CN115287523B - 一种降低铁基耐热合金氮含量的工艺方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及冶金工程领域，一种降低铁基耐热合金氮含量的工艺方法，包括以下步骤：步骤一：采用中频炉冶炼；步骤二：兑入AOD炉前，AOD对炉嘴进行喷补耐火材料；步骤三：兑入AOD后，确认AOD炉气体管路氩气压力达到2100‑2500kpa，冶炼过程全程吹氩，过程氩气压力范围为2100‑2500kpa；步骤四：还原操作使用高位料仓Al丸，出钢前加入钛合金块钛含量85%‑100%，较低氮钛铁钛含量15%~30%，吨钢合金减少0.9‑1.5kg，进一步降低氮含量；步骤五：AOD出钢前，先对钢包氩气排空；步骤六：测温温度在1577~1587℃时，AOD出钢，过钢过程先出渣后出钢。本发明实施之后，氮含量小于100ppm，降低Ti、N浓度积，减少TiN的析出，钢质洁净度得到提升，保证铁基耐热合金规模化生产、且组织均匀，性能稳定。
Description
技术领域
本发明涉及冶金工程领域，尤其涉及一种降低铁基耐热合金氮含量的工艺方法。
背景技术
铁基耐热合金在高温条件下具有较高的较高屈服强度及较好的抗氧化、碳化、硫化等高温腐蚀性能。广泛应用于石化工业中的催化管、对流管、换热管、蒸馏釜和冷却器以及多晶硅材料生产容器。所以对钢中铝、钛含量提出更高要求。当钢中铝、钛含量高时，易形成TiN、AlN夹杂导致钢材性能不能满足使用要求。
因此，十分有必要开发一套铁基耐热合金控氮工艺，实现Al、Ti含量稳定受控，钢材性能满足使用要求。解决铁基耐热合金Ti收得率稳定、减少钢中TiN的夹杂物等问题。本发明提供了一种简单、易操作的降低钢液中氮含量的工艺方法，该工艺实现了铁基耐热合金氮含量小于100ppm、钛收得率稳定控制90%-92%。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种降低铁基耐热合金氮含量的工艺方法。
本发明的目的是这样实现的：一种降低铁基耐热合金氮含量的工艺方法，包括以下步骤：步骤一：采用中频炉冶炼，中频炉配碳满足2.5%-3.2%，同时中频炉出钢前在包中加入80-120kg钢包覆盖剂，出钢过程先慢后快，确保覆盖剂熔化防止钢液吸氮；步骤二：兑入AOD炉前，AOD对炉嘴进行喷补耐火材料，确保炉嘴两边高中间低，且炉嘴前端齐平，保证在进行扒渣操作过程钢渣区分，钢水不流出，能在最短时间进行扒渣操作，减少炉体躺平过程钢液面吸氮及炉嘴吸氮；步骤三：兑入AOD后，确认AOD炉气体管路氩气压力达到2100-2500kpa，冶炼过程全程吹氩，过程氩气压力范围为2100-2500kpa； 步骤四：还原操作使用高位料仓Al丸，出钢前加入钛合金块钛含量85%-100%，较低氮钛铁钛含量15%~30%，吨钢合金减少0.9-1.5kg，进一步降低氮含量；步骤五：AOD出钢前，先对钢包氩气排空，氩气管深入包底，根据钢包体积计算氩气充满钢包时间，氩气充满钢包后开始出钢；步骤六：测温温度在1577~1587℃时，AOD出钢，过钢过程先出渣后出钢，确保钢液进入钢包后上表面有渣层覆盖，减少钢液吸氮，摇炉先慢后快，摇炉速度先按照15-20吨/分钟控制，后按照30-40吨/分钟控制，在摇炉过程实现钢液与空气最小接触时间。
成品化学成分质量百分比为C≤0.10；Si≤1.0；Mn≤1.50；P≤0.045；S≤0.015；Cr为18.00～23.00；Ni为30.00～35.00；Al为0.15-0.60；Ti为0.15-0.60；N≤0.02；Cu≤0.75；余量为铁及不可避免的杂质。
