CN113416812B - 一种高合金、高钒钢的降氮方法 - Google Patents

一种高合金、高钒钢的降氮方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种高合金、高钒钢的降氮方法，属于电炉炼钢技术领域。所述方法为：在EAF电弧炉冶炼工序，采用炉内吹氩形成钢液的保护气氛和密封措施，根据钢液耗氧量判断是否吹碳以及采用造渣料分两部分加入的方式；在LF精炼工序，在炉盖侧面安装吹氩管道向炉内吹入氩气，保持炉内正压和保护气氛，同时在炉内进行低氮高碱度精炼渣和合金料的预熔，在精炼结束后进行还原渣扒渣操作；在VD真空处理工序，采用分段底吹氩搅拌钢液方式；在连铸保护浇铸工序，采用连铸保护浇铸和保证结晶器黑液面操作。本发明能明显降低高合金、高钒钢中的氮含量，能有效保证最终得到的产品中的氮含量不大于20ppm、抗弯强度高达1620~1840MPa。

Description

一种高合金、高钒钢的降氮方法
技术领域
本发明属于电炉炼钢技术领域，尤其涉及一种高合金、高钒钢的降氮方法。
背景技术
高合金、高钒钢中的合金元素总量超过10%，其中钒元素含量可超过5%。钢中合金元素的添加虽在一定程度上提升了钢材的性能，但是部分合金元素（如V、Cr、Nb、Mn等）的大量添加会增加钢液中氮元素的溶解度。而钢中氮元素的存在极大影响了钢材的性能，会降低钢的韧性、焊接性能和热应力区韧性，并在一定程度上增加钢的脆性，降低钢的力学性能。同时，在连铸过程中氮元素的存在还会造成连铸坯开裂。因此，有效控制高合金、高钒钢中氮含量就成为越来越多业内学者关注的热点课题之一。目前，高合金、高钒钢的冶炼方式多是以电弧炉冶炼（EAF）-LF炉精炼-VD炉真空处理-连铸（CC）工艺流程为主，其中钢中氮元素的来源一般分为三种情况：1）原材料带入；2）裸露钢液表面从大气中吸收氮气；3）电弧炉和LF炉电弧区电离空气中氮气增氮。所以降低高合金、高钒钢中氮含量的主要研究方向是从钢中氮元素来源和冶炼过程钢液脱氮两个方面入手。
在电炉炼钢的各个工序中，钢液增氮主要发生在废钢熔化、出钢和LF精炼环节。钢液脱氮一般是通过电弧炉冶炼过程中的碳氧反应和真空处理（VD或者RH）脱气实现。现有的电弧炉冶炼过程，钢液在废钢熔化阶段没有渣层的保护以及炉内处于开弧冶炼状态，会造成钢液大量吸氮，而冶炼后期钢液碳含量较低，导致脱氮效果和泡沫渣覆盖钢液表面效果不理想，终点钢液氮含量一般为50ppm~80ppm。出钢后加铝深脱氧，钢液中碳高氧低，吸氮现象严重，增氮20ppm~30ppm。现有的LF精炼过程，由于造渣料中氮被带入钢液和吹氩强度太大导致钢液面裸露吸氮，此外，精炼过程中炉内处于负压状态造成吸气，加剧了钢液吸氮，增氮15ppm~20ppm。电炉工艺冶炼高合金、高钒钢周期相对较长，在冶炼过程中容易发生吸氮现象，同时高合金、高钒钢因其成分特点，相较于其他普通钢种冶炼过程吸氮现象更加严重。因此，在电炉工艺下有效控制高合金、高钒钢中的氮含量是十分重要的。
中国专利申请CN108251598A公开了一种中碳高合金钢的增碳控氮生产方法，其所公开方法是通过铁水脱硫、转炉冶炼、LF精炼和连铸生产工序，可以得到N≤40ppm的高合金钢成品，但其在转炉冶炼过程中并没有采取钢液保护措施，在出钢过程进行合金化，导致增氮严重；且在后续工序也未采取有效的钢液脱氮措施，最终制得的高合金钢产品的氮含量有待进一步降低。中国专利申请CN106834610A公开了一种高强微合金钢多段组合控氮方法，其所公开的方法利用多段组合控制合金钢中的氮含量，其在冶炼过程中采取了氩气气氛保护和造泡沫渣操作，从而达到保护钢液的目的，但在出钢后进行钢包吹氩脱氧，此过程钢液完全裸露在空气中，发生较大程度吸氮，该专利申请在全流程的控氮措施和对钢中氧、硫等有害元素的控制仍有不足。
电炉炼钢工艺生产中钢液增氮现象是难以避免的，但是随着社会对高端钢材需求的增加，对钢中氮含量的要求也是越来越严格，部分高合金、高钒钢钢种的氮含量甚至要求达到20ppm以下。因此，非常有必要基于钢液脱氮机理，结合各工序的操作特点及高合金、高钒钢的成分特点，开发一种针对高合金、高钒钢冶炼过程氮元素高效脱除的方法。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种在高合金、高钒钢的降氮方法。本发明方法基于钢液脱氮机理，并结合各工序的操作特点及高合金、高钒钢的成分特点，得到了一种合理的高合金、高钒钢的降氮方法；本发明通过对EAF电弧炉冶炼工序、出钢过程、LF精炼工序、VD真空处理工序和CC连铸浇铸工序进行优化，明显提高了钢液的脱氮效率，能有效保证最终得到的高合金、高钒钢产品中氮的含量不大于20ppm，抗弯强度高达1620~1840MPa。
为了实现上述目的，本发明提供了一种高合金、高钒钢的降氮方法，所述方法采用电炉炼钢工艺进行，所述电炉炼钢工艺依次包括EAF电弧炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸保护浇铸，所述方法包括如下步骤：
（1）EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行EAF电弧炉冶炼，得到EAF冶炼钢液；其中，在EAF电弧炉冶炼开始时，往EAF电弧炉内吹入氩气，吹氩流量为90~140NL/min，吹氩时间为2~3min；在EAF电弧炉冶炼开始的第20~30min往所述冶炼炉料中加入第一部分造渣料，在EAF电弧炉冶炼开始的第40~45min往所述冶炼炉料中加入第二部分造渣料以在所述EAF电弧炉内形成炉渣层；在EAF电弧炉冶炼过程中，当耗氧量达到20~30Nm3/t时，利用EAF电弧炉的炉壁侧氧枪喷吹氧气作为无烟碳粉的载气以将无烟碳粉吹入所述炉渣层内形成泡沫渣；
（2）LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，预先在LF精炼炉的钢包内加入精炼渣和合金料进行预熔，然后将所述EAF冶炼钢液出钢至LF精炼炉的钢包内；在所述EAF冶炼钢液出钢的过程中，往所述EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂，在将所述EAF冶炼钢液全部出钢至LF精炼炉的钢包中后进行LF精炼，得到精炼钢液；在LF精炼开始后，通过所述吹氩管道向LF精炼炉内吹入氩气；在LF精炼开始后的第2~3min，加入无烟碳粉，在LF精炼开始后的第4~7min开始往LF精炼炉的钢包内底吹氩气，在LF精炼开始后的第8~11min加入合金料进行微合金化；在LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作；其中，所述精炼渣包含以质量百分比计的组分为：CaO，50~60%；Al2O3，20~28%；SiO2，8~15%；MgO，10~18%；MnO，0.8~1.2%；TFe，0.5~1.0%；余量为杂质；并且，在所述精炼渣中，CaO与SiO2的质量比值为5~8；所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%；
（3）VD真空处理：将所述精炼钢液在VD炉内的真空度不大于65Pa的条件下进行VD真空处理30~40min，得到待浇铸钢液；在VD炉达到真空度不大于65Pa的条件之前对所述精炼钢液进行底吹小流量氩气弱搅拌，在弱搅拌时，底吹氩气的流量为15~20NL/min；在VD炉达到真空度不大于65Pa的条件时对所述精炼钢液进行底吹大流量氩气强搅拌，在强搅拌时，底吹氩气的流量为400~450NL/min，在VD炉破空前4~6min，将底吹氩气的流量降至20~25NL/min进行软吹；
（4）连铸保护浇铸：采用如下方式将所述待浇铸钢液进行浇铸，得到高合金、高钒钢：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护，浇铸中间包至结晶器加浸入式水口氩封保护，以及保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面，以降低得到的高合金、高钒钢中的氮含量。
优选地，所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为30~40%；和/或在EAF电弧炉冶炼开始时，还利用氩封措施将EAF电弧炉的炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔进行密封，并在EAF电弧炉的炉盖与LF精炼炉的钢包的连接处夹设耐火纤维。
优选地，所述第一部分造渣料包含石灰和萤石，所述石灰的加入量为15~20kg/t，所述萤石的加入量为1.1~2.5kg/t；和/或所述第二部分造渣料包含石灰和萤石，所述石灰的加入量为25~35kg/t，所述萤石的加入量为2.0~3.6kg/t。
优选地，所述EAF电弧炉设置有2支用于喷吹氧气的炉壁侧氧枪和1支用于喷吹氧气的炉门水冷氧枪；在EAF电弧冶炼过程中，一支炉壁侧氧枪喷吹氧气的流量为1500~1800Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪喷吹氧气的流量为1000~1400Nm3/h，炉门水冷氧枪喷吹氧气的流量为5000~6000Nm3/h。
优选地，在步骤（1）中：无烟碳粉的吹入量为25~35kg/t。
优选地，精炼渣的加入量为25~35kg/t；预熔加入的合金料为30~40kg/t；无烟碳粉的加入量为2~4kg/t；和/或微合金化加入的合金料为2.5~3.5kg/t。
优选地，在步骤（2）中：通过所述吹氩管道向LF精炼炉内吹入氩气的流量为60~80NL/min；底吹氩气的流量为90~120NL/min；和/或进行还原渣扒渣操作时，扒除还原渣的总质量的40~60%。
优选地，在将所述EAF冶炼钢液的总质量的1/2~3/4出钢至LF精炼炉的钢包中后往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂，所述硅铁脱氧剂的加入量为8~16kg/t；和/或所述EAF冶炼钢液的出钢温度为1620~1650℃。
优选地，得到的所述高合金、高钒钢包含以质量百分比计的组分为：C：0.050~0.150%；Si：0.250~0.420%；S≤0.005%；P≤0.010%；V：5.20~8.50%；Mn：0.230~0.550%；Mo：1.50~2.80%；Cr：1.30~2.50%；余量为Fe和不可避免的杂质。
优选地，得到的所述高合金、高钒钢的氮含量不大于20ppm，抗弯强度为1620~1840MPa。
本发明与现有技术相比至少具有如下的有益效果：
