CN114905014B - 一种降低连铸过程中钢液增氮量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金技术领域，具体公开一种降低连铸过程中钢液增氮量的方法。本发明提供的降低连铸过程中钢液增氮量的方法，在开浇前首先采用特殊设定的吹氩管使中间包内的空气排除更彻底；并对大包套管进行密封，避免开浇过程中钢液裸露而发生的钢液吸氮现象；在浇注过程，采用特殊设计的连续灌氩装置对浇注全程进行吹氩保护，使浇注过程始终处于氩气氛围，有效防止钢液被氧化及增氮问题的出现；同时，配合在不同时期加入单渣高碱度覆盖剂的手段，避免钢液裸露，有效隔离空气与钢液接触，还能吸附自钢水中上浮的夹杂物，进一步降低了连铸过程的增氮量，将增氮量控制在2.5ppm以下，有利于提高产品的合格率，具有较高的推广应用价值。
Description
技术领域
本发明涉及冶金技术领域，尤其涉及一种降低连铸过程中钢液增氮量的方法。
背景技术
N元素在钢中具有双重作用，低含量的N可以细化晶粒，提高强度、硬度和耐磨性；但是，高含量的N会与钢中钛、钒等元素生成稳定的脆性氮化物，且在晶界处分布，使钢的高温强度和高温塑性变差，降低钢的深冲性能。因此，在冶炼特殊钢时，对钢中的氮含量有明确要求，一旦氮含量超出标准必须降级或判废处理，这将给企业带来不少的经济损失。
连铸过程中增氮主要表现在保护浇注不良，钢液通过大包套管，从大包浇入中间包，再经由浸入式水口进入结晶器内，上述过程不可避免地会造成钢液中氮含量升高，进而影响最终产品质量的稳定性。目前，降低连铸过程的增氮量主要是采用长水口吹氩保护、中间包上水口及下水口板间吹氩保护，连铸过程钢液增氮量虽有所降低，但过程控制不稳定，造成产品的合格率依然较低。因此，寻找一种可以降低连铸过程中钢液增氮量的方法对于产品的合格率，提高钢铁企业的市场竞争力具有十分重要的意义。
发明内容
针对现有连铸过程会造成钢液增氮量较高，进而造成产品合格率较低的问题，本发明提供一种降低连铸过程中钢液增氮量的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案是：
一种降低连铸过程中钢液增氮量的方法，包括以下步骤：
S1，连铸开浇前，将吹氩管插入中间包的冲击区和工作区的两端，对中间包进行灌氩，灌氩流量为60Nm3/h-80Nm3/h，灌氩时间为5min-10min；
S2，连铸开浇前，将大包套管的碗口进行加垫密封，大包套管全程吹氩密封；
S3，将连续灌氩装置置于中间包工作区的顶部包壳上，浇注过程中全程吹氩；
所述连续罐氩装置包括氩气进气管，所述氩气进气管上连通有用于向钢水液面上部充入氩气的若干个氩气分流管，所述氩气分流管具有氩气出口，所述氩气出口水平朝向中间包的冲击区，其中，每一个所述氩气出口在中间包底部的投影均位于中间包相邻两注流孔之间；
S4，大包开浇后，开浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的50％-60％时，加入单渣高碱度覆盖剂，连浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的15％-20％时，加入单渣高碱度覆盖剂；且测温取样后及时补加单渣高碱度覆盖剂。
相对于现有技术，本发明提供的降低连铸过程中钢液增氮量的方法，在开浇前首先采用特殊设定的吹氩管可使中间包内的空气排除更彻底，且氩气在中间包内分布的更均匀；并且对大包套管进行密封，避免开浇过程中钢液裸露而发生的钢液吸氮现象；在浇注过程，采用特殊设计的连续灌氩装置对浇注全程进行吹氩保护，使浇注过程始终处于氩气氛围，有效防止钢液被氧化及增氮问题的出现；同时，配合在不同时期加入单渣高碱度覆盖剂的手段，避免钢液裸露，有效隔离空气与钢液接触，还能吸附自钢水中上浮的夹杂物，进一步降低了连铸过程的增氮量，将增氮量控制在2.5ppm以下，有利于保证产品质量，提高产品的合格率，具有较高的推广应用价值。
优选的，所述中间包为四流T型中间包。
优选的，步骤S1中，吹氩管的插入深度为200mm-300mm。
需要说明的是，吹氩管的插入深度指的是相对于中间包包壳顶端向中间包内插入的深度是200mm-300mm。
