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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