步骤一中出钢过程先慢后快具体的为摇炉速度先按照15-20吨/分钟控制，后按照30-40吨/分钟控制。
本发明的有益效果是：（1）降低铁基耐热合金中氮含量。本发明实施之前，AOD冶炼低氮钢种一般控氮只能满足氮含量小于180ppm，生产低氮铁基耐热合金采用VOD炉进行真空脱氮。本发明实施之后AOD冶炼低氮钢能够满足氮含量小于100ppm。（2）减少钢中TiN的析出。本发明实施之前，铁基耐热合金连铸水口易结瘤，无法实现多连浇生产、且影响钢坯、钢锭质量。本发明实施之后，氮含量小于100ppm，降低Ti、N浓度积，减少TiN的析出，钢质洁净度得到提升，保证铁基耐热合金规模化生产、且组织均匀，性能稳定。
具体实施方式
本发明的技术构思是： 采用中频炉熔化低成本的原材料（高铬、镍铁和本钢种返回废料），保证了贵金属铬和镍的高收得率；同时AOD入炉碳控制在2.5-3.2%，在冶炼过程中生成大量CO气泡降低钢中氮含量，同时利用AOD炉全过程吹氩气强搅拌的动力学条件带走钢液中的氮，AOD冶炼到出钢过程确保钢液减少与空气接触。加入物料采用低氮物料，实现钢中氮含量最低。
本发明降低铁基耐热合金中氮含量的方法包括下述依次的步骤：
1、本发明采用中频炉冶炼可以减少电炉还原过程的氮气搅拌，中频炉使用高碳铬铁高配碳，通过脱碳反应产生CO气泡形成假真空条件，去除钢中氮。中频炉配碳满足2.5%-3.2%，同时中频炉出钢前在包中加入20袋钢包覆盖剂，出钢过程先慢后快，确保覆盖剂熔化防止钢液吸氮。中频炉属于无渣熔炼，出钢前加入钢包覆盖剂减少钢液吸氮。
2、兑入AOD炉前，AOD对炉嘴进行维护修整，确保炉嘴两边高中间低，且炉嘴前端齐平，保证在进行扒渣操作过程钢渣区分，钢水不流出，能在最短时间进行扒渣操作，减少炉体躺平过程钢液面吸氮及炉嘴吸氮。
3、兑入AOD后，确认AOD炉气体管路氩气压力达到2100kpa，冶炼过程全程吹氩，过程氩气压力不小于2100kpa。确保冶炼过程有效脱除氮气。
4、还原后进行扒渣，减少炉体躺平过程钢液面吸氮及炉嘴吸氮。扒渣后造新渣。还原操作使用高位料仓Al丸，出钢前加入钛合金块（生产纯钛边角料）钛含量＞85%，较低氮钛铁钛含量高15%以上，炉均减少合金加入量60kg，进一步降低氮含量。
5、AOD出钢前，先对钢包氩气排空，氩气管深入包底，根据钢包体积计算氩气充满钢包时间，确定排空时间。
6、AOD出钢，过钢过程先出渣后出钢，确保钢液进入钢包后上表面有渣层覆盖，减少钢液吸氮，摇炉先慢后快，在摇炉过程实现钢液与空气最小接触时间。
下面结合实施例详细说明本发明方法的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。
实施例1
本实施例是在中频炉、AOD中冶炼，钢种为N08810，成品化学成分质量百分比：C≤0.10；Si≤1.0；Mn≤1.50；P≤0.045；S≤0.015；Cr为18.00～23.00；Ni为30.00～35.00；Al为0.15-0.60；Ti为0.15-0.60；N≤0.02；Cu≤0.75；余量为铁及不可避免的杂质。
1、中频炉冶炼装入进口高铬、镍基合金返回料、进口镍铁，中频炉配碳满足2.5%-3.2%，熔化后成分满足Cr含量26%，Ni含量24%，出钢量控制在38吨。出钢前在包中加入20袋钢包覆盖剂，出钢过程先慢后快，摇炉速度先按照20吨/分钟控制，后按照40吨/分钟控制，确保覆盖剂熔化在钢液表面形成3cm后渣层。