需要说明的是，插入中间包冲击区的吹氩管的个数可为1根，工作区的左右两端各一根，工作区的吹氩管设置贴近工作区左右两端的包壁。
优选的，步骤S2中，吹氩的流量为130NL/min-150NL/min，吹氩的压力为160mBar-190mBar。
需要理解的是，大包套管碗口与大包下水口需要对接好再进行开浇，且需要保证大包套管碗口与大包下水口在一条直线上。
进一步地，大包套管插入钢水液面以下的深度为350mm-450mm，以减少钢水浇注过程通过大包套管碗口吸气增氮。
优选的，步骤S3中，所述氩气进气管与若干所述氩气分流管呈T形连通。
优选的，步骤S3中，所述氩气分流管的长度为100mm-150mm，直径为20mm-25mm。
优选的，步骤S3中，吹氩的流量为13Nm3/h-20Nm3/h。
需要说明的是，步骤S3中，所述氩气出口在中间包底部的投影位于相邻两个注流孔之间是指，以如图1所示的俯视图为例，氩气出口的投影在图1的左右方向上与注流孔错开，而不是重合。这样设置的目的在于使氩气出口远离注流孔，防止钢水从注流孔流出时，氩气被钢水裹挟，使钢液内部产生氩气气泡，同时，避免钢液表面的钢渣堵塞氩气出口。
需要说明的是，步骤S3中，所述连续灌氩装置设置于中间包工作区的顶部包壳上，且位于中间包包盖下方，从而能够向中间包的内部，钢水液面上方充入氩气。
本发明优选的连续灌氩装置可使氩气均匀分布在中间包内，从而对浇注过程进行有效的保护，降低浇注过程钢液增氮量。
优选的，步骤S4中，所述单渣高碱度覆盖剂的碱度为3.5-4.7，其成分包括：33％-43％的CaO、7％-12％的SiO2、17％-28％的Al2O3、0.5％-10.5％的MgO和2.5％-7.5％的C。
需要说明的是，上述C指的是单渣高碱度覆盖剂中所含的固定碳含量。
优选的，步骤S4中，开浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的50％-60％时，加入11Kg/t-16Kg/t的单渣高碱度覆盖剂；连浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的15％-20％时，加入0.75Kg/t-1.2Kg/t单渣高碱度覆盖剂；且测温取样后，补加0.5Kg/t-1Kg/t单渣高碱度覆盖剂。
进一步优选的，步骤S4中，连浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的15％-20％时，在中间包的冲击区和中间包注流孔上方对应的液面位置加入0.75Kg/t-1.2Kg/t单渣高碱度覆盖剂。
优选的单渣高碱度覆盖剂及其加入时机，不但可以有效隔绝钢液与空气的接触，且还能起到吸附自钢水中上浮的夹杂物的作用，且优选的覆盖剂与空气接触散热不易收缩产生裂纹，因此，有效降低了空气通过覆盖剂表面的裂纹通道向钢水内部传氧问题的出现，从而有效降低了钢水连铸过程中增氮、增氧问题的出现。
附图说明
图1为本发明实施例采用的中间包结构的俯视图；
图中：11、冲击区，12、工作区，2、连续灌氩装置，21、氩气进气管，22、氩气分流管，221、第一氩气分流管，222、第二氩气分流管，223、第三氩气分流管，3，注流孔，31、第一注流孔，32、第二注流孔，33、第三注流孔，34、第四注流孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
为了更好的说明本发明，下面通过实施例做进一步的举例说明。
以下实施例1-3中均采用公称容量为30t的四流T型中间包。采用的单渣高碱度覆盖剂的碱度为3.5-4.7，其成分包括：33％-43％的CaO、7％-12％的SiO2、17％-28％的Al2O3、0.5％-10.5％的MgO和2.5％-7.5％的C固定。
参阅图1，现对以下实施例采用的连续灌氩装置进行说明。
所述中间包包括冲击区11和工作区12。连续灌氩装置2设置于中间包工作区12的顶部包壳上，连续灌氩装置2包括氩气进气管21，所述氩气进气管21上连通有用于向钢水液面上部充入氩气的若干个氩气分流管22，所述氩气分流管具有氩气出口，所述氩气出口水平朝向中间包的冲击区11，其中，每一个所述氩气出口在中间包底部的投影均位于中间包相邻两注流孔3之间。