（1）本发明在EAF电弧炉冶炼工序中，通过在炉盖上设置吹氩口向炉内吹氩，在炉内形成惰性气体保护气氛，同时采用废钢和铁水混合熔炼的方式，并辅以快速造渣技术，极大地提高了钢液脱氮效率，降低了EAF电弧炉冶炼终点钢液的氮含量；出钢过程中采用加入硅铁弱脱氧的方式，降低出钢过程中钢液吸氮程度；在一些优选的实施例中，在EAF电弧炉冶炼工序结束后电弧炉出钢3/4时，加入硅铁脱氧剂进行钢液脱氧，以有效降低出钢过程中钢液吸氮程度。
（2）本发明在LF精炼工序，通过在炉盖侧面安装吹氩管道吹入氩气，在炉内形成正压和保护气氛，提高装置气密性；同时在LF精炼工序开始前，在炉内进行精炼渣和合金料的预熔，增强LF精炼过程中钢液脱氮效果；并在LF精炼过程中调整合适的底吹氩流量，达到降低LF精炼过程吸氮的目的；此外，在LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，防止后续VD真空处理过程中渣金反应剧烈，合金元素还原进入钢液，造成钢液合金成分波动较大，有利于保证高合金、高钒钢的合金成分在生产要求区间范围内，从而有利于保证得到氮含量低的高合金、高钒钢。
（3）本发明在VD真空处理过程中，采用高真空度、延长处理时间及分段控制底吹氩气流量搅拌的方式，加强了真空脱氮能力，提高了真空脱氮效率。
（4）本发明在连铸保护浇铸过程中采用氩封保护浇铸和浸入式套管密封措施，并控制结晶器黑液面操作，可以有效降低连铸保护浇铸过程的钢液吸氮。
（5）本发明方法基于钢液脱氮机理，并结合各工序的操作特点及高合金、高钒钢的成分特点，得到了一种合理的高合金、高钒钢的降氮方法；本发明通过对EAF电弧炉冶炼工序、出钢过程、LF精炼工序、VD真空处理工序和CC连铸浇铸工序进行优化，明显提高了钢液的脱氮效率，能有效保证最终得到的高合金、高钒钢产品中氮的含量不大于20ppm，抗弯强度高达1620~1840MPa。
附图说明
图1是本发明采用的EAF电弧炉炉盖的结构示意图。
图2是本发明在采用的LF精炼炉的炉盖侧面开设吹氩管道的示意图。
图中，1：吹氩口；2：耐火纤维；3：吹氩管道。
图2中，箭头所示方向为往LF精炼炉内通氩气时的氩气流动方向。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
钢液吸氮机理：
（1）空气中氮气被电弧电离
在电弧炉和LF精炼炉中产生的高温电弧会将空气中的多原子分子电离为单原子，空气中的双原子氮气分子被电离后的反应方程式如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
氮原子溶入钢液中反应方程式如下：
Figure 743359DEST_PATH_IMAGE002
式中：N2为氮气分子，N为氮原子，
Figure DEST_PATH_IMAGE003
为溶解态氮原子。
在电弧给钢液加热的时候，会在钢液面形成类似氧气流股冲击一样的凹坑，裸露的钢液面就会发生吸氮。在电弧加热的裸露钢液面，阴极温度达到2400K，阳极温度达到2600K时，钢液中的表面活性原子溶解态的
Figure 332603DEST_PATH_IMAGE004
原子和
Figure DEST_PATH_IMAGE005
原子抑制吸氮的作用几乎消失，因此裸露钢液面吸氮能力增强，钢液中的氮含量上升。
（2）空气中氮气溶解进入钢液
空气中氮气溶解进入钢液溶解度遵循西华特定律：
Figure 47094DEST_PATH_IMAGE006
Figure 911144DEST_PATH_IMAGE007
钢液中主要元素对氮元素的相互作用系数如表1所示。
表1：钢液中主要元素对氮元素的相互作用系数（1873K）。
Figure 928779DEST_PATH_IMAGE008
由表1可知，V、Nb、Cr、Mn、Mo等元素的添加会增加钢中氮元素的溶解度，C、Si等元素的添加会降低钢中氮元素的溶解度。
由上述分析可知，影响钢液中氮溶解因素有氮气平衡分压、温度和钢中化学成分。由于炼钢温度变化不大，所以影响氮在钢中溶解的主要因素是氮气的平衡分压和钢中化学成分。
综上所述，高合金、高钒钢主要成分范围对钢中氮含量具有重要影响，因此为保证钢中氮含量不大于20ppm，需要对其成分进行调控，具体高合金、高钒钢主要成分控制方案如下：
1）钢中氮含量确定：
Figure 220083DEST_PATH_IMAGE009
式中：
Figure 690379DEST_PATH_IMAGE010
为钢中总氮含量；
Figure DEST_PATH_IMAGE011
为修正系数，取1.1~1.3；R为常数，取18~20。
2）成分范围确定：
根据生产经验，设定氮气平衡分压为0.1kPa，冶炼温度为1873K，硫含量上限为0.005%，磷含量上限为0.01%，钒含量下限为5.00%，锰含量下限为0.20%，钼含量下限为1.10%，铬含量下限1.00%，合金元素总量大于10%。联立式（4）、（7）可得：
Figure 561383DEST_PATH_IMAGE012
式中：
Figure 699103DEST_PATH_IMAGE011
取1.2，R取19.85。
将式（5）、（6）带入式（8）整理可得：
Figure DEST_PATH_IMAGE013
将上述限制条件带入式（9），可得高合金、高钒钢合理的成分范围，如表2所示，表2中余量为Fe和不可避免的杂质。
表2：高合金、高钒钢成分范围（质量分数）。
Figure 630150DEST_PATH_IMAGE014
脱氮机理：
钢液的脱氮方式主要有两种，分别是在真空状态下降低外部环境压强，促进钢液中的氮气逸出；以及碳氧反应形成的CO气泡和底吹氩产生的氩气泡而形成的伪真空效应，使得钢液中的氮气会附着在气泡上随气泡上浮逸散到外部环境中。
在电炉炼钢工艺中，氮元素的来源不仅仅是来自大气，还有加入的含氮冶炼原料也会将氮元素带入钢液当中。而废钢中的氮含量波动比较大，属于电炉炼钢工艺的一种先天性缺陷，因此只能通过各冶炼工序的处理实现钢液的脱氮。由上述的机理分析可知，在冶炼过程中采取钢液面保护措施、缩短电弧炉冶炼时间是十分必要的，脱除钢液中氮元素的方法主要是采用高真空处理和钢液中气泡的伪真空效应。
基于此，本发明提出的在EAF电弧炉冶炼过程中，采用废钢和铁水混合熔炼方式，缩短电弧炉冶炼周期，同时采取炉内吹氩保护钢液面措施和快速造渣技术，从而提高冶炼过程脱氮效率，在钢液初炼工序（即EAF电弧炉冶炼工序）就实现了较好的脱氮效果。出钢过程，采用硅铁脱氧剂脱氧，钢液氧含量相对较高，降低出钢流吸氮。在LF精炼工序，进行吹氩保持炉内正压，同时对精炼渣和合金料进行预熔，增强精炼过程钢液脱氮，LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，保证后续VD真空处理工序钢液合金成分在合理区间内波动。在VD真空处理工序，采用分段底吹氩搅拌钢液的方式，实现钢液高效脱氮。在连铸保护浇铸工序，进行钢液氩封保护浇铸和结晶器黑液面操作，可以有效保护浇铸流。本发明通过对EAF电弧炉冶炼工序、LF精炼工序、VD真空处理工序和CC连铸浇铸工序进行优化，提高钢液的脱氮效率，使最终得到的高合金、高钒钢产品的氮含量不大于20ppm，抗弯强度为1620MPa~1840MPa。
本发明提供了一种高合金、高钒钢的降氮方法，所述方法采用电炉炼钢工艺进行，所述电炉炼钢工艺依次包括EAF电弧炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸保护浇铸，所述方法包括如下步骤：
（1）EAF电弧炉冶炼（即EAF电弧炉冶炼工序）：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行EAF电弧炉冶炼，得到EAF冶炼钢液；其中，在EAF电弧炉冶炼开始时，往EAF电弧炉内吹入氩气，吹氩流量为90~140NL/min，吹氩时间为2~3min，具体地，在所述EAF电弧炉装料完毕，EAF电弧炉冶炼开始时，通过在EAF电弧炉的炉盖处设置的吹氩口（例如，如图1所示的吹氩口）向EAF电弧炉内吹入氩气，吹氩时间控制在2~3min（例如2、2.5或3min），吹氩流量为90~140NL/min（例如90、100、110、120、130或140NL/min），以保证冶炼过程中EAF炉内处于惰性气体气氛，在本发明中，在EAF电弧炉冶炼开始时，往EAF电弧炉内吹入氩气，吹氩流量为90~140NL/min，可以保证在炉内较快的形成惰性气体气氛保护钢液；在一些优选的实施例中，在EAF电弧炉冶炼开始时，还利用氩封措施将EAF电弧炉的炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维（也可记作耐火材料纤维），极大降低了冶炼过程的吸气现象；本发明对所述耐火纤维的种类没有特别的要求，采用现有常规的耐火纤维即可；在本发明中，利用氩封措施将EAF电弧炉的炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，指的是在电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等处充氩密封，采用现有常规的操作即可；本发明中的合金料在LF精炼过程中添加，但是本发明采用的EAF电弧炉炉盖是在现有的EAF电弧炉盖上进行吹氩口设置的，而现有技术的合金料是在EAF电弧炉冶炼的出钢过程中添加的，因此采用的EAF电弧炉炉盖具有合金料添加孔；在EAF电弧炉冶炼开始的第20~30min（例如20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30min）往所述冶炼炉料中加入第一部分造渣料，在EAF电弧炉冶炼开始的第40~45min（例如40、41、42、43、44或45min）往所述冶炼炉料中加入第二部分造渣料以在所述EAF电弧炉内形成炉渣层；在EAF电弧炉冶炼过程中，当耗氧量达到20~30Nm3/t（例如20、25或30Nm3/t）时，利用EAF电弧炉的炉壁侧氧枪喷吹氧气作为无烟碳粉的载气以将无烟碳粉吹入所述炉渣层内形成泡沫渣；本发明在EAF电弧炉冶炼工序中，通过在炉盖上设置吹氩口向炉内吹氩，在炉内形成惰性气体保护气氛，同时采用废钢和铁水混合熔炼的方式，并辅以快速造渣技术，极大地提高了钢液脱氮效率，降低了EAF电弧炉冶炼终点钢液的氮含量；本发明在EAF电弧炉冶炼开始的第20~30min往所述冶炼炉料中加入第一部分造渣料，在EAF电弧炉冶炼开始的第40~45min往所述冶炼炉料中加入第二部分造渣料以在所述EAF电弧炉内形成炉渣层，这是因为本发明在EAF炉内形成了惰性气体保护气氛，在冶炼前期避免了由于造渣过程造成的热量损耗，而熔化造渣料需要吸收大量的热量，本发明使得加入造渣料时间后移可以有效加速废钢熔化，一定程度上可以降低EAF电弧炉冶炼周期，达到缩短EAF电弧炉冶炼周期的目的；在本发明中，所述EAF电弧炉冶炼的总时间一般在60min左右，优选为55~65min。
