CN114686638A

CN114686638A - 一种控制冶炼过程中n含量的方法

Info

Publication number: CN114686638A
Application number: CN202210381467.XA
Authority: CN
Inventors: 贾攀; 聂真来; 孟会涛; 高永鹏; 刘立勇; 孙韬; 李云飞
Original assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Nanjing Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2022-04-12
Filing date: 2022-04-12
Publication date: 2022-07-01

Abstract

本发明公开一种控制冶炼过程中N含量的方法，属于冶金技术领域，该方法从转炉吹炼、出钢过程控制；精炼埋弧加热、底吹控制；连铸保护浇铸等容易造成增氮环节进行控制，优化转炉吹炼工艺，改善炉后底吹效果，LF渣料前移，精炼埋弧加热、底吹控制，制定钢包下水口及钢包沿积渣清理标准，连铸严格执行保护浇注等措施，大大加强了对钢水中N含量的控制，有效降低了钢水中的N杂质，降低了炼钢终点N含量，从而减少了钢水N成分超标造成的坯料改判以及钢板性能改判的损失，为生产低磷、低硫等高合金，高附加值品种钢提供良好的技术保障，提高了生产效益。

Description

一种控制冶炼过程中N含量的方法

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及控制冶炼过程中元素含量的方法。

背景技术

随着钢铁行业的高速发展，对钢材深冲性、高强度、高温塑性的要求越来越高。氮作为钢中的元素之一，大多数情况下是作为杂质元素存在的，严重影响钢的高温强度和高温塑性，降低钢的深冲性能。冶炼具有高深冲性、高强度等高附加值产品，必须降低钢中的氮含量。减少氮在钢水中的危害程度，才能保证钢材的深冲性能，减少时效性，消除屈服点延伸现象，使钢材表面光洁，成材率高。

随着我国在钢铁技术发展迅速，钢厂的生产、工作效率都在不断提升，安全、高效的除杂方法已成为钢厂的重要发展趋势和追逐目标。钢厂中低磷钢种较多，转炉吹炼终点温度控制较低，炉后钢包底吹效果较差；出钢过程加入大量合金、渣料，容易导致钢水到LF时温度较低，合金化效果不好，钢包顶渣结壳等问题；同时铁水硫磺不稳定且脱硫采用喷粉脱硫工艺，脱硫效率相对较低，LF脱硫率高达80％左右，LF炉需深脱硫，精炼过程需要长时间下电极升温，又要大氩气搅拌；这两方面操作控制不好均容易引起LF炉处理过程增N，严重时可直接导致N成分超内控改判或轧制钢板性能不稳定。

发明内容

为了稳定控制钢水中N含量，技术人员和现场操作人员通过生产过程跟踪，取样分析，过程数据统计等手段找出增N的主要环节，以计算分析为基础，根据各环节控制难点不同，优化转炉吹炼工艺，改善炉后底吹效果，LF渣料前移，精炼埋弧加热、底吹控制，制定钢包下水口及钢包沿积渣清理标准，连铸严格执行保护浇注等措施，不断摸索，反复试验，提出一种控制冶炼过程中N含量的方法。

本发明具体采用如下技术方案：

(一)转炉吹炼、出钢过程控制，包括：

出钢前1min提前进行吹氩，驱除钢包内的空气，避免空气与钢水充分接触造成增氮；出钢末期，底吹氩气量关小进行软吹，以不裸露钢水液面为准；提高操作技能减少补吹次数，避免补吹过程中钢液在火点区的吸氮；

