CN115029502A - 一种减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺，提出转炉出钢氮含量的控制方法，不需要重新制作新设备或对原设备改动，只是对转炉出钢过程的操作方法，顺序做了调整，在生产过程中严格管控，实现减少转炉出钢过程的增氮的发生，保证冷轧类钢种在转炉出钢完成后的钢水氮含量不超过要求，出完钢后钢水氮含量控制小于20ppm,通过对氮含量参数的控制，从源头上减少成品氮含量，来提高冷轧类钢材的冷加工性能。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢转炉工艺技术领域，尤其涉及一种减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺。
背景技术
氮在钢中属于一种会降低钢材时效性能的元素，钢材中氮含量的增加，会使钢材硬度增加，刚度增加，但是会使钢材的韧性、延伸性、冷加工性能变差，对于冷轧钢来讲，氮的增加将会使材料常温加工性能明显变差，在深度轧制过程，会使材料基体发生破坏，产生裂纹，因而在冷轧类钢材中，氮是有害元素，其含量越高，钢材质量越差，设法降低低碳冷轧类钢材中的氮含量一直是冶金行业的难点。
发明内容
本发明的目的是提供一种减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺，解决上述的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
本发明一种减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺，该工艺包括以下步骤：
S1、控制铁水温≥1300℃，控制铁水磷含量质量百分比在≤0.130％之间，控制铁水硫含量质量百分比≤0.030％，控制铁水比在75-85％；
S2、转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05％，P≤0.015％，S≤0.025％，终点T:1630-1650℃；转炉钢渣数量控制为120-130kg/t钢；
S3、在转炉吹炼过程前6分钟底吹氮以降成本，7分以后切换成氩气，降低氮含量，在转炉吹炼过程加入石灰、轻烧白云石，保证炉渣碱度大于2.8，吹炼过程加入烧结返回烧结粉10-15kg/t、焦粒4kg/t，适当调节过程吹炼，采用钢包温度大于800℃，钢包底部底吹顺畅，出钢口完整无损伤，出钢钢流为圆柱型；
S4、出钢前钢包大气量吹氩气，使钢包内充满氩气气氛，减少出钢过程中钢水同钢包内高温空气的接触；在出钢加完合金后关小氩气，减少含铝钢水翻出接触空气；出完钢后钢水氮含量控制小于25ppm；
S5、出钢过程按照步骤加入合金脱氧料及造渣料，具体为步骤为：
S51、钢水出钢至一半时加入合金和5kg/t的石灰；
S52、出钢至三分之二时加入钢芯铝及脱氧剂，加完钢芯铝后关小氩气，使渣面微微冒泡；
S53、加完合金后关小氩气造成的钢水翻钢，可以有效减少酸溶铝同氮的化学反应，减少钢水吸氮；
S54、到氩站再结合成分反馈，喂入铝线配铝至0.030-0.040％，喂入钙线，充分吹氩可以有效减少钢水翻钢造成的增氮效应，能够达到出完钢后，钢水含氧量低于30ppm的目标。
进一步的，当要求铁水温度大于1300度，控制铁水磷含量小于0.120％，控制铁水中硫含量小于0.025％时，转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05％，P≤ 0.015％，S≤0.020％，终点T:1630-1640℃。
进一步的，当要求铁水温度大于1300度，控制铁水磷含量小于0.110％，控制铁水中硫含量小于0.018％时，转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05％，P≤ 0.012％，S≤0.015％，终点T:1630-1640℃。
进一步的，当要求铁水温度大于1300度，控制铁水磷含量小于0.100％，控制铁水中硫含量小于0.015％时，转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05％，P≤ 0.010％，S≤0.015％，终点T:1640-1650℃。
与现有技术相比，本发明的有益技术效果：