（2）LF精炼（即LF精炼工序）：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉（例如，如图2所示的LF精炼炉），预先在LF精炼炉的钢包内加入精炼渣和合金料进行预熔，优选的是，进行预熔的合金料加入量为30~40kg/t，然后将所述EAF冶炼钢液出钢至LF精炼炉的钢包内；在本发明中，所述预熔优选为在温度1400℃下进行预熔8~12min；在所述EAF冶炼钢液出钢的过程中，往所述EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂，在将所述EAF冶炼钢液全部出钢至LF精炼炉的钢包中后进行LF精炼，得到精炼钢液；在LF精炼开始后，通过所述吹氩管道向LF精炼炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，能有效防止钢液吸氮；在一些优选的实施例中，通过所述吹氩管道吹入氩气的流量为60~80NL/min，优选为70NL/min，以在LF精炼炉内快速形成惰性气体气氛和正压环境，本发明在整个LF精炼过程通过所述吹氩管道向LF精炼炉内吹入氩气；在LF精炼开始后的第2~3min，加入无烟碳粉，优选的是，所述无烟碳粉的加入量为2~4kg/t，在LF精炼开始后的第4~7min开始往LF精炼炉的钢包内底吹氩气，优选的是，底吹氩气的流量为90~120NL/min，在LF精炼开始后的第8~11min加入合金料进行微合金化，优选的是，用于进行微合金化的合金料的加入量为2.5~3.3kg/t，本发明在LF精炼工序中采用分段进行加入无烟碳粉、底吹氩气和加入合金料进行微合金化的操作，如此可以较大程度降低LF精炼过程钢液吸氮程度，保证钢液合金成分在要求范围内；在LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，在本发明中，所述精炼渣在精炼完成后变为了具有较强还原性的炉渣即为还原渣；在本发明中，采用扒渣机进行所述还原渣扒渣操作即可；其中，所述精炼渣（也记作低氮高碱度精炼渣）包含以质量百分比计的组分为：CaO，50~60%；Al2O3，20~28%；SiO2，8~15%；MgO，10~18%；MnO，0.8~1.2%；TFe，0.5~1.0%；余量为杂质；并且，在所述精炼渣中，CaO与SiO2的质量比值为5~8；在本发明中，“TFe”表示的是全铁含量；在本发明中，在所述精炼渣中，CaO与SiO2的质量比值为5~8，即碱度高达5~8，如此可以有效提高高合金、高钒钢的LF精炼过程的脱氮效果；在本发明中，所述精炼渣的加入量优选为25~35kg/t，更优选为30kg/t；在本发明中，预熔加入的所述合金料和微合金化加入的所述合金料均由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%；在本发明中，所述钒铁合金的牌号为FeV80Al4，FeV80Al4包含以质量百分含量计的组分为：V，70.0~80.0%；Si，≤2%；Al，≤4%，C，≤0.1%，Mn，≤0.5%；余量为Fe和杂质；所述铬铁合金的牌号为FeCr69C0.15，FeCr69C0.15包含以质量百分含量计的组分为：Cr，63.0~75.0%；C，≤0.15%；Si，≤1.0%；P，≤0.03%；余量为Fe和杂质；所述钼铁合金的牌号为FeMo70，FeMo70包含以质量百分含量计的组分为：Mo，65.0~75.0%；Si，≤1.5%；P，≤0.05%；C，≤0.10%；余量为Fe和杂质；所述锰铁合金的牌号为FeMn85C0.2，FeMn85C0.2包含以质量百分含量计的组分为：Mn，85.0~90.0%，C，≤0.20%；Si，≤1.0%；P，≤0.10%；余量为Fe和杂质；FeV80Al4、FeCr69C0.15、FeMo70、FeMn85C0.2这些牌号的合金均可从市面上直接购买得到；本发明在LF精炼工序，通过在炉盖侧面安装吹氩管道吹入氩气，在炉内形成正压和保护气氛，提高装置气密性；同时在LF精炼工序开始前，在炉内进行精炼渣和合金料的预熔，增强LF精炼过程中钢液脱氮效果；并在LF精炼过程中调整合适的底吹氩流量，达到降低LF精炼过程吸氮的目的；此外，在LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，防止后续VD真空处理过程中渣金反应剧烈，合金元素还原进入钢液，造成钢液合金成分波动较大，本发明发现，在LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作有利于保证高合金、高钒钢的合金成分在生产要求区间范围内，从而有利于保证得到氮含量低的高合金、高钒钢；在本发明中，所述EAF电弧炉冶炼的总时间一般在120min左右，优选为110~130min。
（3）VD真空处理（即VD真空处理工序）：将所述精炼钢液在VD炉内的真空度不大于65Pa的条件下进行VD真空处理30~40min（例如30、35或40min），得到待浇铸钢液；在VD炉达到真空度不大于65Pa的条件之前对所述精炼钢液进行底吹小流量氩气弱搅拌即在VD炉达到真空度之前进行底吹小流量氩气弱搅拌，在弱搅拌时，底吹氩气的流量为15~20NL/min（例如15、16、17、18、19或20NL/min）；在VD炉达到真空度不大于65Pa的条件时对所述精炼钢液进行底吹大流量氩气强搅拌即在VD炉达到真空度保持时间时采用底吹大流量氩气强搅拌，在强搅拌时，底吹氩气的流量为400~450NL/min（例如400、410、420、430、440或450NL/min），在VD炉破空前4~6min，将底吹氩气的流量降至20~25NL/min（例如20、21、22、23、24或25NL/min）进行软吹，防止在破空后钢液面裸露吸氮；在本发明中，破空即指的是破除VD真空处理的真空条件，在VD真空处理破空前4~6min即指的是在VD真空处理结束前4~6min，将底吹氩气的流量降至20~25NL/min进行软吹，软吹时间即为4~6min；本发明发现，在VD真空处理过程中，采用高真空度、延长处理时间及分段控制底吹氩气流量搅拌的方式，加强了真空脱氮能力，提高了真空脱氮效率。
（4）连铸保护浇铸（即连铸保护浇铸工序）：采用如下方式将所述待浇铸钢液进行浇铸，得到高合金、高钒钢：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护，浇铸中间包至结晶器加浸入式水口氩封保护，以及保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面（可简记为结晶器黑液面操作），以降低得到的高合金、高钒钢中的氮含量；在本发明中，所述覆盖剂的种类及用量采用现有常用的覆盖剂及用量即可；本发明在连铸保护浇铸过程中采用氩封保护浇铸和浸入式套管密封措施，并控制结晶器黑液面操作，可以有效降低连铸保护浇铸过程的钢液吸氮；在本发明中，采用常规手段控制结晶器黑液面操作即可；在本发明中，氩封保护即指的是吹入氩气形成惰性气体保护气氛；在本发明中，本发明发现，保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面（即保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中表面颜色呈黑色），有利于降低钢液吸氮。
特别说明的是，在本发明中，吹入量或加入量的单位“kg/t”均指的是每吨冶炼炉料所需的吹入量或加入量；耗氧量的单位“Nm3/t”指的是每吨冶炼炉料所需的耗氧量，其中，“Nm3”指的是标准状况下的单位，即标准立体米；氩气的流量单位NL/min为标准状况下的流量单位，即标准升每分钟。
本发明方法基于钢液脱氮机理，并结合各工序的操作特点及高合金、高钒钢的成分特点，得到了一种合理的高合金、高钒钢的降氮方法；本发明通过对EAF电弧炉冶炼工序、出钢过程、LF精炼工序、VD真空处理工序和CC连铸浇铸工序进行优化，明显提高了钢液的脱氮效率，能有效保证最终得到的高合金、高钒钢产品中氮的含量不大于20ppm，抗弯强度高达1620~1840MPa。
根据一些优选的实施方式，所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为30~40%；在本发明中，所述铁水采用现有用于炼钢的铁水即可；和/或在EAF电弧炉冶炼开始时，还利用氩封措施将EAF电弧炉的炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔进行密封，并在EAF电弧炉的炉盖与LF精炼炉的钢包的连接处夹设耐火纤维。
根据一些优选的实施方式，所述第一部分造渣料包含石灰和萤石，所述石灰的加入量为15~20kg/t（例如15、16、17、18、19或20kg/t），所述萤石的加入量为1.1~2.5kg/t（例如1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2.0、2.1、2.2、2.3、2.4或2.5kg/t）；和/或所述第二部分造渣料包含石灰和萤石，所述石灰的加入量为25~35kg/t（例如25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35kg/t），所述萤石的加入量为2.0~3.6kg/t（例如2.0、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5或3.6kg/t）；在本发明中，优选为所述第一部分造渣料中的石灰加入量为15~20kg/t，所述第二部分造渣料中的石灰加入量为25~35kg/t，如此可以使得泡沫渣形成效果更好，同时本发明优选为所述第一部分造渣料和所述第二部分造渣料中均含有萤石，本发明发现所述萤石的加入可以加速石灰的熔化。
