CN115466815A - 一种高碳钢控制氮含量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高碳钢控制氮含量方法,包括以下步骤:1)底吹控制:吹氮阶段控制在整个吹炼的前期或者全程不吹氮气;2)终点控制:冶炼临近终点时,氧枪枪位控制在190cm~210cm,终点温度控制在1660℃~1680℃;再吹时间控制在30s以内。3)出钢与脱氧合金化:吹氩0.5min~1.5min;合金化在出钢量达到70%以上后进行;对于脱氧合金化合金重量占比>2%的生产情况,脱氧类合金的重量在出钢过程投入2%,剩余部分出钢结束后加入。优点是:优化操作工艺,通过底吹控制、终点控制、出钢准备与出钢脱氧合金化等操作方法,实现低氮含量控制,实现转炉氮含量<0.0015%。

Description

一种高碳钢控制氮含量方法
技术领域
本发明属于高碳钢生产领域,尤其涉及一种高碳钢控制氮含量方法。
背景技术
除耐热钢及不锈钢外,在绝大多数钢种中,氮被视为一种有害元素。氮元素会降低钢的韧性和塑性,使钢产生应变时效、时效沉淀硬化或时效脆性,造成钢的蓝脆、冷脆,从而促使中心疏松或形成显微孔隙,产生发纹和气泡,影响钢的深冲性能、焊接性能、HAZ性能、热加工性能。由于氮气是空气中的主要物质,从炼钢到连铸生产过程中很容易被吸入钢水,并且很难在常规条件下以化学反应的方法去除,有必要形成一套有效的方法在转炉冶炼阶段进行低氮含量的控制。
现有技术中,专利申请号CN201810352127.8,公开了一种炼钢转炉控氮的方法,包括顺次进行转炉加废钢工艺、兑铁水工艺、下枪吹炼工艺、终点拉碳提枪工艺、出钢、脱氧、合金化及洗渣工艺、炉后喂线工艺和吊包位软吹工艺;其中,在吊包位软吹工艺中,点吹次数不大于2次,补吹时间不大于60s。专利申请号CN201310356113.0,公开了一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法,包括:将铁水经过脱碳炉连续进行半钢冶炼时,先向转炉内添加提温剂,再采用全程底吹氩模式进行转炉吹炼,吹炼过程中添加造渣剂进行化渣,将渣量控制在40-60kg/t,在转炉吹炼时间达到总吹炼时间的80-90%时,向转炉内加入500kg-3000kg冷却剂,将转炉终点N控制在≤15ppm,同时控制转炉终渣TFe≤20%。本发明提供的一种转炉少渣冶炼模式下的转炉控氮方法,通过控制转炉的吹炼时间及冷却剂的加入,将转炉终点氮含量控制在小于等于15ppm,大大降低了钢水中氮含量。
但以上专利存在问题:对于炼钢-精炼大流程控氮进行介绍,也对冶炼过程控氮进行介绍,但对于生产高碳钢类增氮的现象并未介绍针对性方法。
发明内容
为克服现有技术的不足,本发明的目的是提供一种高碳钢控制氮含量方法,优化操作工艺,实现降低高碳类钢种(碳含量0.60%~1.70%)的钢水氮含量目的。
为实现上述目的,本发明通过以下技术方案实现:
一种高碳钢控制氮含量方法,包括以下步骤:
1)底吹控制:吹氮阶段控制在整个吹炼的前期或者全程不吹氮气;
2)终点控制:冶炼临近终点时,氧枪吹氧,枪位控制在190cm~210cm,时间0.5min~1.5min,终点温度控制在1660℃~1680℃,C含量0.06%~0.10%;再吹氧时间控制在0~20s;
3)出钢前准备:选择出钢速度>37t/min的出钢口生产;钢水罐在未装入钢水前进行空吹氩气操作,时间10s~30s,流量50L/min~60L/min,吹出底吹管路内空气;冶炼终点转炉在垂直位置放置1min~3min,炉口控制为正压状态;
4)出钢与脱氧合金化:出钢量达到25%~35%、55%~65%时分别吹氩0.5min~1.5min,流量45L/min~55L/min,进行两次净化钢水操作;合金化在出钢量达到70%以上后进行,增碳剂在所有合金前加入,脱氧类合金在出钢量80%以上后加入,脱氧合金化过程吹氩时间0.5min~1.5min,流量45L/min~55L/min;整个出钢过程吹氩总时间控制在4min以内;
