CN115505681A - 一种钢水中氮含量的控制预测方法 - Google Patents

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苏庆林
王功胜
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Abstract

本申请提供了一种钢水中氮含量的控制预测方法，控制钢水氧含量在20‑40ppm；目标氮含量=转炉钢水氮含量+钒氮合金增氮量+钢包底吹增氮量+吹氩站底吹增氮量+精炼炉底吹增氮量+精炼炉通电增氮量；钒氮合金增氮量：依据氮元素含量计算；钢包底吹增氮量=放钢时间t1×7ppm；吹氩站底吹增氮量=底吹时间t2×8ppm；精炼炉底吹增氮量=强吹时间t3×8ppm+中吹时间t4×3ppm+软吹时间t5×1ppm；精炼炉通电增氮量=化渣期间通电增氮t6×7ppm+提温期间通电增氮t7×4ppm；实现了钢水氮含量的稳定控制，氮含量的命中率提高了40%。

Description

一种钢水中氮含量的控制预测方法
技术领域
本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其是涉及一种钢水中氮含量的控制预测方法。
背景技术
氮是含钒微合金钢中一种十分有效的合金化元素，其与钒具有较强的亲和力，钢中增氮能优化钒的析出，起到细化晶粒的作用，进而改善钢的强韧性配合，含钒钢中每增加10ppm的氮可提高强度 6 MPa 以上。目前，行业内增氮，主要采用钒氮合金及底吹氮气方式增氮，钢厂在实际操作过程中，通过固定精炼炉的底吹氮气时间，来达到钢水所需氮含量，但由于钢水增氮受冶炼各环节工艺因素控制，导致氮含量波动大，进而导致成品力学性能不稳定，且有不合格品出现，市场亟需开发稳定增氮的工艺。
发明内容
本发明的目的是提供一种钢水中氮含量的控制预测方法。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种钢水中氮含量的控制预测方法，该控制预测方法适用于转炉-吹氩站-精炼炉的生产流程；
转炉与吹氩站的底吹均采用氮气，精炼炉根据成品要求氮含量选择底吹氮气时间；
转炉放钢根据终点C含量，控制脱氧剂的加入量，确保钢水中的氧含量在20-40ppm之间，确保钢水增氮稳定；
底吹氮气期间的钢水增氮模型：
钢水中的目标氮含量 = 转炉放钢时的炉内钢水氮含量 + 钒氮合金增氮量 + 放钢过程中钢包底吹增氮量 + 吹氩站底吹增氮量 + 精炼炉底吹增氮量 + 精炼炉通电增氮量；
转炉放钢时的炉内钢水氮含量：取值为22-25ppm；
钒氮合金增氮量：依据钒氮合金中的氮元素含量计算；
放钢过程中钢包底吹增氮量=放钢时间t1 min×7ppm；
吹氩站底吹增氮量=底吹时间t2 min×8ppm；
精炼炉底吹增氮量=强吹时间t3 min×8ppm+中吹时间t4 min×3ppm+软吹时间t5 min×1ppm；
精炼炉通电增氮量=化渣期间通电增氮t6 min×7ppm+提温期间通电增氮t7 min×4ppm；
精炼炉进站时底吹氮气，根据钢水增氮模型预测钢水氮含量，当预测的氮含量达到目标氮含量要求后底吹气体切换为氩气，底吹氩气期间钢水增氮不考虑。
优选的，精炼炉为LF精炼炉。
优选的，当转炉钢水的终点C含量＜0.05%，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.75-0.85Kg/t钢水；
当0.05%≤转炉钢水的终点C含量＜0.08%，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.65-0.75Kg/t钢水；
当0.08%≤转炉钢水的终点C含量＜0.10%，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.60-0.65Kg/t钢水；
当0.10%≤转炉钢水的终点C含量，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.50-0.60 Kg/t钢水；
下渣炉次在此基础上每炉增加硅铝钙20kg。
优选的，钒氮合金增氮量：钒氮合金增氮量=钒氮合金中氮含量×钒氮合金加入量×钒氮合金中氮的吸收率/钢水质量；
钒氮合金中氮的吸收率按照50%-60%计算。
优选的，强吹氮气流量为800-1000 L/min，中吹氮气流量为200-350 L/min，软吹氮气流量为50-80 L/min。
本申请取得了以下的有益的技术效果：
(1). 相比现有控制技术，本申请的氮含量的命中率提高了40%。
(2). 本申请采用通过控制钢水中氧含量稳定在20-40ppm之间，确保每炉钢水底吹氮气及通电过程中增氮速率稳定，为氮含量精准控制提供了前提。
(3). 本申请明确了各工序单位时间内的钢水增氮量，使各工序增氮量稳定可控。
(4). 本申请实现了钢水成品氮含量的稳定控制，提高了产品性能的稳定性。
(5). 本申请不需要任何投资，可实现钢水氮含量的稳定控制。
(6). 本申请可有效支撑钒氮微合金化工艺的推广使用，降低了合金成本。
(7). 本发明主要是针对现有增氮工艺控制不稳定问题，通过脱氧工艺优化，建立各工序增氮量模型，实现了钢水氮含量的稳定控制。