根据一些优选的实施方式，所述EAF电弧炉设置有2支用于喷吹氧气的炉壁侧氧枪和1支用于喷吹氧气的炉门水冷氧枪；在EAF电弧冶炼过程中，一支炉壁侧氧枪喷吹氧气的流量为1500~1800Nm3/h（例如1500、1550、1600、1650、1700、1750或1800Nm3/h），另一支炉壁侧氧枪喷吹氧气的流量为1000~1400Nm3/h（例如1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1350或1400Nm3/h），炉门水冷氧枪喷吹氧气的流量为5000~6000Nm3/h；在本发明中，氧气的流量单位“Nm3/h”为标准状况下的流量单位，即标准立方米每小时；本发明中，优选为炉壁侧氧枪喷吹氧气流量可以调节，即优选为一支炉壁侧氧枪喷吹氧气的流量为1500~1800Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪喷吹氧气的流量为1000~1400Nm3/h，且优选为炉门水冷氧枪喷吹氧气流量高至5000~6000Nm3/h，这样能很好地与本发明优选加入的较大石灰量相匹配，有利于配合泡沫渣的形成，同时也可以加快废钢熔化，缩短冶炼周期。
根据一些优选的实施方式，在步骤（1）中：无烟碳粉的吹入量为25~35kg/t（例如25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35kg/t）。
根据一些优选的实施方式，在步骤（2）中：精炼渣的加入量为25~35kg/t（例如25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或35kg/t）；预熔加入的合金料为30~40kg/t（例如30、31、32、33、34、35、36、37、38、39或40kg/t）；无烟碳粉的加入量为2~4kg/t（例如2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.6、3.7、3.8、3.9或4kg/t）；和/或微合金化加入的合金料为2.5~3.5kg/t（例如2.5、2.6、2.7、2.8、2.9、3.0、3.1、3.2、3.3、3.4或3.5kg/t）。
根据一些优选的实施方式，在步骤（2）中：通过所述吹氩管道向LF精炼炉内吹入氩气的流量为60~80NL/min（例如60、65、70、75或80NL/min）；底吹氩气的流量为90~120NL/min（例如90、95、100、105、110、115或120NL/min）；和/或进行还原渣扒渣操作时，扒除还原渣的总质量的40~60%（例如40%、45%、50%、55%或60%）。
根据一些优选的实施方式，在将所述EAF冶炼钢液的总质量的1/2~3/4出钢至LF精炼炉的钢包中后往未完成出钢的那部分EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂，所述硅铁脱氧剂的加入量为8~16kg/t（例如8、9、10、11、12、13、14、15或16kg/t）；在本发明中，优选为将所述EAF冶炼钢液的总质量的1/2~3/4出钢至LF精炼炉的钢包中后往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂，如此可以在一定程度上降低出钢过程的钢液吸氮；在本发明中，可将“在将所述EAF冶炼钢液的总质量的1/2~3/4出钢至LF精炼炉的钢包中”简记为“在将所述EAF冶炼钢液出钢1/2~3/4”；在本发明中，所述硅铁脱氧剂中含有的硅和含有的铁的质量比为7:2.6，并且所述硅铁脱氧剂中还可以含有少部分的杂质。
根据一些优选的实施方式，所述EAF冶炼钢液的出钢温度为1620~1650℃。
根据一些优选的实施方式，得到的所述高合金、高钒钢包含以质量百分比计的组分为：C：0.050~0.150%；Si：0.250~0.420%；S≤0.005%；P≤0.010%；V：5.20~8.50%；Mn：0.230~0.550%；Mo：1.50~2.80%；Cr：1.30~2.50%；余量为Fe和不可避免的杂质。
根据一些优选的实施方式，得到的所述高合金、高钒钢的氮含量不大于20ppm，抗弯强度为1620~1840MPa。
根据一些具体的实施方式，本发明的高合金、高钒钢的降氮方法包括的具体工艺步骤如下：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为30~40%；在装料完毕后，通过在炉盖处设置的吹氩口向炉内吹入氩气，吹氩时间控制在2~3min，吹氩流量为90~140NL/min，以保证冶炼过程炉内处于惰性气体气氛，并利用氩封措施将炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维，极大降低了冶炼过程的吸气现象；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h；在冶炼过程中耗氧量达到25Nm3/t时，利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量（即加入量）为25~35kg/t；造渣料分两部分加入，第一部分造渣料包含石灰和萤石，第一部分造渣料在冶炼开始后的第20~30min加入，石灰加入量15~20kg/t，萤石加入量1.1~2.5kg/t；第二部分造渣料包含石灰和萤石，第二部分造渣料在冶炼开始后的第40~45min加入，石灰加入量25~35kg/t，萤石加入量2.0~3.6kg/t；出钢温度控制在1620~1650℃，在将EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂进行脱氧，硅铁脱氧剂加入量为8~16kg/t。
②LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，通过吹氩管道向炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，防止钢液吸氮；提前在LF精炼炉内加入精炼渣和合金料进行预熔，精炼渣成分：CaO，50~60%；Al2O3，20~28%；SiO2，8~15%；MgO，10~18%；MnO，0.8~1.2%；TFe，0.5~1.0%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）5~8，预熔加入的合金料为35kg/t；LF精炼开始后，通过吹氩管道向炉内吹入氩气，流量为70NL/min；LF精炼开始后的第2~3min，加入无烟碳粉，配入量为2~4kg/t；LF精炼开始后的第4~7min开始底吹氩，吹氩流量为90~120NL/min；LF精炼开始后的第8~11min进行微合金化调整钢液成分，微合金化加入的合金料为2.5~3.5kg/t；LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，扒除还原渣总质量的40~60%。
③VD真空处理：VD真空处理的真空度≤65Pa，处理时间控制在30~40min；在VD炉达到真空度之前进行底吹小流量氩气弱搅拌，流量为15~20NL/min；VD炉达到真空度保持时间时采用底吹大流量氩气强搅拌，流量400~450NL/min；在破空前6min降低吹氩流量至20~25NL/min进行软吹，防止在破空后钢液面裸露吸氮。
④连铸保护浇铸：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护裸露钢液面，浇铸中间包至结晶器钢流加整体式浸入式水口氩封保护浇铸，并保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面；本发明得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.050~0.150%；Si：0.250~0.420%；S≤0.005%；P≤0.010%；V：5.20~8.50%；Mn：0.230~0.550%；Mo：1.50~2.80%；Cr：1.30~2.50%；余量为Fe和不可避免的杂质；N含量≤20ppm；抗弯强度1620~1840MPa。
下文将通过举例的方式对本发明进行进一步的说明，但是本发明的保护范围不限于这些实施例。
实施例1
本实施例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为32%；在装料完毕后，通过在炉盖处设置的吹氩口向炉内吹入氩气，吹氩时间控制在2min，吹氩流量为95NL/min，以保证冶炼过程炉内处于惰性气体气氛，并利用氩封措施将炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维，极大降低了冶炼过程的吸气现象；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h；在冶炼过程中耗氧量达到25Nm3/t时，利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量为25kg/t。造渣料分两部分加入，第一部分造渣料包含石灰和萤石，第一部分造渣料在冶炼开始后的第22min加入，石灰加入量16kg/t，萤石加入量1.1kg/t；第二部分造渣料包含石灰和萤石，第二部分造渣料在冶炼开始后的第40min加入，石灰加入量26g/t，萤石加入量2.1kg/t；出钢温度控制在1620℃，在EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂进行脱氧，硅铁脱氧剂加入量为9kg/t；EAF电弧炉冶炼的总时间为60min。
②LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，通过吹氩管道向炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，防止钢液吸氮；提前在LF精炼炉内加入精炼渣和合金料进行预熔，预溶的温度为1400℃，预溶时间为10min；精炼渣成分：CaO，52%；Al2O3，24%；SiO2，9%；MgO，10%；MnO，0.9%；TFe，0.6%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）5.8，精炼渣加入量为30kg/t，预熔加入的合金料为35kg/t；LF精炼开始后，通过吹氩管道向炉内吹入氩气，流量为70NL/min；LF精炼开始后的第2min，加入无烟碳粉，配入量为2kg/t；LF精炼开始后的第5min开始底吹氩，吹氩流量为92NL/min；LF精炼开始后的第9min进行微合金化调整钢液成分，微合金化加入的合金料为2.6kg/t；LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，扒除还原渣总质量的45%；LF精炼的总时间为120min；本实施例采用的所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%。
