CN114689816A - 一种预测rh增氮量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预测RH增氮量的方法，属于钢铁冶炼技术领域，包括以下步骤：钢水进入RH精炼工序后，提升气体设定为氮气，设定提升气体参数；提升气体参数设定结束之后开始抽真空处理，前期使用极限真空，进行脱碳与合金化处理；脱碳结束后RH退至四级真空泵进行增氮，此时真空度为5‑7KPa；根据钢种氮含量的需求，退泵后循环8‑30min；增氮过程中连续取钢水试样，检测钢水试样中氮含量；分析RH增氮时间与实际氮含量之间的规律，得到可以准确预测钢中氮含量变化的拟合公式，以此指导RH增氮的过程控制，可准确预测RH精炼过程高氮搪瓷钢和中高碳钢中氮含量的变化，满足钢种氮含量控制要求。
Description
技术领域
本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体是一种预测RH增氮量的方法。
背景技术
在钢铁行业，大部分钢种都是要求氮含量较低的，冶炼过程往往是氮含量低水平控制。但是，部分钢种用途不同，某些钢种需要有一定的氮含量，如取向硅钢、搪瓷钢、翅片钢等。在冶炼过程中，特别是在精炼的过程中，需要给钢液增加一定量的氮，以满足要求。
在现有技术中，钢液的增氮方式主要有两种：一种是添加固态含氮合金，在炼钢过程精炼后期向液态钢液加入固态含氮合金，含氮合金中的氮元素被钢液吸收，而使钢液达到一定的氮含量；该增氮方式的不足之处在于：冶炼成本高，且钢的氮吸收稳定性差，易导致钢液中的氮含量波动大，甚至氮的成分超出标准范围。另一种方式是向钢液中吹入氮气，氮气中的部分氮元素被钢液吸收，而使钢液达到一定的氮含量
RH真空精炼炉本身具有脱H、脱N的作用，当将RH环流气体从氩气改为氮气时，通过控制真空度和处理时间，RH真空处理可以达到增氮的目的。影响RH增氮的主要因素是钢液中初始氮含量、环流氮气流量、RH真空度、增氮时间和钢液成分。当前一般靠经验控制RH的增氮量，不同炉次钢水中氮含量的差异能达到20ppm以上。但是诸多钢种要求精确控制氮含量，一般要求±10ppm以内，因此，存在因为氮含量不符合要求导致整炉钢水降级或判废的情况，造成巨大的经济损失。如何精确控制RH增氮量仍是未解决的工艺难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预测RH增氮量的方法，可以预测不同成分和工艺条件下，钢液中氮含量随RH处理时间的变化，用于准确控制钢液中氮含量，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。
根据本发明的一个方面，提供一种预测RH增氮量的方法，包括以下步骤：
1)钢水进入RH精炼工序后，提升气体设定为氮气，设定提升气体参数；
2)提升气体参数设定结束之后开始抽真空处理，前期使用极限真空，进行脱碳与合金化处理；
3)脱碳结束后RH退至四级真空泵进行增氮，此时真空度为5-7KPa；根据钢种氮含量的需求，退泵后循环8-30min；
4)增氮过程中连续取钢水试样，检测钢水试样中氮含量；
5)分析RH增氮时间与实际氮含量之间的规律，得到可以准确预测钢中氮含量变化的拟合公式。
可选地，所述提升气体参数为：氮气压力控制范围0.4-0.6MPa，流量控制范围150-250L/min。
可选地，所述极限真空的真空度≤133Pa。
可选地，预测搪瓷钢中氮含量变化的拟合公式为：y＝-0.226x2+9.429x+31.21，y为含氮量，x为退泵时间。
可选地，RH出站的搪瓷钢钢水通过拟合公式得出的理论值与实际测量值的误差为2.56％-3.22％。
可选地，预测中高碳钢中氮含量变化的拟合公式为：y＝2.4092x+71.329，y为含氮量，x为退泵时间。
可选地，RH出站的中高碳钢钢水通过拟合公式得出的理论值与实际测量值的误差为1.63％-2.24％。