在本发明实施例中，所述氩气分流管22包括第一氩气分流管221、第二氩气分流管222、第三氩气分流管223，所述第一氩气分流管221、第二氩气分流管222、第三氩气分流管223与氩气进气管21呈T型连通，且第一氩气分流管221的氩气出口在中间包底部的投影位于第一注流孔31、第二注流孔32之间，第二氩气分流管222的氩气出口在中间包底部的投影位于第二注流孔32和第三注流孔33之间，第三氩气分流管223的氩气出口在中间包底部的投影位于第三注流孔33和第四注流孔34之间；且各氩气分流管的氩气出口均水平朝向中间包的冲击区11。
进一步地，在本发明实施例中氩气分流管的长度为长度为100mm-150mm，直径为20mm-25mm。
实施例1
本实施例浇铸的钢种是27CrMo48V，对应的工艺路线为LF+VD双联精炼，浇注断面200mm，拉速1.6m/min；
降低连铸过程中钢液增氮量的方法：
S1，连铸开浇前，将吹氩管插入中间包的冲击区和工作区的左右两端，吹氩管的插入深度为250mm，连铸热验棒结束之后开启灌氩设备，通过吹氩管对中间包进行灌氩，灌氩流量为75Nm3/h，灌氩时间为8min；
S2，连铸开浇前，将大包套管的碗口进行加垫密封，保证大包套管碗口与大包下水口在一条直线上，大包套管插入钢水液面以下的深度为400mm，大包套管全程吹氩密封，吹氩的流量为140NL/min，吹氩的压力为170mBar；
S3，将连续灌氩装置置于中间包工作区的顶部包壳上，浇注过程中全程吹氩，吹氩的流量为15Nm3/h；
S4，大包开浇后，开浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的55％时，加入14Kg/t的单渣高碱度覆盖剂；连浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的18％时，在中间包的冲击区和中间包注流孔上方对应的液面位置加入0.85Kg/t单渣高碱度覆盖剂；且测温取样后，补加0.75Kg/t单渣高碱度覆盖剂。
经检测，钢液平均增氮量为1.9ppm。
实施例2
本实施例浇铸的钢种是27CrMo48V，对应的工艺路线为LF+VD双联精炼，浇注断面200mm，拉速1.6m/min；
降低连铸过程中钢液增氮量的方法：
S1，连铸开浇前，将吹氩管插入中间包的冲击区和工作区的左右两端，吹氩管的插入深度为200mm，连铸热验棒结束之后开启灌氩设备，通过吹氩管对中间包进行灌氩，灌氩流量为80Nm3/h，灌氩时间为5min；
S2，连铸开浇前，将大包套管的碗口进行加垫密封，保证大包套管碗口与大包下水口在一条直线上，大包套管插入钢水液面以下的深度为450mm，大包套管全程吹氩密封，吹氩的流量为130NL/min，吹氩的压力为160mBar；
S3，将连续灌氩装置置于中间包工作区的顶部包壳上，浇注过程中全程吹氩，吹氩的流量为20Nm3/h；
S4，大包开浇后，开浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的50％时，加入11Kg/t的单渣高碱度覆盖剂；连浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的15％-时，在中间包的冲击区和中间包注流孔上方对应的液面位置加入0.75Kg/t单渣高碱度覆盖剂；且测温取样后，补加0.5Kg/t单渣高碱度覆盖剂。
经检测，钢液平均增氮量为2.2ppm。
实施例3
本实施例浇铸的钢种是27CrMo48V，对应的工艺路线为LF+VD双联精炼，浇注断面200mm，拉速1.6m/min；
降低连铸过程中钢液增氮量的方法：
S1，连铸开浇前，将吹氩管插入中间包的冲击区和工作区的左右两端，吹氩管的插入深度为300mm，连铸热验棒结束之后开启灌氩设备，通过吹氩管对中间包进行灌氩，灌氩流量为60Nm3/h，灌氩时间为10min；
S2，连铸开浇前，将大包套管的碗口进行加垫密封，保证大包套管碗口与大包下水口在一条直线上，大包套管插入钢水液面以下的深度为350mm，大包套管全程吹氩密封，吹氩的流量为150NL/min，吹氩的压力为190mBar；
S3，将连续灌氩装置置于中间包工作区的顶部包壳上，浇注过程中全程吹氩，吹氩的流量为13Nm3/h；
