CN114686750A - 一种精准控制含钒钢种氮含量的生产方法 - Google Patents

一种精准控制含钒钢种氮含量的生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，包括转炉、精炼、连铸工序；转炉工序中，根据转炉出钢碳含量不同，制定不同的脱氧剂加入标准；精炼工序中，固定精炼渣加入种类及数量，根据生产钢种是否配加硅锰球，采用不同的顶渣加入方式，顶渣加入量根据现场实际情况适当微调；精炼工序底吹控制采用氮氩切换方式，根据钢中氮含量控制目标不同，氮氩切换时间按4‑12分钟进行设定。通过合理控制转炉出钢脱氧工艺、精炼造渣工艺以及精炼底吹工艺，充分利用氮的固溶强化、细晶强化以及钒的析出强化作用，显著提高了钒钢的强化效果，在含钒钢中，大幅度减少了贵金属消耗，达到节约合金含量、降低成本的目的。

Description

一种精准控制含钒钢种氮含量的生产方法
技术领域
本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种精准控制含钒钢种氮含量的生产方法。
背景技术
2018年新国标《钢筋混凝土用钢第2部分：热轧带肋钢筋》实施以来，对于螺纹钢HRB400E的金相组织进行了严格要求：边部与心部硬度差≤40HV。因此，为了适应新国标的严格要求，大部分螺纹钢生产企业采用热轧工艺，同时采用微合金化生产，钢中添加V、Nb、Ti等合金元素，尤以含钒钢生产占比最高。钒是一种贵金属资源，钒的加入使钢筋的成本提高。在满足钢筋性能要求的前提下，应尽可能减少钒的加入量，达到节约钒资源和减少合金成本的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，通过采用合理的脱氧制度、钢包底吹工艺、精炼氮氩切换工艺，实现氮含量的稳定控制，相同轧制工艺条件下，降低钢中钒元素添加量。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，包括转炉、精炼、连铸工序；
所述转炉工序中，根据转炉出钢碳含量不同，制定不同的脱氧剂加入标准；
所述精炼工序中，固定精炼渣加入种类及数量，根据生产钢种是否配加硅锰球，采用不同的顶渣加入方式，顶渣加入量根据现场实际情况适当微调；精炼工序底吹控制采用氮氩切换方式，根据钢中氮含量控制目标不同，氮氩切换时间按4-12分钟进行设定。
具体地，所述转炉工序中，转炉出钢过程钢包底吹采用底吹氮气模式，吹氮时间根据出钢过程中出钢量进行判断，挡渣前关闭底吹氮气阀门，出钢过程控制吹氮时间2-3min。
具体地，所述精炼工序中，生产钢种配加硅锰球，顶渣加入方式为：转炉每炉400kg+精炼300kg；生产钢种不加硅锰球，顶渣加入方式为：转炉每炉400kg+精炼200kg。
具体地，所述精炼工序中，底吹控制如下：精炼炉底吹流量设定采用四种底吹控制模式：软吹模式，流量设定50L/min；中吹模式，流量设定260L/min；强吹模式，流量设定800L/min；旁吹模式，压力1.2-1.6MPa，流量最大。
具体地，所述精炼工序中，底吹控制如下：精炼进站等待以及出钢前采用软吹模式，精炼通电过程采用中吹模式，精炼过程添加合金增碳剂、调整钢水化学成分采用强吹模式，出现钢包底吹不透或透气性差时采用旁吹模式。
具体地，根据含钒钢种钒含量的不同，选择相应的底吹控制工艺，能够稳定控制氮含量波动范围在40ppm以内。
氮能促进含钒钢中碳氮化钒的析出，产生强烈的析出强化。当钢中的氮含量比较低时，加入钢中的微合金化元素钒绝大部分以固溶形式存在于钢中，不能充分发挥钒的析出强化作用，没有达到钢中添加钒的预期目的，在某种意义上说是一种潜在的浪费。当适当增加钢中的氮含量时，可使加入钢中的微合金化元素钒绝大部分以碳氮化钒的形式析出，将钢中的固溶钒转化为析出钒，充分发挥了钒的析出强化作用，不但显著提高了含钒钢的强度，而且也明显细化了钢的铁素体晶粒，改善了含钒钢的综合性能，因此在含钒钢中，传统的有害杂质元素氮就转变成了有利的最经济的合金元素了。
本发明通过大量生产试验，最终确定了合理的转炉脱氧制度、精炼造渣以及精炼底吹等关键工艺参数。
本发明具有以下有益效果：与现有技术相比，本发明充分发挥氮在含钒钢中的优势，通过合理控制转炉出钢脱氧工艺、精炼造渣工艺以及精炼底吹工艺，充分利用氮的固溶强化、细晶强化以及钒的析出强化作用，显著提高了钒钢的强化效果，在含钒钢中，传统的有害杂质元素氮就转变成有利的最经济的合金元素，大幅度减少了贵金属消耗，达到节约合金含量、降低成本的目的，属于绿色可持续型创新生产工艺。
本发明的方法应用于HRB400E含钒钢筋生产后，相同轧制工艺条件下，在降低合金加入量、降低成本的同时又可以保证钢材质量达到新国标要求，提高了企业效益，节约了社会合金资源，满足国民经济迅速发展需求，为钒氮合金化技术的应用开拓出一种新思路。
附图说明
图1是本发明实施例1中HRB400E典型含钒(V:0.020-0.040％)钢中氮含量波动图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
