效率。真空处理结束，氩气流量20～50NL/min弱搅拌8～12min，确保钢水不裸露，既有利于夹杂物上浮去除，也避免钢水吸氮。当温度达到浇注要求的吊包温度吊包浇注。此过程脱氮率30～50%，此时钢水氮含量≤0.0035%。
（4）连铸浇注工序，长水口氩气保护浇注，中间包加盖封闭并吹氩保护，浸入式水口氩气保护浇注。钢水增氮≤0.0005%。
本发明所述方法生产的低氮钢成品厚度10～80mm，N≤0.0040%，探伤合格率达到98.5%以上。
实施例1
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢100t，配入钢铁料110t，铁水配入量35%，出钢钢水轻微过氧化、氧含量500ppm，出钢温度1620℃，出钢时向钢包加入石灰3kg/t钢；
（2）LF炉精炼工序：精炼开始向钢包内加入碳粉1kg/t钢，渣料石灰加入量8kg/t钢，萤石1kg/t钢，渣层厚度120mm，喂入强脱氧剂铝线1.2kg/t钢；精炼过程每隔10min加入干燥的石灰石0.3kg/t钢，保持炉渣起泡，维持泡沫渣，LF精炼结束倒渣，剩余渣层厚度80mm；
（3）VD真空处理工序：真空处理过程，氩气流量200NL/min，真空度≤66.7Pa，处理时间20min；真空处理结束，氩气流量25NL/min弱搅拌12min，确保钢水不裸露；
（4）连铸浇注工序：长水口氩气保护浇注，中间包加盖封闭并吹氩保护，浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度80mm，N：0.0035%，钢板探伤合格率98.9%。
实施例2
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢100t，配入钢铁料108t，铁水配入量38%，出钢钢水轻微过氧化、氧含量100ppm，出钢温度1640℃，出钢时向钢包加入石灰3.5kg/t钢；
（2）LF炉精炼工序：精炼开始向钢包内加入碳粉2kg/t钢，渣料石灰加入量12kg/t钢，萤石1.5kg/t钢，渣层厚度140mm，喂入强脱氧剂铝线1.5kg/t钢；精炼过程每隔5min加入干燥的石灰石0.1kg/t钢，保持炉渣起泡，维持泡沫渣，LF精炼结束倒渣，剩余渣层厚度120mm；
（3）VD真空处理工序：真空处理过程，氩气流量300NL/min，真空度≤66.7Pa，处理时间21min；真空处理结束，氩气流量30NL/min弱搅拌8min，确保钢水不裸露；
（4）连铸浇注工序：长水口氩气保护浇注，中间包加盖封闭并吹氩保护，浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度70mm，N：0.0032%，钢板探伤合格率99.5%。
实施例3
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢96t，配入钢铁料105t，铁水配入量55%，出钢钢水轻微过氧化、氧含量300ppm，出钢温度1680℃，出钢时向钢包加入石灰4kg/t钢；
（2）LF炉精炼工序：精炼开始向钢包内加入碳粉2kg/t钢，渣料石灰加入量10kg/t钢，萤石3kg/t钢，渣层厚度150mm，喂入强脱氧剂铝线1.8kg/t钢；精炼过程每隔8min加入干燥的石灰石0.2kg/t钢，保持炉渣起泡，维持泡沫渣，LF精炼结束倒渣，剩余渣层厚度100mm；
（3）VD真空处理工序：真空处理过程，氩气流量400NL/min，真空度≤66.7Pa，处理时间20min；真空处理结束，氩气流量50NL/min弱搅拌12min，确保钢水不裸露；
（4）连铸浇注工序：长水口氩气保护浇注，中间包加盖封闭并吹氩保护，浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度50mm，N：0.0029%，钢板探伤合格率99.8%。
实施例4
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢101t，配入钢铁料108t，铁水配入量50%，出钢钢水轻微过氧化、氧含量200ppm，出钢温度1650℃，出钢时向钢包加入石灰3.3kg/t钢；
（2）LF炉精炼工序：精炼开始向钢包内加入碳粉1.5kg/t钢，渣料石灰加入量8kg/t钢，萤石2kg/t钢，渣层厚度130mm，喂入强脱氧剂铝线2.0kg/t钢；精炼过程每隔7min加入干燥的石灰石0.25kg/t钢，保持炉渣起泡，维持泡沫渣，LF精炼结束倒渣，剩余渣层厚度90mm；
