CN110106304A - 超低氮if钢的转炉冶炼方法 - Google Patents

超低氮if钢的转炉冶炼方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种超低氮IF钢的转炉冶炼方法，其方法工艺为：转炉原料中铁水/废钢的重量比为7～10；转炉吹氧时，氧气浓度≥99.6％，氧气压力为0.90～0.95MPa；氧枪控制过程为，吹炼开始时采用1800～1900mm枪位点火，点火成功后枪位提至2050～2150mm恒枪位操作，当钢水碳含量到达0.15～0.25％时枪位降至1700～1750mm直至吹炼结束；采用全程吹氩操作，氩气浓度≥99％；氩气强度控制过程为，吹炼初期的氩气强度为2.0～2.4m3/h·t，碳氧反应剧烈阶段的氩气强度为0.48～0.80m3/h·t，吹炼用氧量达到8000Nm3，至副枪测量前的氩气强度为1.6～2.08m3/h·t，副枪测量后再吹阶段的氩气强度为3.15～3.25m3/h·t；所述出钢过程中，当出钢至钢包1/3～2/5位置时，加入1.6～3.8kg/t钢的小粒石灰。本方法可将氮含量控制在0.0013％以下，有效保证了产品品质。

Description

超低氮IF钢的转炉冶炼方法
技术领域
本发明属于钢铁冶金领域，尤其是一种超低氮IF钢的转炉冶炼方法。
背景技术
随着社会的不断发展，对钢铁产品的要求越来越高，尤其是对钢中有害元素的控制，要求越来越严格。对于超低氮IF钢来说，钢中氮含量是一种典型的有害元素，其对钢材性能造成一定影响，会降低钢材的韧性以及成形性能。因此，在IF钢的转炉冶炼过程中，氮含量控制应越低越好。
转炉冶炼过程中，脱氮主要在冶炼中期，碳氧反应最剧烈使时期进行，此时转炉熔池内产生大量的CO气泡，钢液中的氮会自发进入CO气泡中排出炉外达到脱氮的目的。影响转炉冶炼氮含量的主要因素有：（1）原料影响：铁水氮含量高，导致最终钢水氮高；废钢氮含量高，并且废钢块度大冶炼前期难于熔化，导致后期增氮。（2）气体介质影响：如氧气、氩气纯度不足，或冶炼过程采用底吹氮气均会增氮。（3）冶炼后期，由于碳氧反应减弱，无法有效形成炉内正压，当氧枪吹开渣层时，钢水与空气接触导致增氮。（4）由于转炉二级底吹模型程序中DB820数据块中数据的类型问题，使得wincc数据不能和PLC数据块中的数据对应上，导致转炉底吹氩含量控制出现问题。（5）出钢过程中，出钢量小和钢包采用脱氧合金化均会造成增氮；出钢口出钢量小，出钢时间长，导致钢液与空气接触时间长造成增氮；出钢过程中加入脱氧剂或合金会导致增氮，同时如果钢包无足够渣层覆盖在钢水表面同样会导致增氮。
对于IF钢冶炼而言，其终点碳含量控制较低，冶炼后期碳氧反应明显减弱，易造成终点氮含量高；如采用常规冶炼方法，出钢后钢水氮含量无法满足最终产品要求，影响最终产品品质。
目前，对于转炉冶炼IF钢超低氮含量控制的研究较少，其中公开号为CN102230051A的专利申请公开了一种半钢冶炼控制钢中氮含量的方法，其主要针对铁水提钒后半钢氮含量的控制进行阐述，未涉及常规转炉工艺铁水冶炼过程氮含量的控制。公开号为CN101469356A的专利申请公开了一种利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，该方法采用对出钢过程的控制达到降低氮含量的目的，但是未对转炉冶炼过程如何控制氮含量进行阐述。同时还有一些专利申请主要为钢水增氮的相关研究，如公开号为CN101168817A的一种含氮纯净钢的增氮方法和公开号为CN101440420A的含氮齿轮钢生产工艺中的增氮方法等。均未对转炉IF钢冶炼过程中超低氮含量的控制进行阐述。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种效果好的超低氮IF钢的转炉冶炼方法。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：转炉原料中铁水/废钢的重量比为7～10；
转炉吹氧时，氧气浓度≥99.6%，氧气压力为0.90～0.95MPa；氧枪控制过程为，吹炼开始时采用1800～1900mm枪位点火，点火成功后枪位提至2050～2150mm恒枪位操作，当钢水碳含量到达0.15～0.25%时枪位降至1700～1750mm直至吹炼结束；