本发明不需要重新制作新设备或对原设备改动，只是对转炉出钢过程的操作方法，顺序做了调整，在生产过程中严格管控，实现减少转炉出钢过程的增氮的发生，保证冷轧类钢种在转炉出钢完成后的钢水氮含量不超过要求，通过对氮含量参数的控制，来提高冷轧类钢材的冷加工性能。
具体实施方式
本发明所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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。
本发明一种减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺，该工艺包括以下步骤：
S1、控制铁水温≥1300℃，控制铁水磷含量质量百分比在≤0.130％之间，控制铁水硫含量质量百分比≤0.030％，控制铁水比在75-85％；
S2、转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05％，P≤0.015％，S≤0.025％，终点T:1630-1650℃；转炉钢渣数量控制为120-130kg/t钢；
S3、在转炉吹炼过程前6分钟底吹氮以降成本，7分以后切换成氩气，降低氮含量，在转炉吹炼过程加入石灰、轻烧白云石，保证炉渣碱度大于2.8，吹炼过程加入烧结返回烧结粉10-15kg/t、焦粒4kg/t，适当调节过程吹炼，采用钢包温度大于800℃，钢包底部底吹顺畅，出钢口完整无损伤，出钢钢流为圆柱型；
S4、出钢前钢包大气量吹氩气，使钢包内充满氩气气氛，减少出钢过程中钢水同钢包内高温空气的接触；在出钢加完合金后关小氩气，减少含铝钢水翻出接触空气；出完钢后钢水氮含量控制小于25ppm；
S5、出钢过程按照步骤加入合金脱氧料及造渣料，具体为步骤为：
S51、钢水出钢至一半时加入合金和5kg/t的石灰；
S52、出钢至三分之二时加入钢芯铝及脱氧剂，加完钢芯铝后关小氩气，使渣面微微冒泡；
S53、加完合金后关小氩气造成的钢水翻钢，可以有效减少酸溶铝同氮的化学反应，减少钢水吸氮；
S54、到氩站再结合成分反馈，喂入铝线配铝至0.030-0.040％，喂入钙线，充分吹氩可以有效减少钢水翻钢造成的增氮效应，能够达到出完钢后，钢水含氧量低于30ppm的目标。
当要求铁水温度大于1300度，控制铁水磷含量小于0.120％，控制铁水中硫含量小于0.025％时，转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05％，P≤0.015％， S≤0.020％，终点T:1630-1640℃。
当要求铁水温度大于1300度，控制铁水磷含量小于0.110％，控制铁水中硫含量小于0.018％时，转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05％，P≤0.012％， S≤0.015％，终点T:1630-1640℃。
当要求铁水温度大于1300度，控制铁水磷含量小于0.100％，控制铁水中硫含量小于0.015％时，转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05％，P≤0.010％， S≤0.015％，终点T:1640-1650℃。
经申请人总结研究表明，钢水氮含量同转炉后吹影响较大，因而要求铁水的温度合适，创造炉前温度稳定的结果，不因为终点温度低而造成后吹，同时硫和磷的含也做了要求，使钢水达到终点一次成功，能够减少在炉内增氮的发生；
出钢过程中钢水同空气接触，增氮也会发生，因而要求钢包内提前充满氩气，并且出钢全程吹氩，均为减少钢流同氩气的接触；在出钢到一半的时候，加入造渣料，熔化的液体渣能够形成钢水的保护层，能够减少氮的加入。加入钢水中的铝，对空气氮的化学反应相当迅速，必须采取措施让钢水不接触到空气才能保证出钢过程不增氮，所以本发明要求加完钢芯铝以后，当形成顶渣的时候，严格控制氩气流量，使其不外露钢水。另外有研究表明在出钢过程加入电石，会引起明显的增氮反应，因电石的氮含量达到6000ppm以上，因而严格控制使用电石的数量。
本发明技术方案解释如下：
(1)良好稳定的铁水成分，能够减少转炉操作过程的喷溅，返干的现象，减少对终点控制的影响力度，从而达到一次拉碳，一次达标出钢的目的，减少后吹能够减少吹炼增氮的发生。