（3）VD真空处理工序：真空处理过程，氩气流量400NL/min，真空度≤66.7Pa，处理时间20min；真空处理结束，氩气流量40NL/min弱搅拌11min，确保钢水不裸露；
（4）连铸浇注工序：长水口氩气保护浇注，中间包加盖封闭并吹氩保护，浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度10mm，N：0.0033%，钢板探伤合格率98.6%。
实施例5
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：计划出钢98t，配入钢铁料106t，铁水配入量45%，出钢钢水轻微过氧化、氧含量400ppm，出钢温度1630℃，出钢时向钢包加入石灰3.7kg/t钢；
（2）LF炉精炼工序：精炼开始向钢包内加入碳粉1.8kg/t钢，渣料石灰加入量9kg/t钢，萤石2.5kg/t钢，渣层厚度128mm，喂入强脱氧剂铝线1.4kg/t钢；精炼过程每隔9min加入干燥的石灰石0.18kg/t钢，保持炉渣起泡，维持泡沫渣，LF精炼结束倒渣，剩余渣层厚度110mm；
（3）VD真空处理工序：真空处理过程，氩气流量350NL/min，真空度≤66.7Pa，处理时间25min；真空处理结束，氩气流量20NL/min弱搅拌10min，确保钢水不裸露；
（4）连铸浇注工序：长水口氩气保护浇注，中间包加盖封闭并吹氩保护，浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度30mm，N：0.0040%，钢板探伤合格率99.4%。
由实施例1-5可知，本发明EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序生产轧制的钢板：N≤0.0040%，符合要求，钢板探伤合格率达到98.5%以上。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种电炉冶炼低氮钢的方法，其特征在于，所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和连铸浇注工序；所述EAF炉初炼工序，采用铁水与废钢混合配比的冶炼方式，铁水配入量35～55%，出钢钢水轻微过氧化，氧含量在100～500ppm，出钢温度1620～1680℃，出钢时向钢包加入石灰3～4kg/t钢；所述LF炉精炼工序，精炼开始向钢包内加入碳粉1～2kg/t钢，渣料石灰加入量8～12kg/t钢，萤石1～3kg/t钢，渣层厚度≥120mm，喂入强脱氧剂铝线1.2～2.0kg/t钢；精炼过程每隔5～10min加入干燥的石灰石0.1～0.3kg/t钢，保持炉渣起泡，维持泡沫渣，调整Si、Mn元素至内控成分中下限，钢水不裸露充分搅拌脱硫、去夹杂物，保持炉渣为白渣≥25min，白渣的FeO+MnO2≤1%；LF精炼结束倒渣，剩余渣层厚度80～120mm；所述VD炉真空处理工序，真空处理过程，氩气流量200～400NL/min，真空度≤66.7Pa，处理时间≥20min，真空处理结束，氩气流量20～50NL/min弱搅拌8～12min，确保钢水不裸露。
2.根据权利要求1所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法，其特征在于，所述连铸浇注工序，长水口氩气保护浇注，中间包加盖封闭并吹氩保护，浸入式水口氩气保护浇注。
3.根据权利要求1所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法，其特征在于，所述方法生产的低氮钢成品厚度10～80mm。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法，其特征在于，所述方法生产的低氮钢成品N≤0.0040%。
5.根据权利要求4所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法，其特征在于，所述方法生产的低氮钢成品探伤合格率达到98.5%以上。
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