采用全程吹氩操作，氩气浓度≥99%；氩气强度控制过程为，吹炼初期的氩气强度为2.0～2.4m3/h•t，碳氧反应剧烈阶段的氩气强度为0.48～0.80m3/h•t，吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前的氩气强度为1.6～2.08m3/h•t，副枪测量后再吹阶段的氩气强度为3.15～3.25m3/h•t；
所述出钢过程中，当出钢至钢包1/3～2/5位置时，加入1.6～3.8kg/t钢的小粒石灰。
本发明所述出钢过程中，出钢口的出钢流量为45～56t/min。
本发明所述超低氮IF钢中，C≤0.003%、N≤0.0035%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明可以有效的将转炉IF钢冶炼过程中氮含量控制至极低水平，同时出钢过程中增氮量极少，可以将转炉出站氮含量控制在0.0013%以下，有效的保证了产品品质，满足了用户对于产品的需求。同时高废钢比转炉冶炼，有利于社会废钢的消化，利于钢铁工业降低综合能耗，降低环境污染，具有较高的经济、环境和社会效益。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本超低氮IF钢的转炉冶炼方法适用于260t顶底复吹转炉超低氮IF钢，通过对转炉装入量的控制、转炉吹炼枪位与氧枪流量控制、再吹渣料加入调整以及出钢过程氮含量控制，达到超低氮IF钢的冶炼目的；工艺过程如下所述：（1）冶炼用废钢为自产板边，采用高废钢比，降低原料氮含量的带入量，减轻转炉冶炼过程中期去氮压力。转炉装入量为：铁水/废钢的重量比为7～10。
（2）转炉吹炼氧气体积浓度≥99.6%，氧气压力为0.90～0.95MPa；氧枪控制采用低、高、低枪位，即吹炼开始时采用1800～1900mm枪位点火，点火成功后枪位提至2050～2150mm恒枪位操作，当钢水碳含量到达0.15～0.25wt%时，枪位降至1700～1750mm直至吹炼结束。
（3）吹炼过程转炉底吹采用全程吹氩操作，氩气体积浓度为≥99%。氩气强度采用“高—低—高”的方式：吹炼初期采用高氩气强度，加强炉内搅拌能力，保证炉口正压，防止钢水增氮，氩气强度为2.0～2.4m3/h•t；碳氧反应剧烈阶段采用低氩气强度，氩气强度为0.48～0.80m3/h•t；当吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前，由于碳氧反应减弱，提高氩气强度，防止钢水增氮，氩气强度为1.6～2.08m3/h•t；副枪测量后再吹阶段，由于碳氧反应结束，炉内搅拌最差，因此氩气强度调整为最大，保证炉口正压，防止钢水增氮，为3.15～3.25m3/h•t。实现了转炉底吹全程吹氮量为0m3/h•t。
（4）把260t转炉二级底吹PLC当中的DB1119数据块中的DBX2182.0 PATTERN_1.MOMENT数据类型从REAL改为DINT、数值由0改为1，对以上数据类型和数值进行更改，从而实现冶炼过程底吹快速准确切换，有效降低了转炉终点钢水氮含量。
（5）出钢过程所用出钢口出钢流量为45～56t/min；当出钢至钢包1/3～2/5位置时，加入1.6～3.8kg/t钢的小粒石灰，出钢过程中钢包不进行底吹氩气。本方法可将转炉冶炼过程的终点钢水中的氮含量控制在0.0013%以下。
（6）所述超低氮IF钢中的碳含量≤0.003wt%、氮含量≤0.0035wt%，包括DC03、DC06、HC180YD+Z等钢种。
实施例1：转炉冶炼深冲用汽车板DC03，成品氮含量要求≤0.0035%。
转炉装入废钢采用自产板边，铁水/废钢比例为7，吹炼过程氧压为0.90MPa、氧气体积浓度99.8%；开吹枪位为1800mm，点火成功后枪位提至2100mm恒枪操作，副枪TSC测量碳含量为0.25wt%时降枪至1700mm直至吹炼结束。转炉二级底吹PLC中DBX2182.0 PATTERN_1.MOMENT数据类型从REAL改为DINT、数值由0改为1；整个吹炼过程采用全程底吹氩气模式，氩气体积浓度99.2%；氩气强度分阶段为：吹炼初期，氩气强度为2.0m3/h•t；碳氧反应剧烈阶段，氩气强度为0.48m3/h•t；当吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前，氩气强度为1.6m3/h•t；副枪测量后再吹阶段，氩气强度为3.2m3/h•t。出钢口出钢流量为56t/min，出钢至钢包1/3处时加入2.7kg/t小粒石灰，期间不进行钢包底吹氩气操作。出钢前对TSO样进行氮含量检测，氮含量为0.00103%；取钢包样进行氮含量检测，钢包氮含量为0.0011%。