2、兑入AOD炉前，对AOD炉嘴进行喷补耐火材料，确保炉嘴两边高中间低，且炉嘴前端齐平。
3、兑入AOD后，确认AOD炉气体管路氩气压力达到2100kpa，冶炼过程全程吹氩，过程氩气压力不小于2100kpa。 还原采用加Al丸1.5t，后进行扒渣，扒渣量大于85%，扒渣时间控制在6分钟，减少炉体躺平过程钢液面吸氮及炉嘴吸氮。
4、出钢前加入低碳低硅萤石350kg，调渣以后加入铝丸50kg进行铝的成分调整，3min后加入钛合金块160kg，收得率按照97%计算。
5、继续吹氩4min后出钢，AOD出钢前先对钢包氩气排空3分钟。出钢温度1582℃，出钢量47t。 出钢过程先出渣后出钢，确保钢液进入钢包后上表面有渣层覆盖，减少钢液吸氮，摇炉先慢后快，摇炉速度先按照20吨/分钟控制，后按照30吨/分钟控制，在摇炉过程实现钢液与空气最小接触时间，4分钟完成出钢。
本发明通过优化中频炉、AOD冶炼铁基耐热合金工艺，提供了一种低成本洁净化生产铁基耐热合金方法，该工艺解决了AOD冶炼低氮钢氮含量不稳定、Ti收得率波动大、钢质不均匀等问题，实现了铁基耐热合金氮含量稳定受控小于100ppm，钛收得率稳定在90-92%，从而达到高效化、规模化生产铁基耐热合金。
以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明所保护范围的结构特征并不限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围内。
Claims (1)
1.一种降低铁基耐热合金氮含量的工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：采用中频炉冶炼，中频炉配碳满足2.5%-3.2%，同时中频炉出钢前在包中加入80-120kg钢包覆盖剂，出钢过程先慢后快，确保覆盖剂熔化防止钢液吸氮；
步骤二：兑入AOD炉前，AOD对炉嘴进行喷补耐火材料，确保炉嘴两边高中间低，且炉嘴前端齐平，保证在进行扒渣操作过程钢渣区分，钢水不流出，能在最短时间进行扒渣操作，减少炉体躺平过程钢液面吸氮及炉嘴吸氮；
步骤三：兑入AOD后，确认AOD炉气体管路氩气压力达到2100kpa，冶炼过程全程吹氩，过程氩气压力不小于2100kpa，还原采用加Al丸1.5t，后进行扒渣，扒渣量大于85%，扒渣时间控制在6分钟，减少炉体躺平过程钢液面吸氮及炉嘴吸氮；
步骤四：出钢前加入低碳低硅萤石350kg，调渣以后加入铝丸50kg进行铝的成分调整，3min后加入钛合金块160kg，收得率按照97%计算；
步骤五：AOD出钢前，先对钢包氩气排空，氩气管深入包底，根据钢包体积计算氩气充满钢包时间，氩气充满钢包后开始出钢；
步骤六：测温温度在1577~1587℃时，AOD出钢，过钢过程先出渣后出钢，确保钢液进入钢包后上表面有渣层覆盖，减少钢液吸氮，摇炉先慢后快，摇炉速度先按照15-20吨/分钟控制，后按照30-40吨/分钟控制，在摇炉过程实现钢液与空气最小接触时间；
成品化学成分质量百分比为C≤0.10；Si≤1.0；Mn≤1.50；P≤0.045；S≤0.015；Cr为18.00～23.00；Ni为30.00～35.00；Al为0.15-0.60；Ti为0.15-0.60；N≤0.02；Cu≤0.75；余量为铁及不可避免的杂质；
步骤一中出钢过程先慢后快具体的为摇炉速度先按照15-20吨/分钟控制，后按照30-40吨/分钟控制。
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