一种精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，包括转炉、精炼、连铸工序；
所述转炉工序中，根据转炉出钢碳含量不同，制定不同的脱氧剂加入标准；
所述精炼工序中，固定精炼渣加入种类及数量，根据生产钢种是否配加硅锰球，采用不同的顶渣加入方式，顶渣加入量根据现场实际情况适当微调；精炼工序底吹控制采用氮氩切换方式，根据钢中氮含量控制目标不同，氮氩切换时间按4-12分钟进行设定。
具体地，所述转炉工序中，转炉出钢过程钢包底吹采用底吹氮气模式，吹氮时间根据出钢过程中出钢量进行判断，挡渣前关闭底吹氮气阀门，出钢过程控制吹氮时间2-3min。
具体地，所述精炼工序中，生产钢种配加硅锰球，顶渣加入方式为：转炉每炉400kg+精炼300kg；生产钢种不加硅锰球，顶渣加入方式为：转炉每炉400kg+精炼200kg。
具体地，所述精炼工序中，底吹控制如下：精炼炉底吹流量设定采用四种底吹控制模式：软吹模式，流量设定50L/min；中吹模式，流量设定260L/min；强吹模式，流量设定800L/min；旁吹模式，压力1.2-1.6MPa，流量最大。
具体地，所述精炼工序中，底吹控制如下：精炼进站等待以及出钢前采用软吹模式，精炼通电过程采用中吹模式，精炼过程添加合金增碳剂、调整钢水化学成分采用强吹模式，出现钢包底吹不透或透气性差时采用旁吹模式。
具体地，根据含钒钢种钒含量的不同，选择相应的底吹控制工艺，能够稳定控制氮含量波动范围在40ppm以内。
实施例1
以HRB400E含钒钢种为例，钢水熔炼成分控制标准为C：0.21-0.25％，Si：0.30-0.60％，Mn：1.1-1.40％，S≤0.035％，P≤0.035％，V 0.020-0.040％。
转炉工序，根据转炉出钢碳含量不同，制定不同的脱氧剂加入标准(见表1)，转炉出钢过程钢包底吹采用底吹氮气模式，吹氮时间根据出钢过程中出钢量进行判断，采用滑板进行挡渣，挡渣前关闭底吹氮气阀门，出钢过程控制吹氮时间2-3min。精炼工序固定精炼渣加入种类及数量，即顶渣加入方式为：转炉每炉400kg+精炼300kg，精炼根据炉渣流动性，加萤石球进行炉渣微调，底吹控制采用氮氩切换方式，根据钢中氮含量控制目标不同，氮氩切换时间按8-12分钟进行设定。精炼底吹控制，精炼进站等待以及出钢前软吹，采用软吹模式，流量设定50L/min；精炼通电过程采用中吹模式，流量设定260L/min；精炼过程添加合金增碳剂、调整钢水化学成分时，一般采用强吹模式，流量设定800L/min；若出现钢包底吹不透或透气性差时，采用旁吹模式，压力1.2-1.6MPa。
表1转炉脱氧剂加入标准
Figure BDA0003579237940000031
Figure BDA0003579237940000041
如图1所示，采用本发明固氮工艺方法后，含钒钢种氮含量控制稳定。
本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，其特征在于，包括转炉、精炼、连铸工序；
所述转炉工序中，根据转炉出钢碳含量不同，制定不同的脱氧剂加入标准；
所述精炼工序中，固定精炼渣加入种类及数量，根据生产钢种是否配加硅锰球，采用不同的顶渣加入方式，顶渣加入量根据现场实际情况适当微调；精炼工序底吹控制采用氮氩切换方式，根据钢中氮含量控制目标不同，氮氩切换时间按4-12分钟进行设定。
2.如权利要求1所述的精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，其特征在于，所述转炉工序中，转炉出钢过程钢包底吹采用底吹氮气模式，吹氮时间根据出钢过程中出钢量进行判断，挡渣前关闭底吹氮气阀门，出钢过程控制吹氮时间2-3min。
3.如权利要求1所述的精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，其特征在于，所述精炼工序中，生产钢种配加硅锰球，顶渣加入方式为：转炉每炉400kg+精炼300kg；生产钢种不加硅锰球，顶渣加入方式为：转炉每炉400kg+精炼200kg。
4.如权利要求1所述的精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，其特征在于，所述精炼工序中，底吹控制如下：精炼炉底吹流量设定采用四种底吹控制模式：软吹模式，流量设定50L/min；中吹模式，流量设定260L/min；强吹模式，流量设定800L/min；旁吹模式，压力1.2-1.6MPa，流量最大。
5.如权利要求4所述的精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，其特征在于，所述精炼工序中，底吹控制如下：精炼进站等待以及出钢前采用软吹模式，精炼通电过程采用中吹模式，精炼过程添加合金增碳剂、调整钢水化学成分采用强吹模式，出现钢包底吹不透或透气性差时采用旁吹模式。
6.如权利要求1所述的精准控制含钒钢种氮含量的生产方法，其特征在于，根据含钒钢种钒含量的不同，选择相应的底吹控制工艺，能够稳定控制氮含量波动范围在40ppm以内。
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