可选地，所述拟合公式的R2值为0.98。
可选地，使用Leco氧氮分析仪检测钢水试样中氮含量。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
跟踪分析RH真空处理全过程的氮含量变化，在固定的增氮真空度和环流量下，研究RH增氮时间与钢中氮含量的关系，得到可以准确预测钢中氮含量变化的计算方法，以此指导RH增氮的过程控制，可准确预测RH精炼过程高氮搪瓷钢和中高碳钢中氮含量的变化，满足钢种氮含量控制要求。
附图说明
图1是本发明实施例提供的搪瓷钢RH增氮模式下钢中氮含量变化规律图；
图2是本发明实施例提供的搪瓷钢RH增氮时间与钢液中氮含量的关系图；
图3是本发明实施例提供的中高碳钢RH增氮时间与钢液中氮含量的关系图。
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明白，下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。一种预测RH增氮量的方法限制。
另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。
参阅图1-图3，一方面，根据本发明的一个总体技术构思，提供一种预测RH增氮量的方法，包括以下步骤：
1)钢包装载190-220t钢水，进入RH精炼工序后，提升气体直接设定为氮气，氮气压力控制范围0.4～0.6MPa，流量控制范围150～250L/min；
2)提升气体参数设定结束之后开始抽真空处理，前期使用极限真空，真空度≤133Pa，进行脱碳与合金化处理；
3)脱碳结束后RH退至四级真空泵进行增氮，此时真空度约为5～7KPa；根据钢种氮含量的需求，退泵后循环8～30min左右；
4)增氮过程中连续取钢水试样，使用Leco氧氮分析仪检测钢水试样中氮含量；
5)分析RH增氮时间与实际氮含量之间的规律。
使用本方案可以得到不同成分体系下钢液中氮含量的变化规律，解决RH增氮量无法准确预测的难题，使钢液的终点氮含量受控。
(1)使用本方案对高氮搪瓷钢的氮含量变化规律进行分析预测。某种高氮搪瓷钢的主要成分如表1所示。
表1某种超低碳搪瓷钢主要成分要求(％)
高氮搪瓷钢脱碳终点钢液中氮含量相对稳定，在25-30ppm之间。脱碳结束以后，开始退泵增氮，试验炉次退泵的真空度为6900Pa。退泵5min时，钢液中氮含量增加至0.008％左右，退泵5-20min内钢液中氮含量从0.008％增加至0.0130％左右。可知开始退泵时，由于钢液中氮含量较少，增氮速率较快，后期增氮速率趋于平缓，如图1所示。
进一步分析，以RH退泵时刻为起始点，对退泵时间和氮含量进行公式拟合。发现在RH退泵25min内，退泵时间与钢中氮含量的关系基本符合二次项公式，拟合公式的R2值达到0.98，如图2所示。利用此公式可准确预测RH精炼过程高氮搪瓷钢中氮含量的变化。
(2)使用本方案对中高碳钢的氮含量变化规律进行分析预测。某种中高碳钢的成分要求如表2所示。
表2某种中高碳钢的主要成分要求(％)
中高碳钢脱碳终点钢液中氮含量相对稳定，在69-71ppm之间。脱碳结束以后，开始退泵增氮，退泵的真空度为6500Pa。分析发现在RH退泵15min内，退泵时间与钢中氮含量的关系基本符合y＝2.4092x+71.329线性关系公式，拟合公式的R2值达到0.98，如图3所示。利用此公式可准确预测RH精炼过程中高碳钢中氮含量的变化。
实施例1：
高氮搪瓷钢1#炉次，RH进站设定氮气为提升气体，RH提升气体流量为175L/min。开启极限真空，极限真空度达到78Pa。RH脱碳与合金化共计用时13min。此时钢液中氮含量为28ppm。
RH退至四级泵，真空压力减弱到6900Pa，进行钢液增氮。根据钢种需求，增氮时间控制在15min，RH增氮后破空出站，理论上的钢液中氮含量为-0.226*152+9.429*15+31.21＝121.8ppm。实际测量钢液中氮含量为118ppm，误差为3.22％，满足钢种氮含量控制要求。