③VD真空处理：VD真空处理的真空度64Pa，处理时间控制在37min；在VD炉达到真空度之前进行底吹小流量氩气弱搅拌，流量为15NL/min；VD炉达到真空度保持时间时采用底吹大流量氩气强搅拌，流量400NL/min；在破空前6min降低吹氩流量至21NL/min进行软吹，防止在破空后钢液面裸露吸氮。
④连铸保护浇铸：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护裸露钢液面，浇铸中间包至结晶器钢流加整体式浸入式水口氩封保护浇铸，并保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面。
本实施例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.0510%；Si：0.2610%；S：0.0040%；P：0.0087%；V：5.60%；Mn：0.4670%；Mo：2.60%；Cr：2.150%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为18ppm，抗弯强度为1670MPa。
对比例1
本对比例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为32%；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h；在冶炼过程中耗氧量达到25Nm3/t时，利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量为25kg/t；造渣料分两部分加入，第一部分造渣料包含石灰和萤石，第一部分造渣料在冶炼开始后的第22min加入，石灰加入量16kg/t，萤石加入量1.1kg/t；第二部分造渣料包含石灰和萤石，第二部分造渣料在冶炼开始后的第40min加入，石灰加入量26g/t，萤石加入量2.1kg/t；出钢温度控制在1620℃，在将EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂进行脱氧，硅铁脱氧剂加入量为9kg/t；EAF电弧冶炼的总时间为60min。
②LF精炼：提前在LF精炼炉内加入精炼渣和合金料进行预熔，预熔的温度为1400℃，预熔时间为10min；精炼渣成分：CaO，52%；Al2O3，24%；SiO2，9%；MgO，10%；MnO，0.9%；TFe，0.6%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）5.8，精炼渣加入量为30kg/t，预熔加入的合金料为35kg/t；LF精炼开始后的第2min，加入无烟碳粉，配入量为2kg/t；LF精炼开始后的第5min开始底吹氩，吹氩流量为92NL/min；LF精炼开始后的第9min进行微合金化调整钢液成分，微合金化加入的合金料为2.6kg/t；LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，扒除还原渣总质量的45%；LF精炼的总时间为120min；本对比例采用的所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%。
③VD真空处理：与实施例1的步骤③相同。
④连铸保护浇铸：与实施例1的步骤④相同。
本对比例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.0490%；Si：0.2610%；S：0.0060%；P：0.0095%；V：5.750%；Mn：0.4810%；Mo：2.540%；Cr：2.210%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为45ppm，抗弯强度为1102MPa。
对比实验分析：对比例1相较于实施例1，在EAF电弧炉冶炼工序和LF精炼工序中去除了吹氩密封措施，冶炼过程中钢液和大气大面积接触；在EAF电弧冶炼废钢熔化阶段，泡沫渣尚未形成，造成炉内处于开弧冶炼状态和钢液面裸露，从而导致电弧炉冶炼过程中钢液吸氮现象较为严重；在LF精炼工序，炉内处于负压状态，造成电极口及炉盖和钢包交接处的漏气点吸气，钢液吸氮幅度增加，最终获得的高合金、高钒钢钢材产品的氮含量较高，抗弯强度大幅降低。
实施例2
本实施例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为35%；在装料完毕后，通过在炉盖处设置的吹氩口向炉内吹入氩气，吹氩时间控制在3min，吹氩流量为110NL/min，以保证冶炼过程炉内处于惰性气体气氛，并利用氩封措施将炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维，极大降低了冶炼过程的吸气现象；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h；在冶炼过程中耗氧量达到25Nm3/t时，利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量为29kg/t；造渣料分两部分加入，第一部分造渣料包含石灰和萤石，第一部分造渣料在冶炼开始后的第25min加入，石灰加入量17kg/t，萤石加入量1.6kg/t；第二部分造渣料包含石灰和萤石，第二部分造渣料在冶炼开始后的第43min加入，石灰加入量27kg/t，萤石加入量2.5kg/t；出钢温度控制在1630℃，在将EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂进行脱氧，硅铁脱氧剂加入量为11kg/t；EAF电弧炉冶炼的总时间为60min。
②LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，通过吹氩管道向炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，防止钢液吸氮；提前在LF精炼炉内加入精炼渣和合金料进行预熔，预熔的温度为1400℃，预熔时间为10min；精炼渣成分：CaO，55%；Al2O3，22%；SiO2，8%；MgO，12%；MnO，1.0%；TFe，0.8%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）6.9，精炼渣加入量为30kg/t，预熔加入的合金料为35kg/t；LF精炼开始后，通过吹氩管道向炉内吹入氩气，流量为70NL/min；LF精炼开始后的第3min，加入无烟碳粉，配入量为3kg/t；LF精炼开始后的第5min开始底吹氩，吹氩流量为98NL/min；LF精炼开始后的第10min进行微合金化调整钢液成分，微合金化加入的合金料为2.8kg/t；LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，扒除还原渣总质量的50%；LF精炼的总时间为120min；本实施例采用的所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%。
③VD真空处理：VD真空处理的真空度62Pa，处理时间控制在32min；在VD炉达到真空度之前进行底吹小流量氩气弱搅拌，流量为17NL/min；VD炉达到真空度保持时间时采用底吹大流量氩气强搅拌，流量420NL/min；在破空前6min降低吹氩流量至23NL/min进行软吹，防止在破空后钢液面裸露吸氮。
④连铸保护浇铸：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护裸露钢液面，浇铸中间包至结晶器钢流加整体式浸入式水口氩封保护浇铸，并保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面。
本实施例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.0750%；Si：0.3740%；S:0.0030%；P：0.0081%；V：6.350%；Mn：0.490%；Mo：1.890%；Cr：1.760%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为13ppm，抗弯强度为1754MPa。
对比例2
本对比例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为35%；在装料完毕后，通过在炉盖处设置的吹氩口向炉内吹入氩气，吹氩时间控制在3min，吹氩流量为110NL/min，以保证冶炼过程炉内处于惰性气体气氛，并利用氩封措施将炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维，极大降低了冶炼过程的吸气现象；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h；在冶炼过程中耗氧量达到25Nm3/t时，利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量为29kg/t；造渣料分两部分加入，第一部分造渣料包含石灰和萤石，第一部分造渣料在冶炼开始后的第25min加入，石灰加入量17kg/t，萤石加入量1.6kg/t；第二部分造渣料包含石灰和萤石，第二部分造渣料在冶炼开始后的第43min加入，石灰加入量27kg/t，萤石加入量2.5kg/t；出钢温度控制在1630℃，在将EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂和合金料进行脱氧合金化，硅铁脱氧剂加入量为11kg/t，合金料的加入量为35kg/t；EAF电弧炉冶炼的总时间为60min；本对比例采用的所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%。
②LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，通过吹氩管道向炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，防止钢液吸氮；提前在LF精炼炉内加入精炼渣，精炼渣成分：CaO，55%；Al2O3，22%；SiO2，8%；MgO，12%；MnO，1.0%；TFe，0.8%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）6.9，精炼渣加入量为30kg/t；LF精炼开始后，通过吹氩管道向炉内吹入氩气，流量为70NL/min；LF精炼开始后的第3min，加入无烟碳粉，配入量为3kg/t；LF精炼开始后的第5min开始底吹氩，吹氩流量为98NL/min；LF精炼开始后的第10min进行微合金化调整钢液成分，合金料加入量2.8kg/t；LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，扒除还原渣总质量的50%；LF精炼的总时间为120min。