脱氧合金化的重量占比=脱氧合金化重量/出钢量;
对于脱氧合金化合金重量占比≤2%的生产情况,全部在出钢结束前加完;
对于脱氧合金化合金重量占比>2%的生产情况,在出钢结束前加入脱氧合金化重量按照脱氧合金化合金重量占比=2%的生产情况的加入,剩余部分出钢结束后加入。
步骤1)所述的整个吹炼的前期为冶炼时间的前30%以内。
步骤3)所述的出钢口的内口与外口的形状平整且完整。
所述的脱氧合金化加入Si类脱氧合金。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明通过恰当的终点控制,防止冶炼末期增氮和终点抬枪后吸氮;通过吹氩系统空吹降低出钢中底吹系统带入氮,通过出钢操作中控制合金与增碳剂加入时机、合金化与底吹氩合理配合等操作方法,实现低氮含量控制,实现高碳类钢种转炉氮含量降低30~100ppm,实现氮含量<0.0015%。
具体实施方式
下面对本发明进行详细地描述,但是应该指出本发明的实施不限于以下的实施方式。
一种高碳钢控制氮含量方法,包括:
1)底吹控制:为防止转炉底吹气体增氮,吹氮阶段控制在整个吹炼的前期,甚至全程不吹氮气;整个吹炼的前期为冶炼时间的前30%以内。
2)终点控制:为稳定的进行终点温度与成分控制,冶炼临近终点时,尽早拉碳,氧枪吹氧,氧枪枪位控制在190cm~210cm,时间0.5min~1.5min,终点温度控制在1660℃~1680℃,C含量0.06%~0.10%,过高过低的温度和C含量都会增加氮的含量;为防止转炉再吹吸氮,在终点不合格情况下,再吹氧时间控制在0~20s,防止再吹增加氮含量;
3)出钢前准备:为防止出钢时间过长,钢水吸氮,选择出钢速度>37t/min的出钢口生产;选择内口与外口的形状平整且完整的出钢口,防止在出钢过程出现湍流吸氮;钢水罐在未装入钢水前进行空吹氩气操作,时间10s~30s,流量50L/min~60L/min,吹出底吹管路内空气。
4)出钢与脱氧合金化:为强化钢水吹氩净化脱气,出钢量达到25~35%、55~65%时分别吹氩0.5min~1.5min,流量45L/min~55L/min,进行两次净化钢水操作;为防止脱氧合金化造成吸氮,合金化在出钢量达到70%以上后进行,增碳剂在所有合金前加入,脱氧类合金在出钢量80%以上后加入,脱氧合金化过程吹氩时间0.5min~1.5min,流量45L/min~55L/min;为防止吹氩时间过长吸氮,整个出钢过程吹氩总时间控制在4min之内。
脱氧合金化的重量占比=脱氧合金化重量/出钢量;
对于脱氧合金化合金重量占比≤2%的生产情况,全部在出钢结束前加完;
对于脱氧合金化合金重量占比>2%的生产情况,在出钢结束前加入脱氧合金化重量按照脱氧合金化合金重量占比=2%的生产情况的加入,剩余部分出钢结束后加入,可减少因一次加入过多合金导致的钢水吸入氮。
实施例1
以260t出钢量、脱氧合金化总量1t,钢种为45#钢,0.40%<C含量<0.50%的转炉冶炼条件为例:
1)底吹控制:底吹全程吹氩气。
2)终点控制:冶炼临近终点时,为保证稳定的成分和温度,尽早拉碳,枪位200cm,时间1min,温度1670℃,C含量0.05%,不进行再吹。
3)出钢前准备:为防止出钢时间过长吸氮,选择出钢时间6min的出钢口生产,选择内口与外口的形状平整且完整的出钢口,钢水罐在未装入钢水前进行空吹氩气操作,时间20s,流量55L/min,吹出底吹管路内空气。
4)出钢与脱氧合金化:为强化钢水吹氩净化脱气,出钢量达到30%、60%时分别吹氩1min,流量50L/min;为防止脱氧合金化造成吸氮,合金化在出钢量达到80%以上后进行,脱氧类合金(Si类脱氧合金)在出钢量90%以上后加入,增碳剂在所有合金前加入,脱氧合金化过程吹氩时间1min,流量50L/min整个出钢过程吹氩总时间3min。出钢结束氮含量0.0012%,成品钢碳含量为0.8%。