S4，大包开浇后，开浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的60％时，加入16Kg/t的单渣高碱度覆盖剂；连浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的20％时，在中间包的冲击区和中间包注流孔上方对应的液面位置加入1.2Kg/t单渣高碱度覆盖剂；且测温取样后，补加1Kg/t单渣高碱度覆盖剂。
经检测，钢液平均增氮量为2.0ppm。
对比例1
本对比例本实施例浇铸的钢种是27CrMo48V，对应的工艺路线为LF+VD双联精炼，浇注断面200mm，拉速1.6m/min；
降低连铸过程中钢液增氮量的方法：
S1，连铸开浇前，将吹氩管插入中间包的冲击区和工作区的左右两端，吹氩管的插入深度为250mm，连铸热验棒结束之后开启灌氩设备，通过吹氩管对中间包进行灌氩，灌氩流量为50Nm3/h，灌氩时间为3min；
S2，连铸开浇前，将大包套管的碗口进行加垫密封，保证大包套管碗口与大包下水口在一条直线上，大包套管插入钢水液面以下的深度为400mm，大包套管全程吹氩密封，吹氩的流量为180NL/min，吹氩的压力为230mBar；
S3，大包开浇后，开浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的55％时，加入14Kg/t的单渣高碱度覆盖剂；连浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的18％时，在中间包的冲击区和中间包注流孔上方对应的液面位置加入0.85Kg/t单渣高碱度覆盖剂；且测温取样后，补加0.75Kg/t单渣高碱度覆盖剂。
经检测，钢液平均增氮量为12ppm。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种降低连铸过程中钢液增氮量的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，连铸开浇前，将吹氩管插入中间包的冲击区和工作区的两端，对中间包进行灌氩，灌氩流量为60Nm3/h-80Nm3/h，灌氩时间为5min-10min；
S2，连铸开浇前，将大包套管的碗口进行加垫密封，大包套管全程吹氩密封；
S3，将连续灌氩装置置于中间包工作区的顶部包壳上，浇注过程中全程吹氩；
所述连续灌氩装置包括氩气进气管，所述氩气进气管上连通有用于向钢水液面上部充入氩气的若干个氩气分流管，所述氩气分流管具有氩气出口，所述氩气出口水平朝向中间包的冲击区，其中，每一个所述氩气出口在中间包底部的投影均位于中间包相邻两注流孔之间；
S4，大包开浇后，开浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的50%-60%时，加入11Kg/t-16Kg/t的单渣高碱度覆盖剂；连浇炉大包浇注至中间包的钢水量为中间包公称容量的15%-20%时，在中间包的冲击区和中间包注流孔上方对应的液面位置加入0.75Kg/t-1.2Kg/t单渣高碱度覆盖剂；且测温取样后，补加0.5Kg/t-1Kg/t单渣高碱度覆盖剂；
所述中间包为四流T型中间包；
步骤S3中，所述氩气进气管与若干所述氩气分流管呈T形连通；
步骤S4中，所述单渣高碱度覆盖剂的碱度为3.5-4.7，其成分包括：33%-43%的CaO、7%-12%的SiO2、17%-28%的Al2O3、0.5%-10.5%的MgO和2.5%-7.5%的C。
2.如权利要求1所述的降低连铸过程中钢液增氮量的方法，其特征在于，步骤S1中，吹氩管的插入深度为200mm-300mm。
3.如权利要求1所述的降低连铸过程中钢液增氮量的方法，其特征在于，步骤S2中，吹氩的流量为130NL/min-150NL/min，吹氩的压力为160mBar-190mBar。
4.如权利要求1所述的降低连铸过程中钢液增氮量的方法，其特征在于，步骤S3中，所述氩气分流管的长度为100mm-150mm，直径为20mm-25mm。
5.如权利要求1所述的降低连铸过程中钢液增氮量的方法，其特征在于，步骤S3中，吹氩的流量为13Nm3/h-20Nm3/h。
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