实施例2：
高氮搪瓷钢2#炉次，RH进站设定氮气为提升气体，RH提升气体流量为175L/min。开启极限真空，极限真空度达到85Pa。RH脱碳与合金化共计用时13min。此时钢液中氮含量为25ppm。
RH退至四级泵，真空压力减弱到6500Pa，进行钢液增氮。根据钢种需求，增氮时间控制在15min，RH增氮后破空出站，理论上的钢液中氮含量为-0.226*152+9.429*15+31.21＝121.8ppm。实际测量钢液中氮含量为125ppm，误差为2.56％，满足钢种氮含量控制要求。
实施例3：
中高碳钢1#炉次，RH进站设定氮气为提升气体，RH提升气体流量为200L/min。开启极限真空，极限真空度达到115Pa。RH脱碳与合金化共计用时16min。此时钢液中氮含量为71ppm。
RH退至四级泵，真空压力减弱到6500Pa，进行钢液增氮。根据钢种需求，增氮时间控制在13min，RH增氮后破空出站，理论上的钢液中氮含量为102.65ppm。实际测量钢液中氮含量为105ppm，误差为2.24％，满足钢种氮含量控制要求。
实施例4：
中高碳钢2#炉次，RH进站设定氮气为提升气体，RH提升气体流量为200L/min。开启极限真空，极限真空度达到98Pa。RH脱碳与合金化共计用时16min。此时钢液中氮含量为70ppm。
RH退至四级泵，真空压力减弱到6700Pa，进行钢液增氮。根据钢种需求，增氮时间控制在13min，RH增氮后破空出站，理论上的钢液中氮含量为102.65ppm。实际测量钢液中氮含量为101ppm，误差为1.63％，满足钢种氮含量控制要求。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种预测RH增氮量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)钢水进入RH精炼工序后，提升气体设定为氮气，设定提升气体参数；
2)提升气体参数设定结束之后开始抽真空处理，前期使用极限真空，进行脱碳与合金化处理；
3)脱碳结束后RH退至四级真空泵进行增氮，此时真空度为5-7KPa；根据钢种氮含量的需求，退泵后循环8-30min；
4)增氮过程中连续取钢水试样，检测钢水试样中氮含量；
5)分析RH增氮时间与实际氮含量之间的规律，得到可以准确预测钢中氮含量变化的拟合公式。
2.根据权利要求1所述的一种预测RH增氮量的方法，其特征在于，所述提升气体参数为：氮气压力控制范围0.4-0.6MPa，流量控制范围150-250L/min。
3.根据权利要求1或2所述的一种预测RH增氮量的方法，其特征在于，所述极限真空的真空度≤133Pa。
4.根据权利要求1所述的一种预测RH增氮量的方法，其特征在于，预测搪瓷钢中氮含量变化的拟合公式为：y＝-0.226x2+9.429x+31.21，y为含氮量，x为退泵时间。
5.根据权利要求4所述的一种预测RH增氮量的方法，其特征在于，RH出站的搪瓷钢钢水通过拟合公式得出的理论值与实际测量值的误差为2.56％-3.22％。
6.根据权利要求1所述的一种预测RH增氮量的方法，其特征在于，预测中高碳钢中氮含量变化的拟合公式为：y＝2.4092x+71.329，y为含氮量，x为退泵时间。
7.根据权利要求6所述的一种预测RH增氮量的方法，其特征在于，RH出站的中高碳钢钢水通过拟合公式得出的理论值与实际测量值的误差为1.63％-2.24％。
8.根据权利要求4或5所述的一种预测RH增氮量的方法，其特征在于，所述拟合公式的R2值为0.98。
9.根据权利要求1所述的一种预测RH增氮量的方法，其特征在于，使用Leco氧氮分析仪检测钢水试样中氮含量。
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