③VD真空处理：与实施例2的步骤③相同。
④连铸保护浇铸：与实施例2的步骤④相同。
本对比例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.0720%；Si：0.3910%；S:0.0028%；P：0.0079%；V：6.50%；Mn：0.510%；Mo：1.680%；Cr：1.590%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为29ppm，抗弯强度为1283MPa。
对比实验分析：对比例2相较于实施例2，合金化过程前移到出钢过程，相比于在LF精炼炉进行合金料预熔，得到的产品氮含量有所上升；这是因为出钢过程加入合金料会造成钢中合金元素含量急剧升高，而钢液中大部分合金元素的存在会增加氮元素的溶解度，从而导致钢中氮含量增加，钢材抗弯强度降低。
实施例3
本实施例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为39%；在装料完毕后，通过在炉盖处设置的吹氩口向炉内吹入氩气，吹氩时间控制在3min，吹氩流量为125NL/min，以保证冶炼过程炉内处于惰性气体气氛，并利用氩封措施将炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维，极大降低了冶炼过程的吸气现象；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h；在冶炼过程中耗氧量达到25Nm3/t时，利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量（即加入量）为33kg/t；造渣料分两部分加入，第一部分造渣料包含石灰和萤石，第一部分造渣料在冶炼开始后的第26min加入，石灰加入量18kg/t，萤石加入量2.0kg/t；第二部分造渣料包含石灰和萤石，第二部分造渣料在冶炼开始后的第42min加入，石灰加入量31kg/t，萤石加入量3.2kg/t；出钢温度控制在1635℃，在将EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂进行脱氧，硅铁脱氧剂加入量为14kg/t；EAF电弧炉冶炼的总时间为60min。
②LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，通过吹氩管道向炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，防止钢液吸氮；提前在LF精炼炉内加入精炼渣和合金料进行预熔，预熔的温度为1400℃，预熔时间为10min；精炼渣成分：CaO，60%；Al2O3，20%；SiO2，8.5%；MgO，10%；MnO，0.8%；TFe，0.6%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）7.1，精炼渣加入量为30kg/t，预熔加入的合金料为35kg/t；LF精炼开始后，通过吹氩管道向炉内吹入氩气，流量为70NL/min；LF精炼开始后的第3min，加入无烟碳粉，配入量为4kg/t；LF精炼开始后的第6min开始底吹氩，吹氩流量为115NL/min；LF精炼开始后的第10min进行微合金化调整钢液成分，微合金化加入的合金料为3.2kg/t；LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，扒除还原渣总质量的55%；LF精炼的总时间为120min；本实施例采用的所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%。
③VD真空处理：VD真空处理的真空度59Pa，处理时间控制在30min；在VD炉达到真空度之前进行底吹小流量氩气弱搅拌，流量为19NL/min；VD炉达到真空度保持时间时采用底吹大流量氩气强搅拌，流量435NL/min；在破空前6min降低吹氩流量至23NL/min进行软吹，防止在破空后钢液面裸露吸氮。
④连铸保护浇铸：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护裸露钢液面，浇铸中间包至结晶器钢流加整体式浸入式水口氩封保护浇铸，并保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面。
本实施例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.0980%；Si：0.4150%；S：0.0020%；P：0.0065%；V：7.810%；Mn：0.3240%；Mo：1.6970%；Cr：2.4360%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为11ppm，抗弯强度为1831MPa。
对比例3
本对比例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：与实施例3的步骤①相同。
②LF精炼：与实施例3的步骤②相同。
③VD真空处理：VD真空处理的真空度59Pa，处理时间控制在30min；VD炉达到真空度保持时间时采用底吹大流量氩气强搅拌，流量435NL/min。
④连铸保护浇铸：与实施例3的步骤④相同。
本对比例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.0997%；Si：0.4390%；S：0.0021%；P：0.0064%；V：7.90%；Mn：0.3350%；Mo：1.6880%；Cr：2.5120%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为30ppm，抗弯强度为1241MPa。
对比实验分析：对比例3相较于实施例3，在VD真空处理并没有采用分段吹氩的工艺方式，而是在达到真空保持时间后，一直保持底吹大流量氩气，这样会造成VD真空处理前期脱氮能力不足，而后期搅拌太强，在破空后钢液与大气接触更容易吸氮，从而导致最终产品氮含量升高，抗弯强度降低。
实施例4
本实施例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为37%；在装料完毕后，通过在炉盖处设置的吹氩口向炉内吹入氩气，吹氩时间控制在3min，吹氩流量为132NL/min，以保证冶炼过程炉内处于惰性气体气氛，并利用氩封措施将炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维，极大降低了冶炼过程的吸气现象；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h；在冶炼过程中耗氧量达到25Nm3/t时，利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量（即加入量）为30kg/t；造渣料分两部分加入，第一部分造渣料包含石灰和萤石，第一部分造渣料在冶炼开始后的第28min加入，石灰加入量20kg/t，萤石加入量2.2kg/t；第二部分造渣料包含石灰和萤石，第二部分造渣料在冶炼开始后的第40min加入，石灰加入量35kg/t，萤石加入量3.4kg/t；出钢温度控制在1625℃，在将EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂进行脱氧，硅铁脱氧剂加入量为15kg/t；EAF电弧冶炼的总时间为60min。
②LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，通过吹氩管道向炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，防止钢液吸氮；提前在LF精炼炉内加入精炼渣和合金料进行预熔，预熔的温度为1400℃，预熔时间为10min；精炼渣成分：CaO，53%；Al2O3，23%；SiO2，8%；MgO，12%；MnO，0.95%；TFe，0.8%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）6.6，精炼渣加入量为30kg/t，预熔加入的合金料为35kg/t；LF精炼开始后，通过吹氩管道向炉内吹入氩气，流量为70NL/min；LF精炼开始后的第3min，加入无烟碳粉，配入量为3.5kg/t；LF精炼开始后的第5min开始底吹氩，吹氩流量为110NL/min；LF精炼开始后的第11min进行微合金化调整钢液成分，合金料加入量3.1kg/t；LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，扒除还原渣总质量的60%；LF精炼的总时间为120min；本实施例采用的所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%。
③VD真空处理：VD真空处理的真空度60Pa，处理时间控制在34min；在VD炉达到真空度之前进行底吹小流量氩气弱搅拌，流量为17NL/min；VD炉达到真空度保持时间时采用底吹大流量氩气强搅拌，流量420NL/min；在破空前6min降低吹氩流量至21NL/min进行软吹，防止在破空后钢液面裸露吸氮。
④连铸保护浇铸：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护裸露钢液面，浇铸中间包至结晶器钢流加整体式浸入式水口氩封保护浇铸，并保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面。
本实施例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.1230%；Si：0.370%；S:0.0015%；P：0.0055%；V：7.310%；Mn：0.3920%；Mo：1.9870%；Cr：2.1340%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为14ppm，抗弯强度为1724MPa。
对比例4