通过强化转炉底吹系统，LF部分渣料前移至出钢过程加入，保证精炼初期钢渣流动性和渣层厚度，避免精炼前期渣温低、结壳，埋弧不好导致钢水的增氮；

加强出钢口维护，确保出钢过程钢水不散流，在规定的时间内出完钢，减少钢水与空气接触造成的吸氮；

(二)精炼过程控制，包括：

钢水到LF炉处理工位后，控制钢包底吹初始流量为50-100NL/min；

LF炉内微正压控制：钢水精炼过程中，通过调节除尘风机挡板的斜度或风机转速，确保电极孔处有微量烟溢出，保证LF炉内微正压；

钢水到工作位将炉盖盖好后，钢包底吹流量150-200NL/min，每炉钢水熔化阶段选用小电压140V供电，短弧冶炼；调节电极电压至140V、电流至40kA，下电极化渣，1-2分钟电弧稳定后提电极，钢包底吹流量调整为50ML/min，测温并观察炉内底吹实际效果，根据化渣情况判断是否加入石灰；调整钢包底吹流量为150-200NL/min；根据测量温度及生产节奏确定升温时间和升温级数，调节电极电压至150V、电流至52KA；根据CAS样及初渣颜色加入30-40kg铝丝并喂入适当Al线；4-6分钟后测温、取样、取渣样；

化渣阶段底吹流量保持150-250NL/min，尽可能缩小钢水裸露面积，并通过调整底吹流量减少钢水裸露时间；底吹正常情况下禁止旁通，冶炼中期底吹开度不超过400NL/min；

RH钙处理前严禁旁通破渣；开大氩气破渣，氩气流量200NL/min，钙线喂进钢水内后立即调小氩气破渣，氩气流量50NL/min，静搅时钢水保持软吹氩状态，严禁裸漏；在抽真空过程仔细观察提升气体，防止氩气切换成氮气；

根据转炉过来钢水初渣情况，及时调整炉渣流动性和渣层厚度；第一批渣料：加石灰200kg-400kg，尽量不加萤石，靠铝丝对渣脱氧改善流动性；第二批渣料：根据实际炉渣情况及脱硫需要补加石灰或萤石，适当增加渣量，保证渣层厚度在20-30cm；

在未形成良好的渣况前，禁止加入大批量合金，防止加合金过程中溅开渣面，使钢水与电弧区气体接触；

制定钢包下水口处理标准，要求下水口干净无残渣，保证与长水口密封效果；及时处理钢包包口残渣，保证LF炉盖和钢包包沿的密封，减少冶炼过程钢水裸露造成的吸氮；

(三)连铸保护浇注控制，包括：

保证大包垂直浇铸，提前5min落正大包；

浇铸前检查机械手管线漏气性及保护套管透气性；

浇铸过程中保护套管垂直套正，氩气流量设定至正常值50NL/min；

大包更换时保护套管内残渣及时快速清理干净，中包吨位不低于30吨大包开浇；

首炉开浇前中包停止烘烤即开始中包充氩，至开浇后第一轮覆盖剂添加结束停止充氩；

正常生产过程中覆盖剂添加需保证钢水不裸露，每包浇铸后期更换大包前5min禁止添加覆盖剂。

本发明有益效果：

本发明的控制冶炼过程中N含量的方法，从转炉吹炼、出钢过程控制；精炼埋弧加热、底吹控制；连铸保护浇铸等容易造成增氮环节进行控制，优化转炉吹炼工艺，改善炉后底吹效果，LF渣料前移，精炼埋弧加热、底吹控制，制定钢包下水口及钢包沿积渣清理标准，连铸严格执行保护浇注等措施，大大加强了对钢水中N含量的控制，有效降低了钢水中的N杂质，降低了炼钢终点N含量，从而减少了钢水N成分超标造成的坯料改判以及钢板性能改判的损失，为生产低磷、低硫等高合金，高附加值品种钢提供良好的技术保障，提高了生产效益。

附图说明

图1是采用实施一的方法与现有方法实现N含量控制的结果对比图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明技术方案做进一步详细说明。

实施例一

本实施例提供一种控制冶炼过程中N含量的方法，通过优化转炉吹炼工艺，改善炉后底吹效果，LF渣料前移，精炼埋弧加热、底吹控制，制定钢包下水口及钢包沿积渣清理标准，连铸严格执行保护浇注等措施，有效降低钢水N含量，包括：

(1)转炉吹炼、出钢过程控：

(1.1)出钢前1min提前进行吹氩，驱除钢包内的空气，避免与钢水充分接触造成增氮；出钢末期，底吹氩气量关小进行软吹，以不裸露钢水液面为准；提高操作技能减少补吹次数，避免补吹过程中钢液在火点区的吸氮；