(2)吹炼过程进行转炉底吹的氮氩切换或者全程吹氩模式，尤其在吹炼的后半部分，杜绝炉内钢水接触到底吹的氮气，能够明显降低终点钢水的氮含量。吹炼过程通过枪位控制，使炉内形成泡沫渣，能够隔绝钢水同空气的接触，并且炉内大量的CO气泡形成氮分压相当低，都能够有效减少钢水的氮含量。
(3)出钢口保证圆流出钢，能够减少钢水流柱出钢过程中钢水的比表面积，减少钢水同空气接触的机会，减少增氮。
(4)提前在钢包中形成氩气的气氛，使钢水进入钢包整个过程只接触氩气，接触不到空气，减少增氮的发生。
(5)加入合金的过程，先加入4kg/t的石灰造渣，然后加入中碳锰铁提高钢水锰含量，待加完合金后再加入吸氮明显的钢芯铝，保证脱氧的彻底性。
(6)出钢过程加入的钢芯铝能达到70％成分以内，加完钢芯铝后必须关小氩气阀门，防止钢水含铝后接触空气造成增氮，到氩站后再补充其余30％的铝线，达到要求的0.030-0.040％的钢水铝含量，使钢水脱氧合格。
(7)在出钢过程中，当加入的石灰熔化后，形成一层隔离层保护钢水的时候，加入钢芯铝后须及时关小氩气，此时的钢水极易吸氮，必须保证吹氩的过程，不会造成钢水露出渣面，不接触空气才能达到不增氮的要求，且后期脱氧过程严格禁止加入电石类脱氧料，因电石含氮量相当高，达到6000ppm以上。通过此过程操作，最低可以将钢水出完钢以后氮含量降至20ppm以下。
实施例一
(1)铁水条件：铁水温度1310度，铁水磷含量0.100％，铁水硫0.020％；
(2)转炉吹炼终点成分为：C:0.046％，P：0.012％，S≤0.018％，终点 T:1633℃，无补吹；转炉钢渣数量为122kg/t钢，加入石灰量为36kg/t钢；
(3)在转炉吹炼过程前6分钟底吹氮以降成本，7分以后切换成氩气，在转炉吹炼过程加入石灰、轻烧白云石，保证炉渣碱度2.9，吹炼过程加入烧结返回烧结粉12kg/t、焦粒4kg/t，吹炼过程控制喷溅，通过加入返粉和石灰，控制返干的发生，防止粘枪；
(4)采用钢包温度大于800℃，钢包底部底吹顺畅，出钢口完整无损伤，出钢钢流为圆柱型；
(5)出钢前钢包大气量吹氩气，使钢包内充满氩气气氛，减少出钢过程中钢水同钢包内高温空气的接触；出钢过程按照步骤加入合金脱氧料及造渣料，具体为：①钢水出钢至一半时加入合金和5kg/t的石灰；②出钢至三分之二时加入钢芯铝及脱氧剂，加完钢芯铝后关小氩气，使渣面微微冒泡；加完合金后关小氩气可以有效减少酸溶铝同氮的化学反应，减少钢水吸氮；到氩站再结合成分反馈，喂入铝线配铝至0.036％，喂入钙线，钢水氮含量为22ppm。
本实施案例，通过转炉原料控制，能够有效减少转炉冶炼过程的后吹，减少炉内钢水吸氮；转炉顶底复吹，底吹后期吹氩气，能够减少钢水冶炼过程吸氮；出钢过程出钢钢流圆柱形，减少钢水比表面积，减少钢水同空气接触；钢包内提前充氩气，包住钢水，加合金过程加入造渣料，形成渣层后盖住钢水液面，加入 70％的铝脱氧数量，后期再配合打入30％铝线，能够减少钢水铝势，降低热力学条件；出钢后期关小氩气，严格执行不翻钢措施，能够减少钢水中铝形成的及氮效应，全程控制，达到钢水氮含量低于25ppm的目标。
实施例二
(1)铁水条年：铁水温度1350度，铁水磷含量0.98％，铁水硫0.022％；
(2)转炉吹炼终点成分为：C:0.052％，P：0.013％，S≤0.015％，终点 T:1641℃，无补吹；转炉钢渣数量为128kg/t钢，加入石灰量为37kg/t钢；
(3)在转炉吹炼过程全程底吹氩气，在转炉吹炼过程加入石灰、轻烧白云石，保证炉渣碱度2.8，氧化镁7.8％，吹炼过程加入烧结返回烧结粉15kg/t、焦粒4kg/t，吹炼过程控制喷溅，通过加入返粉和石灰，控制返干的发生，防止粘枪；
(4)采用钢包温度大于820℃，钢包底部底吹顺畅，出钢口完整无损伤，出钢钢流为圆柱型；
(5)出钢前钢包大气量吹氩气，使钢包内充满氩气气氛，减少出钢过程中钢水同钢包内高温空气的接触；出钢过程按照步骤加入合金脱氧料及造渣料，具体为：①钢水出钢至一半时加入合金和5kg/t的石灰；②出钢至三分之二时加入钢芯铝及脱氧剂，加完钢芯铝后关小氩气，使渣面微微冒泡；加完合金后关小氩气可以有效减少酸溶铝同氮的化学反应，减少钢水吸氮；到氩站再结合成分反馈，喂入铝线配铝至0.039％，喂入钙线，钢水氮含量为18ppm；