本对比例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：与实施例4的步骤①相同。
②LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，通过吹氩管道向炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，防止钢液吸氮；提前在LF精炼炉内加入精炼渣和合金料进行预熔，预熔的温度为1400℃，预熔时间为10min；精炼渣成分：CaO，53%；Al2O3，23%；SiO2，8%；MgO，12%；MnO，0.95%；TFe，0.8%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）6.6，精炼渣加入量为30kg/t，预熔加入的合金料为35kg/t；LF精炼开始后，通过吹氩管道向炉内吹入氩气，流量为70NL/min；LF精炼开始后的第3min，加入无烟碳粉，配入量为3.5kg/t；LF精炼开始后的第5min开始底吹氩，吹氩流量为110NL/min；LF精炼开始后的第11min进行微合金化调整钢液成分，微合金化加入的合金料为3.1kg/t；LF精炼的总时间为120min；本对比例采用的所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%。
③VD真空处理：与实施例4的步骤③相同。
④连铸保护浇铸：与实施例4的步骤④相同。
本对比例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.1310%；Si：0.3960%；S:0.0019%；P：0.0051%；V：9.4810%；Mn：0.69280%；Mo：3.9542%；Cr：2.6591%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为32ppm，抗弯强度为1231MPa。
对比实验分析：对比例4相较于实施例4，LF精炼结束后没有进行还原渣扒渣处理，导致在后续的VD真空处理工序发生严重的渣金反应，钢液合金元素含量大量增加，造成在VD破空后钢液吸氮严重，最终产品的氮含量增加，抗弯强度降低。
实施例5
本实施例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为39%；在装料完毕后，通过在炉盖处设置的吹氩口向炉内吹入氩气，吹氩时间控制在3min，吹氩流量为137NL/min，以保证冶炼过程炉内处于惰性气体气氛，并利用氩封措施将炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维，极大降低了冶炼过程的吸气现象；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h；在冶炼过程中耗氧量达到25Nm3/t时，利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量（即加入量）为32kg/t；造渣料分两部分加入，第一部分造渣料包含石灰和萤石，第一部分造渣料在冶炼开始后的第26min加入，石灰加入量17kg/t，萤石加入量2.3kg/t；第二部分造渣料包含石灰和萤石，第二部分造渣料在冶炼开始后的第42min加入，石灰加入量34kg/t，萤石加入量3.3kg/t；出钢温度控制在1634℃，在将EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂进行脱氧，硅铁脱氧剂加入量为15kg/t；EAF电弧炉冶炼的总时间为60min。
②LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，通过吹氩管道向炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，防止钢液吸氮；提前在LF精炼炉内加入精炼渣和合金料进行预熔，预熔的温度为1400℃，预熔时间为10min；精炼渣成分：CaO，58%；Al2O3，20%；SiO2，9.5%；MgO，11%；MnO，0.83%；TFe，0.64%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）6.1，精炼渣加入量为30kg/t，预熔加入的合金料为35kg/t；LF精炼开始后，通过吹氩管道向炉内吹入氩气，流量为70NL/min；LF精炼开始后的第2.5min，加入无烟碳粉，配入量为4kg/t；LF精炼开始后的第6min开始底吹氩，吹氩流量为114NL/min；LF精炼开始后的第10min进行微合金化调整钢液成分，微合金化加入的合金料为3.5kg/t；LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，扒除还原渣总质量的58%；LF精炼的总时间为120min；本实施例采用的所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%。
③VD真空处理：VD真空处理的真空度57Pa，处理时间控制在35min；在VD炉达到真空度之前进行底吹小流量氩气弱搅拌，流量为16NL/min；VD炉达到真空度保持时间时采用底吹大流量氩气强搅拌，流量430NL/min；在破空前6min降低吹氩流量至22NL/min进行软吹，防止在破空后钢液面裸露吸氮。
④连铸保护浇铸：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护裸露钢液面，浇铸中间包至结晶器钢流加整体式浸入式水口氩封保护浇铸，并保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面。
本实施例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.0893%；Si：0.2930%；S：0.0021%；P：0.0064%；V：6.8560%；Mn：0.4698%；Mo：2.7856%；Cr：1.9684%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为16ppm，抗弯强度为1710MPa。
对比例5
本对比例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为39%；在装料完毕后，通过在炉盖处设置的吹氩口向炉内吹入氩气，吹氩时间控制在3min，吹氩流量为137NL/min，以保证冶炼过程炉内处于惰性气体气氛，并利用氩封措施将炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维，极大降低了冶炼过程的吸气现象；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h；利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量（即加入量）为32kg/t；造渣料一次性全部加入，在EAF电弧冶炼开始后的第26min加入，造渣料包含石灰和萤石，石灰加入量48kg/t，萤石加入量4.5kg/t；出钢温度控制在1634℃，在将EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁进行脱氧，硅铁加入量为15kg/t；EAF电弧炉冶炼的总时间为60min。
②LF精炼：与实施例5的步骤②相同。
③VD真空处理：与实施例5的步骤③相同。
④连铸保护浇铸：与实施例5的步骤④相同。
本对比例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.1259%；Si：0.3025%；S：0.0028%；P：0.0061%；V：6.9348%；Mn：0.4454%；Mo：2.8314%；Cr：2.0465%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为48ppm，抗弯强度为1011MPa。
对比实验分析：对比例5相较于实施例5，在EAF电弧炉冶炼工序，没有采用根据耗氧量判断是否喷吹碳粉的工艺方式，造成喷入的碳粉不能够迅速溶解进入钢液发生碳氧反应，同时造渣料一次性全部加入，石灰熔化速度降低，从而导致泡沫渣形成缓慢，冶炼过程钢液面处于裸露状态，钢液吸氮严重，最终产品的氮含量增加明显，抗弯强度降低。
实施例6
本实施例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行冶炼（即EAF电弧炉冶炼），所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为34%；在装料完毕后，通过在炉盖处设置的吹氩口向炉内吹入氩气，吹氩时间控制在3min，吹氩流量为123NL/min，以保证冶炼过程炉内处于惰性气体气氛，并利用氩封措施将炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔等进行密封，炉盖和LF精炼炉的钢包连接处夹入耐火纤维，极大降低了冶炼过程的吸气现象；EAF电弧炉设置2支炉壁侧氧枪和1支炉门水冷氧枪，其中一支炉壁侧氧枪流量为1700Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪流量为1200Nm3/h，炉门水冷氧枪流量为5500Nm3/h。在冶炼过程中耗氧量达到25Nm3/t时，利用炉壁侧氧枪喷吹无烟碳粉，无烟碳粉配入量（即加入量）为34kg/t；造渣料分两部分加入，第一部分造渣料包含石灰和萤石，第一部分造渣料在冶炼开始后的第23min加入，石灰加入量19kg/t，萤石加入量2.1kg/t；第二部分造渣料包含石灰和萤石，第二部分造渣料在冶炼开始后的第40min加入，石灰加入量30kg/t，萤石加入量3.2kg/t；出钢温度控制在1642℃，在将EAF冶炼钢液出钢3/4时，往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂进行脱氧，硅铁脱氧剂加入量为12kg/t；EAF电弧炉冶炼的总时间为60min。
②LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，通过吹氩管道向炉内吹入氩气以形成正压和保护气氛，防止钢液吸氮；提前在LF精炼炉内加入精炼渣和合金料进行预熔，预熔的温度为1400℃，预熔时间为10min；精炼渣成分：CaO，60%；Al2O3，21%；SiO2，11.5%；MgO，12%；MnO，0.91%；TFe，0.88%；余量为杂质，碱度（CaO与SiO2的质量比值）5.2，精炼渣加入量为30kg/t，预熔加入的合金料为35kg/t；LF精炼开始后，通过吹氩管道向炉内吹入氩气，流量为70NL/min；LF精炼开始后的第2min，加入无烟碳粉，配入量为3.5kg/t；LF精炼开始后的第7min开始底吹氩，吹氩流量为101NL/min；LF精炼开始后的第9min进行微合金化调整钢液成分，微合金化加入的合金料为3.1kg/t；LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作，扒除还原渣总质量的56%；LF精炼的总时间为120min；本实施例采用的所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%。
③VD真空处理：VD真空处理的真空度61Pa，处理时间控制在38min；在VD炉达到真空度之前进行底吹小流量氩气弱搅拌，流量为17NL/min；VD炉达到真空度保持时间时采用底吹大流量氩气强搅拌，流量442NL/min；在破空前6min降低吹氩流量至23NL/min进行软吹，防止在破空后钢液面裸露吸氮。
④连铸保护浇铸：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护裸露钢液面，浇铸中间包至结晶器钢流加整体式浸入式水口氩封保护浇铸，并保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面。
本实施例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：0.0946%；Si：0.3198%；S：0.0039%；P：0.0078%；V：7.5419%；Mn：0.3341%；Mo：1.8790%；Cr：2.4591%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本实施例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为12ppm，抗弯强度为1740MPa。
对比例6
本对比例中，具体操作流程为：
①EAF电弧炉冶炼：与实施例6的步骤①相同。
②LF精炼：与实施例6的步骤②相同。
③VD真空处理：与实施例6的步骤③相同。
④连铸保护浇铸：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护裸露钢液面，浇铸中间包至结晶器钢流加整体式浸入式水口氩封保护浇铸。
本对比例得到的高合金、高钒钢的成分为：C：1048%；Si：0.3079%；S：0.0036%；P：0.0083%；V：7.6845%；Mn：0.3564%；Mo：1.8885%；Cr：2.3998%；余量为Fe和不可避免的杂质。
本对比例获得的高合金、高钒钢产品中的氮含量为23ppm，抗弯强度为1341MPa。
对比实验分析：对比例6相较于实施例6，在连铸浇铸工序没有采用保护浇铸（即没有保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面），由于钢流在浇铸过程速度较快，表面压强较小，导致钢流在浇铸过程中吸氮严重，最终产品的氮含量增加，抗弯强度降低。
本发明的主要技术点：
1、通过炉内吹氩形成钢液的保护气氛和密封措施，可以有效降低在冶炼过程中大气中的氮气由于电弧电离和溶解方式进入钢液；根据钢液耗氧量判断是否吹碳和造渣料分两部分加入的方式，可以加快炉内泡沫渣的形成，对钢液起到保护作用，极大提高了冶炼过程钢液脱氮效率。
2、在LF精炼工序，在炉盖侧面安装吹氩管道向炉内吹入氩气，保持炉内正压和保护气氛，防止漏气点吸气。同时在炉内进行低氮高碱度精炼渣和合金料的预熔，可以有效降低因钢液中合金元素急剧增加造成的钢液吸氮，增强精炼过程钢液脱氮效果，并加快造渣过程；精炼结束后进行还原渣扒渣操作，防止后续VD真空处理过程中渣金反应剧烈，降低后续VD真空处理工序钢液合金成分波动，保证钢液中合金成分在生产要求区间范围内。
3、在VD真空处理工序，采用的分段底吹氩搅拌钢液方式，最大限度的发挥了VD真空脱气功能，钢液脱氮效率较高，提高了真空脱氮效率。
4、在连铸保护浇铸工序，采用的是氩封保护浇铸、整体式浸入式水口氩封保护浇铸和结晶器黑液面操作，可以有效降低浇铸过程的钢液吸氮。
本发明通过上述各工序技术要点的改进措施，使得高合金、高钒钢中氮含量可以得到有效降低，同时其合金成分也可以控制在生产要求区间范围内。本发明在上述主要技术点的共同作用下，才保证获得了一种氮含量不大于20ppm、抗弯强度高达1620~1840MPa的高合金、高钒钢，本发明发现任意条件的缺失，都会使得最终产品中的氮含量增大，抗弯强度降低，无法获得氮含量低、抗弯强度高的高品质高合金、高钒钢。
本发明未详细说明部分为本领域技术人员公知技术。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种高合金、高钒钢的降氮方法，所述方法采用电炉炼钢工艺进行，所述电炉炼钢工艺依次包括EAF电弧炉冶炼、LF精炼、VD真空处理和连铸保护浇铸，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
（1）EAF电弧炉冶炼：采用包含废钢和铁水的冶炼炉料进行EAF电弧炉冶炼，得到EAF冶炼钢液；其中，在EAF电弧炉冶炼开始时，在EAF电弧炉的炉盖上设置吹氩口往EAF电弧炉内吹入氩气，吹氩流量为90~140NL/min，吹氩时间为2~3min；在EAF电弧炉冶炼开始的第20~30min往所述冶炼炉料中加入第一部分造渣料，在EAF电弧炉冶炼开始的第40~45min往所述冶炼炉料中加入第二部分造渣料以在所述EAF电弧炉内形成炉渣层；在EAF电弧炉冶炼过程中，当耗氧量达到20~30Nm3/t时，利用EAF电弧炉的炉壁侧氧枪喷吹氧气作为无烟碳粉的载气以将无烟碳粉吹入所述炉渣层内形成泡沫渣；所述第一部分造渣料包含石灰和萤石，所述石灰的加入量为15~20kg/t，所述萤石的加入量为1.1~2.5kg/t；所述第二部分造渣料包含石灰和萤石，所述石灰的加入量为25~35kg/t，所述萤石的加入量为2.0~3.6kg/t；所述EAF电弧炉设置有2支用于喷吹氧气的炉壁侧氧枪和1支用于喷吹氧气的炉门水冷氧枪；在EAF电弧冶炼过程中，一支炉壁侧氧枪喷吹氧气的流量为1500~1800Nm3/h，另一支炉壁侧氧枪喷吹氧气的流量为1000~1400Nm3/h，炉门水冷氧枪喷吹氧气的流量为5000~6000Nm3/h；
（2）LF精炼：采用炉盖侧面处安装有吹氩管道的LF精炼炉，预先在LF精炼炉的钢包内加入精炼渣和合金料进行预熔，然后将所述EAF冶炼钢液出钢至LF精炼炉的钢包内；在所述EAF冶炼钢液出钢的过程中，往所述EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂，在将所述EAF冶炼钢液全部出钢至LF精炼炉的钢包中后进行LF精炼，得到精炼钢液；在LF精炼开始后，通过所述吹氩管道向LF精炼炉内吹入氩气，通过所述吹氩管道向LF精炼炉内吹入氩气的流量为60~80NL/min；在LF精炼开始后的第2~3min，加入无烟碳粉，在LF精炼开始后的第4~7min开始往LF精炼炉的钢包内底吹氩气，在LF精炼开始后的第8~11min加入合金料进行微合金化；在LF精炼结束后进行还原渣扒渣操作；其中，所述精炼渣包含以质量百分比计的组分为：CaO，50~60%；Al2O3，20~28%；SiO2，8~15%；MgO，10~18%；MnO，0.8~1.2%；TFe，0.5~1.0%；余量为杂质；并且，在所述精炼渣中，CaO与SiO2的质量比值为5~8；所述合金料由以质量百分含量计的如下组分组成：钒铁合金63%、铬铁合金16%、钼铁合金15%和锰铁合金6%；
（3）VD真空处理：将所述精炼钢液在VD炉内的真空度不大于65Pa的条件下进行VD真空处理30~40min，得到待浇铸钢液；在VD炉达到真空度不大于65Pa的条件之前对所述精炼钢液进行底吹小流量氩气弱搅拌，在弱搅拌时，底吹氩气的流量为15~20NL/min；在VD炉达到真空度不大于65Pa的条件时对所述精炼钢液进行底吹大流量氩气强搅拌，在强搅拌时，底吹氩气的流量为400~450NL/min，在VD炉破空前4~6min，将底吹氩气的流量降至20~25NL/min进行软吹；
（4）连铸保护浇铸：采用如下方式将所述待浇铸钢液进行浇铸，得到高合金、高钒钢：在连铸大包至浇铸中间包采用长水口氩封保护，浇铸中间包加覆盖剂保护，浇铸中间包至结晶器加浸入式水口氩封保护，以及保证结晶器中的钢液液面在浇铸过程中为黑色液面，以降低得到的高合金、高钒钢中的氮含量；得到的所述高合金、高钒钢的氮含量不大于20ppm，抗弯强度为1620~1840MPa。
2.根据权利要求1所述的降氮方法，其特征在于：
所述冶炼炉料中铁水的质量百分含量为30~40%；和/或
在EAF电弧炉冶炼开始时，还利用氩封措施将EAF电弧炉的炉盖上的电极孔、合金料添加孔和测温取样孔进行密封，并在EAF电弧炉的炉盖与LF精炼炉的钢包的连接处夹设耐火纤维。
3.根据权利要求1所述的降氮方法，其特征在于，在步骤（1）中：
无烟碳粉的吹入量为25~35kg/t。
4.根据权利要求1所述的降氮方法，其特征在于，在步骤（2）中：
精炼渣的加入量为25~35kg/t；
预熔加入的合金料为30~40kg/t；
无烟碳粉的加入量为2~4kg/t；和/或
微合金化加入的合金料为2.5~3.5kg/t。
5.根据权利要求1所述的降氮方法，其特征在于，在步骤（2）中：
底吹氩气的流量为90~120NL/min；和/或
进行还原渣扒渣操作时，扒除还原渣的总质量的40~60%。
6.根据权利要求1所述的降氮方法，其特征在于：
在将所述EAF冶炼钢液的总质量的1/2~3/4出钢至LF精炼炉的钢包中后往未完成出钢的EAF冶炼钢液中加入硅铁脱氧剂，所述硅铁脱氧剂的加入量为8~16kg/t；和/或
所述EAF冶炼钢液的出钢温度为1620~1650℃。
7.根据权利要求1所述的降氮方法，其特征在于：
得到的所述高合金、高钒钢包含以质量百分比计的组分为：C：0.050~0.150%；Si：0.250~0.420%；S≤0.005%；P≤0.010%；V：5.20~8.50%；Mn：0.230~0.550%；Mo：1.50~2.80%；Cr：1.30~2.50%；余量为Fe和不可避免的杂质。
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