(1.2)通过强化转炉底吹系统，LF部分渣料前移至出钢过程加入，保证精炼初期钢渣流动性和渣层厚度，避免精炼前期渣温低、结壳，埋弧不好导致钢水的增氮；

(1.3)加强出钢口维护，确保出钢过程钢水不散流，在规定的时间内出完钢，减少钢水与空气接触造成的吸氮。

(2)精炼过程控制：

(2.1)钢水到LF炉处理工位后，观察钢水化渣情况，在停靠位，钢包底吹流量控制初始为50-100NL/min。钢包底吹初始流量设置为50NL/min，2分钟后如果氩气流量达不到50NL/min，将钢包底吹流量调大为100NL/min，再过2分钟后如果不能满足氩气流量≥300NL/min，尽快到达工作位破渣后测温，停靠位禁止旁通破渣，禁止钢水裸露。

(2.2)LF微正压操作：在钢水精炼过程中，通过调节除尘风机挡板的斜度或风机转速，确保电极孔处有微量烟溢出，保证炉内微正压。观察门和喂丝小炉门及时关闭，不能长时间打开。

(2.3)处理前期：钢水到工作位将炉盖盖好后，钢包底吹流量控制为150-200NL/min,底吹不好时可打旁通将渣子通开。由于初期渣况差，此时长弧操作无法正常埋弧，电弧大量解离炉内气体，导致钢水的吸N。因此，要求每炉钢水熔化阶段选用小电压140V(10档电压)供电，短弧冶炼。调节电极电压至140V(10档电压)、电流至40kA(6档电流)，下电极化渣，1-2分钟电弧稳定后,提电极，底吹流量调整为50ML/min，测温并观察炉内底吹实际效果，根据化渣情况判断是否加入石灰；调整钢包底吹流量确保实际效果为150-200NL/min；根据测量温度及生产节奏确定升温时间和升温级数，调节电极电压至150V(2档电压)、电流至52KA(6档电流)；根据CAS样及初渣颜色加入30-40kg铝丝并喂入适当Al线；4-6分钟后测温、取样、取渣样。具体工艺参数如表1所示：

表1LF供电标准

(2.4)LF底吹控制：LF精炼炉冶炼初期渣层稀薄，底吹流量设置过大，很容易导致钢水大面积裸露，因此在化渣阶段底吹流量保持在150-250NL/min，尽可能缩小钢水裸露面积，并通过调整底吹流量减少钢水裸露时间；底吹正常情况下禁止旁通，冶炼中期底吹开度不超过400NL/min；根据现场试验统计，渣层厚度20-30公分透气正常的钢包，静搅时底吹流量≤50NL/min，以20-40NL/min较佳；对于钢包底吹效果不佳的情况，精炼静搅过程炉长多观察钢包渣面波动情况调节钢包底吹流量，要求渣面微动且钢水不裸露。本实施例各阶段钢包底吹控制标准如表2所示：

表2LF各阶段底吹控制标准

注：LF静搅时钢水保持软吹氩状态，严禁裸漏；两条线氩气流量都超过300NL/min且压力正常情况下，禁止打旁通。

(2.5)RH底吹及提升气体控制：RH钙处理前严禁旁通破渣。开大氩气破渣，钙线喂进钢水内后立即调小氩气，静搅时钢水保持软吹氩状态，严禁裸漏。在抽真空过程仔细观察提升气体，防止氩气切换成氮气。

(2.6)渣量控制：根据转炉过来钢水初渣情况，及时调整炉渣流动性和渣层厚度；第一批渣料：石灰200kg-400kg，尽量不加萤石，靠铝丝对渣脱氧改善流动性；第二批渣料：根据实际炉渣情况及脱硫需要补加石灰或萤石，适当增加渣量，保证渣层厚度在20-30cm。注意冶炼初期要快速化渣造渣，尽量缩短还原时间，迅速形成厚度20-30公分的还原渣，对钢水起到很好的保护作用。