对比例1
260t出钢量、脱氧合金化总量2t,以260t出钢量、钢种为45#钢,0.40%<C含量<0.50%:
1)底吹控制:底吹全程吹氮气。
2)终点控制:冶炼终点温度1700℃,C含量0.03%,出钢时间9min,出钢与脱氧合金化在出钢量30%操作,整个出钢过程吹氩总时间3min。出钢结束氮含量0.0050%。
实施例2
以260t出钢量、脱氧合金化总量1.4t,钢种为50#钢,0.45%<C含量<0.55%的转炉冶炼条件为例:
1)底吹控制:为防止转炉底吹气体增氮,底吹全程吹氩气。
2)终点控制:冶炼临近终点时,为保证稳定的成分和温度,尽早拉碳,枪位200cm,时间1.5min,温度1665℃,C含量0.065%,为防止转炉再吹吸氮,不进行再吹。
3)出钢前准备:为防止出钢时间过长吸氮,选择出钢时间6.2min的出钢口生产,选择内口与外口的形状平整且完整的出钢口,钢水罐在未装入钢水前进行空吹氩气操作,时间22s,流量55L/min,吹出底吹管路内空气。
4)出钢与脱氧合金化:为强化钢水吹氩净化脱气,出钢量达到30%、60%时分别吹氩1min,流量50L/min;合金化在出钢量达到80%以上后进行,脱氧类合金(Si类脱氧合金)在出钢量89%以上后加入,增碳剂在所有合金前加入,脱氧合金化过程吹氩时间1.2min,流量50L/min整个出钢过程吹氩总时间3min。出钢结束氮含量0.0013%,成品钢碳含量为0.8%。
对比例2
260t出钢量、脱氧合金化总量1.5t,以260t出钢量,钢种为45#钢,0.40%<C含量<0.50%:
1)底吹控制:底吹全程吹氮气。
2)终点控制:冶炼终点温度1636℃,C含量0.03%,温度不符合要求,再吹40秒,出钢时间8.5min,出钢与脱氧合金化在出钢量30%操作,整个出钢过程吹氩总时间3min。出钢结束氮含量0.0052%。

Claims (4)

1.一种高碳钢控制氮含量方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)底吹控制:吹氮阶段控制在整个吹炼的前期或者全程不吹氮气;
2)终点控制:冶炼临近终点时,氧枪吹氧,枪位控制在190cm~210cm,时间0.5min~1.5min,终点温度控制在1660℃~1680℃,C含量0.06%~0.10%;再吹氧时间控制在0~20s;
3)出钢前准备:选择出钢速度>37t/min的出钢口生产;钢水罐在未装入钢水前进行空吹氩气操作,时间10s~30s,流量50L/min~60L/min,吹出底吹管路内空气;冶炼终点转炉在垂直位置放置1min~3min,炉口控制为正压状态;
4)出钢与脱氧合金化:出钢量达到25%~35%、55%~65%时分别吹氩0.5min~1.5min,流量45L/min~55L/min,进行两次净化钢水操作;合金化在出钢量达到70%以上后进行,增碳剂在所有合金前加入,脱氧类合金在出钢量80%以上后加入,脱氧合金化过程吹氩时间0.5min~1.5min,流量45L/min~55L/min;整个出钢过程吹氩总时间控制在4min以内;
脱氧合金化的重量占比=脱氧合金化重量/出钢量;
对于脱氧合金化合金重量占比≤2%的生产情况,全部在出钢结束前加完;
对于脱氧合金化合金重量占比>2%的生产情况,在出钢结束前加入脱氧合金化重量按照脱氧合金化合金重量占比=2%的生产情况的加入,剩余部分出钢结束后加入。
2.根据权利要求1所述的一种高碳钢控制氮含量方法,其特征在于,步骤1)所述的整个吹炼的前期为冶炼时间的前30%以内。
3.根据权利要求1所述的一种高碳钢控制氮含量方法,其特征在于,步骤3)所述的出钢口的内口与外口的形状平整且完整。
4.根据权利要求1所述的一种高碳钢控制氮含量方法,其特征在于,所述的脱氧合金化加入Si类脱氧合金。
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