实施例2：转炉冶炼深冲用汽车板DC06，成品氮含量要求≤0.0030%。
转炉装入废钢采用自产轻薄板边，铁水/废钢比例为7.3，吹炼过程氧压为0.95MPa、氧气体积浓度99.6%；开吹枪位为1800mm，点火成功后枪位提至2100mm恒枪操作，副枪TSC测量碳含量为0.15%时降枪至1700mm直至吹炼结束。转炉二级底吹PLC中DBX2182.0PATTERN_1.MOMENT数据类型从REAL改为DINT、数值由0改为1；整个吹炼过程采用全程底吹氩气模式，氩气浓度99.5%；氩气强度分阶段为：吹炼初期，氩气强度为2.4m3/h•t；碳氧反应剧烈阶段，氩气强度为0.8m3/h•t；当吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前，氩气强度为2.08m3/h•t；副枪测量后再吹阶段，氩气强度为3.2m3/h•t。出钢口出钢流量为45t/min，出钢至钢包1/3处时加入2.7kg/t小粒石灰，期间不进行钢包底吹氩气操作。出钢前对TSO样进行氮含量检测，氮含量为0.00096%；取钢包样进行氮含量检测，钢包氮含量为0.00103%。
实施例3：转炉冶炼深冲用IF钢汽车板HC180YD+Z，成品氮含量要求≤0.0025%。
转炉装入废钢采用自产轻薄板边，铁水/废钢比例为8.6，吹炼过程氧压为0.93MPa、氧气体积浓度99.7%；开吹枪位为1800mm，点火成功后枪位提至2100mm恒枪操作，副枪TSC测量碳含量为0.18%时降枪至1700mm直至吹炼结束。转炉二级底吹PLC中DBX2182.0PATTERN_1.MOMENT数据类型从REAL改为DINT、数值由0改为1；整个吹炼过程采用全程底吹氩气模式，氩气体积浓度99.0%；氩气强度分阶段为：吹炼初期，氩气强度为2.2m3/h•t；碳氧反应剧烈阶段，氩气强度为0.6m3/h•t；当吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前，氩气强度为1.8m3/h•t；副枪测量后再吹阶段，氩气强度为3.2m3/h•t。出钢口出钢流量为50t/min，出钢至钢包1/3处时加入2.7kg/t小粒石灰，期间不进行钢包底吹氩气操作。出钢前对TSO样进行氮含量检测，氮含量为0.0009%；取钢包样进行氮含量检测，钢包氮含量为0.00096%。
实施例4：转炉冶炼深冲用IF钢汽车板HC260YD+Z，成品氮含量要求≤0.0030%。
转炉装入废钢采用自产轻薄板边，铁水/废钢比例为8.7，吹炼过程氧压为0.93MPa、氧气体积浓度99.8%；开吹枪位为1800mm，点火成功后枪位提至2100mm恒枪操作，副枪TSC测量碳含量为0.18%时降枪至1700mm直至吹炼结束。转炉二级底吹PLC中DBX2182.0PATTERN_1.MOMENT数据类型从REAL改为DINT、数值由0改为1；整个吹炼过程采用全程底吹氩气模式，氩气体积浓度99.1%；氩气强度分阶段为：吹炼初期，氩气强度为2.4m3/h•t；碳氧反应剧烈阶段，氩气强度为0.5m3/h•t；当吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前，氩气强度为1.9m3/h•t；副枪测量后再吹阶段，氩气强度为3.2m3/h•t。出钢口出钢流量为50t/min，出钢至钢包1/3处时加入2.7kg/t小粒石灰，期间不进行钢包底吹氩气操作。出钢前对TSO样进行氮含量检测，氮含量为0.00095%；取钢包样进行氮含量检测，钢包氮含量为0.00098%。
实施例5：转炉冶炼深冲用汽车板DC03，成品氮含量要求≤0.0035%。