(2.7)合金化控制：在未形成良好的渣况前，禁止加入大批量合金(如钼铁、铬铁、钒铁、铌铁等)，防止加合金过程中溅开渣面，使钢水与电弧区气体接触。

(2.8)制定钢包下水口处理标准，要求下水口干净无残渣保证与长水口密封效果；及时处理钢包包口残渣，保证LF炉盖和钢包包沿的密封，减少冶炼过程钢水裸露造成的吸氮。

(3)连铸保护浇注控制：

(3.1)保证大包垂直浇铸，提前落正大包；

(3.2)浇铸前检查机械手管线漏气性及保护套管透气性；

(3.3)浇铸过程中保护套管垂直套正，氩气压力、流量设定至正常值；

(3.4)大包更换时保护套管内残渣及时快速清理干净，中包吨位不低于30吨大包开浇；

(3.5)首炉开浇前中包停止烘烤即开始中包充氩，至开浇后第一轮覆盖剂添加结束停止充氩；

(3.6)正常生产过程中覆盖剂添加需保证钢水不裸露，每包浇铸后期更换大包前5min禁止添加覆盖剂；

(3.7)连铸增“N”进行原因分析，并完善浇注过程“N”超标预案，及时改进，保证保护浇注效果；

(3.8)建立气体含量日常抽查及指标分析制度，异常情况及时处置，避免批量气体含量超标事故发生。

如图1所示，采用上述实施例的控制冶炼过程中N含量的方法，较改进前有效降低了钢水终点N含量，实现了控制终点氮含量平均36.36ppm，较改进前炼钢终点氮含量平均39.91ppm降低3.55ppm；≤40ppm比例75.48％较改进前59.50％提高近16个百分点，经济效益达到269.28万元。

Claims

1.一种控制冶炼过程中N含量的方法，其特征在于包括如下步骤：

（一）转炉吹炼、出钢过程控制，包括：

（二）精炼过程控制，包括：

钢水到工作位将炉盖盖好后，钢包底吹流量150-200NL/min，每炉钢水熔化阶段选用小电压140V供电，短弧冶炼；调节电极电压至140V、电流至40kA，下电极化渣，1-2分钟电弧稳定后提电极，钢包底吹流量调整为50ML/min，测温并观察炉内底吹实际效果，根据化渣情况判断是否加入石灰；调整钢包底吹流量为150-200NL/min；根据测量温度及生产节奏确定升温时间和升温级数，调节电极电压至150V、电流至52KA；根据CAS样及初渣颜色加入30-40kg铝丝并喂入适当Al线； 4-6分钟后测温、取样、取渣样；

化渣阶段底吹流量保持150-250NL/min，尽可能缩小钢水裸露面积，并通过调整底吹流量减少钢水裸露时间；底吹正常情况下禁止旁通，冶炼中期底吹开度不超过400 NL/min；

（三）连铸保护浇注控制，包括：

保证大包垂直浇铸，提前5min落正大包；

浇铸前检查机械手管线漏气性及保护套管透气性；

2.如权利要求1所述的控制冶炼过程中N含量的方法，其特征在于钢水到LF炉处理工位后，钢包底吹初始流量设置为50NL/min，2分钟后如果氩气流量达不到50NL/min，将钢包底吹流量调大为100NL/min，再过2分钟后如果不能满足氩气流量≥300NL/min，尽快到达工作位破渣后测温，停靠位禁止旁通破渣，禁止钢水裸露。

3.如权利要求1所述的控制冶炼过程中N含量的方法，其特征在于渣层厚度20-30公分的钢包，静搅时底吹流量≤50NL/min。

4.如权利要求1所述的控制冶炼过程中N含量的方法，其特征在于冶炼初期快速化渣造渣，尽量缩短还原时间，迅速形成厚度20-30公分的还原渣。

5.如权利要求1所述的控制冶炼过程中N含量的方法，其特征在于对气体含量进行日常抽查及指标分析，异常情况及时处置，避免批量气体含量超标事故发生。