本实施案例，通过转炉原料控制硫，磷等有害元素的含量，控制转炉冶炼过程的后吹，达到一倒出钢，减少炉内钢水吸氮；转炉顶底复吹，底吹全程吹氩气；出钢过程出钢钢流圆柱形，减少钢水比表面积，减少钢水同空气接触；钢包内提前充氩气，包住钢水，加合金过程加入造渣料，形成渣层后盖住钢水液面，加入 70％的铝脱氧数量，后期再配合打入30％铝线，能够减少钢水铝势，降低热力学条件；出钢后期关小氩气，严格执行不翻钢措施，能够减少钢水中铝形成的及氮效应，全程控制，达到钢水氮含量低于18ppm的目标。
除上述实施例外，本发明在过程细节上还可能会出现其它微改方法。凡采用等同工艺，或者替换部分方法的措施，均落在本发明要求的保护范围。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：
S1、控制铁水温≥1300℃，控制铁水磷含量质量百分比在≤ 0.130%之间，控制铁水硫含量质量百分比≤ 0.030%，控制铁水比在75-85%；
S2、转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05%， P ≤ 0.015%，S ≤ 0.025%，终点T:1630-1650℃；转炉钢渣数量控制为120-130kg/t钢；
S3、在转炉吹炼过程前6分钟底吹氮以降成本，7分以后切换成氩气，降低氮含量，在转炉吹炼过程加入石灰、轻烧白云石，保证炉渣碱度大于2.8，吹炼过程加入烧结返回烧结粉10-15kg/t、焦粒4kg/t，适当调节过程吹炼，采用钢包温度大于800℃，钢包底部底吹顺畅，出钢口完整无损伤，出钢钢流为圆柱型；
S4、出钢前钢包大气量吹氩气，使钢包内充满氩气气氛，减少出钢过程中钢水同钢包内高温空气的接触；在出钢加完合金后关小氩气，减少含铝钢水翻出接触空气；出完钢后钢水氮含量控制小于25ppm；
S5、出钢过程按照步骤加入合金脱氧料及造渣料，具体为步骤为：
S51、钢水出钢至一半时加入合金和5kg/t的石灰；
S52、出钢至三分之二时加入钢芯铝及脱氧剂，加完钢芯铝后关小氩气，使渣面微微冒泡；
S53、加完合金后关小氩气造成的钢水翻钢，可以有效减少酸溶铝同氮的化学反应，减少钢水吸氮；
S54、到氩站再结合成分反馈，喂入铝线配铝至0.030-0.040%，喂入钙线，充分吹氩可以有效减少钢水翻钢造成的增氮效应，能够达到出完钢后，钢水含氧量低于30ppm的目标。
2.根据权利要求1所述的减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺，其特征在于：当要求铁水温度大于1300度，控制铁水磷含量小于0.120%，控制铁水中硫含量小于0.025%时，转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05%， P ≤ 0.015%，S ≤ 0.020%，终点T:1630-1640℃。
3.根据权利要求1所述的减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺，其特征在于：当要求铁水温度大于1300度，控制铁水磷含量小于0.110%，控制铁水中硫含量小于0.018%时，转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05%， P ≤ 0.012%，S ≤ 0.015%，终点T:1630-1640℃。
4.根据权利要求1所述的减少低碳冷轧钢出钢过程增氮的工艺，其特征在于：当要求铁水温度大于1300度，控制铁水磷含量小于0.100%，控制铁水中硫含量小于0.015%时，转炉吹炼终点成分控制为：C:0.04-0.05%， P ≤ 0.010%，S ≤ 0.015%，终点T:1640-1650℃。
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| CN116287564A (zh) * | 2023-02-06 | 2023-06-23 | 包头钢铁（集团）有限责任公司 | 一种lf精炼炉低氮冶炼方法 |
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- 2022-05-25 CN CN202210572927.7A patent/CN115029502A/zh active Pending
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