转炉装入废钢采用自产板边，铁水/废钢比例为9，吹炼过程氧压为0.92MPa、氧气浓度99.6%；开吹枪位为1900mm，点火成功后枪位提至2050mm恒枪操作，副枪TSC测量碳含量为0.20%时降枪至1730mm直至吹炼结束。转炉二级底吹PLC中DBX2182.0 PATTERN_1.MOMENT数据类型从REAL改为DINT、数值由0改为1；整个吹炼过程采用全程底吹氩气模式，氩气浓度99.3%；氩气强度分阶段为：吹炼初期，氩气强度为2.3m3/h•t；碳氧反应剧烈阶段，氩气强度为0.55m3/h•t；当吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前，氩气强度为2.0m3/h•t；副枪测量后再吹阶段，氩气强度为3.15m3/h•t。出钢口出钢流量为52t/min，出钢至钢包35%处时加入3.8kg/t小粒石灰，期间不进行钢包底吹氩气操作。出钢前对TSO样进行氮含量检测，氮含量为0.00101%；取钢包样进行氮含量检测，钢包氮含量为0.0010%。
实施例6：转炉冶炼深冲用汽车板DC06，成品氮含量要求≤0.0030%。
转炉装入废钢采用自产轻薄板边，铁水/废钢比例为10，吹炼过程氧压为0.94MPa、氧气浓度99.7%；开吹枪位为1850mm，点火成功后枪位提至2150mm恒枪操作，副枪TSC测量碳含量为0.22%时降枪至1720mm直至吹炼结束。转炉二级底吹PLC中DBX2182.0 PATTERN_1.MOMENT数据类型从REAL改为DINT、数值由0改为1；整个吹炼过程采用全程底吹氩气模式，氩气浓度99.4%；氩气强度分阶段为：吹炼初期，氩气强度为2.1m3/h•t；碳氧反应剧烈阶段，氩气强度为0.7m3/h•t；当吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前，氩气强度为1.7m3/h•t；副枪测量后再吹阶段，氩气强度为3.22m3/h•t。出钢口出钢流量为48t/min，出钢至钢包2/5处时加入3.0kg/t小粒石灰，期间不进行钢包底吹氩气操作。出钢前对TSO样进行氮含量检测，氮含量为0.00097%；取钢包样进行氮含量检测，钢包氮含量为0.00101%。
实施例7：转炉冶炼深冲用IF钢汽车板HC180YD+Z，成品氮含量要求≤0.0025%。
转炉装入废钢采用自产轻薄板边，铁水/废钢比例为8，吹炼过程氧压为0.91MPa、氧气浓度99.8%；开吹枪位为1880mm，点火成功后枪位提至2090mm恒枪操作，副枪TSC测量碳含量为0.17%时降枪至1750mm直至吹炼结束。转炉二级底吹PLC中DBX2182.0 PATTERN_1.MOMENT数据类型从REAL改为DINT、数值由0改为1；整个吹炼过程采用全程底吹氩气模式，氩气浓度99.2%；氩气强度分阶段为：吹炼初期，氩气强度为2.2m3/h•t；碳氧反应剧烈阶段，氩气强度为0.65m3/h•t；当吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前，氩气强度为1.9m3/h•t；副枪测量后再吹阶段，氩气强度为3.25m3/h•t。出钢口出钢流量为54t/min，出钢至钢包36%处时加入1.6kg/t小粒石灰，期间不进行钢包底吹氩气操作。出钢前对TSO样进行氮含量检测，氮含量为0.0010%；取钢包样进行氮含量检测，钢包氮含量为0.00094%。

Claims (3)

1.一种超低氮IF钢的转炉冶炼方法，其特征在于，其方法工艺为：转炉原料中铁水/废钢的重量比为7～10；
转炉吹氧时，氧气浓度≥99.6%，氧气压力为0.90～0.95MPa；氧枪控制过程为，吹炼开始时采用1800～1900mm枪位点火，点火成功后枪位提至2050～2150mm恒枪位操作，当钢水碳含量到达0.15～0.25%时枪位降至1700～1750mm直至吹炼结束；
采用全程吹氩操作，氩气浓度≥99%；氩气强度控制过程为，吹炼初期的氩气强度为2.0～2.4m3/h•t，碳氧反应剧烈阶段的氩气强度为0.48～0.80m3/h•t，吹炼用氧量达到8000Nm3至副枪测量前的氩气强度为1.6～2.08m3/h•t，副枪测量后再吹阶段的氩气强度为3.15～3.25m3/h•t；
所述出钢过程中，当出钢至钢包1/3～2/5位置时，加入1.6～3.8kg/t钢的小粒石灰。
2.根据权利要求1所述的超低氮IF钢的转炉冶炼方法，其特征在于：所述出钢过程中，出钢口的出钢流量为45～56t/min。
3.根据权利要求1或2所述的超低氮IF钢的转炉冶炼方法，其特征在于：所述超低氮IF钢中，C≤0.003%、N≤0.0035%。
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