(8). 实现了钢水氮含量的稳定控制，达到了降低合金成本的目的，建立了钢水增氮控制模型，精准指导增氮操作，降低了钢材质量波动。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，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的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。
本申请提供了一种钢水中氮含量的控制预测方法，该控制预测方法适用于转炉-吹氩站-精炼炉的生产流程；
转炉与吹氩站的底吹均采用氮气，精炼炉根据成品要求氮含量选择底吹氮气时间；
转炉放钢根据终点C含量，控制脱氧剂的加入量，确保钢水中的氧含量在20-40ppm之间，确保钢水增氮稳定；
底吹氮气期间的钢水增氮模型：
钢水中的目标氮含量 = 转炉放钢时的炉内钢水氮含量 + 钒氮合金增氮量 + 放钢过程中钢包底吹增氮量 + 吹氩站底吹增氮量 + 精炼炉底吹增氮量 + 精炼炉通电增氮量；
转炉放钢时的炉内钢水氮含量：取值为22-25ppm；
钒氮合金增氮量：依据钒氮合金中的氮元素含量计算；
放钢过程中钢包底吹增氮量=放钢时间t1 min×7ppm；
吹氩站底吹增氮量=底吹时间t2 min×8ppm；
精炼炉底吹增氮量=强吹时间t3 min×8ppm+中吹时间t4 min×3ppm+软吹时间t5 min×1ppm；
精炼炉通电增氮量=化渣期间通电增氮t6 min×7ppm+提温期间通电增氮t7 min×4ppm；
精炼炉进站时底吹氮气，根据钢水增氮模型预测钢水氮含量，当预测的氮含量达到目标氮含量要求后底吹气体切换为氩气，底吹氩气期间钢水增氮不考虑(不计量)。
在本申请的一个实施例中，精炼炉为LF精炼炉。
在本申请的一个实施例中，当转炉钢水的终点C含量＜0.05%，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.75-0.85 Kg/t钢水；
当0.05%≤转炉钢水的终点C含量＜0.08%，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.65-0.75Kg/t钢水；
当0.08%≤转炉钢水的终点C含量＜0.10%，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.60-0.65Kg/t钢水；
当0.10%≤转炉钢水的终点C含量，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.50-0.60 Kg/t钢水；
下渣炉次在此基础上每炉增加硅铝钙20kg。
在本申请的一个实施例中，钒氮合金增氮量：钒氮合金增氮量=钒氮合金中氮含量×钒氮合金加入量×钒氮合金中氮的吸收率/钢水质量；
钒氮合金中氮的吸收率按照50%-60%计算。
在本申请的一个实施例中，强吹氮气流量为800-1000 L/min，中吹氮气流量为200-350 L/min，软吹氮气流量为50-80 L/min。
本发明未详尽描述的方法和装置均为现有技术，不再赘述。
为了进一步理解本发明，下面结合实施例对本发明提供的一种钢水中氮含量的控制预测方法进行详细说明，本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
以120t转炉为例，含钒0.070%-0.080%钢种为例，该钢种目标氮含量在150-190ppm：
1) 转炉底吹采用氮气，转炉放钢时的炉内钢水氮含量为23ppm；
2) 转炉钢水的终点C含量为0.07%，加入脱氧剂硅铝钙80kg；
3) 钒氮合金中钒含量为78%，氮含量为16%，转炉钢水终点残余钒含量为0.008%，钢水中需要添加钒氮合金100kg，钒氮合金中氮的吸收率按照50%考虑，钒氮合金增氮=100×16%×50%/120t=0.0066%，即钒氮合金增氮66ppm；
4) 放钢过程中钢包底吹氮气，放钢时间4min，经计算增氮28ppm；
5) 吹氩站底吹氮气，加入冷料底吹1min，经计算增氮8ppm；
6) 精炼炉进站时预测氮含量为125ppm，该钢种目标氮含量为150-190ppm；
精炼炉进站底吹氮气，通电3min化渣后，钢水增氮21ppm，使用强吹模式调整成分2min，钢水增氮16ppm；
7) 此时预测钢水氮含量在161ppm，后续精炼炉底吹气体切换为氩气。
实施例1中，取多个钢水样品通过实验检测化验成品钢水的氮含量分别为158ppm、161ppm、164ppm，因此，本申请提供的钢水中氮含量的控制预测方法能够精准预测钢水氮含量。
以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (5)

1.一种钢水中氮含量的控制预测方法，其特征在于，该控制预测方法适用于转炉-吹氩站-精炼炉的生产流程；
转炉与吹氩站的底吹均采用氮气，精炼炉根据成品要求氮含量选择底吹氮气时间；
转炉放钢根据终点C含量，控制脱氧剂的加入量，确保钢水中的氧含量在20-40ppm之间，确保钢水增氮稳定；
底吹氮气期间的钢水增氮模型：
钢水中的目标氮含量 = 转炉放钢时的炉内钢水氮含量 + 钒氮合金增氮量 + 放钢过程中钢包底吹增氮量 + 吹氩站底吹增氮量 + 精炼炉底吹增氮量 + 精炼炉通电增氮量；
转炉放钢时的炉内钢水氮含量：取值为22-25ppm；
钒氮合金增氮量：依据钒氮合金中的氮元素含量计算；
放钢过程中钢包底吹增氮量=放钢时间t1 min×7ppm；
吹氩站底吹增氮量=底吹时间t2 min×8ppm；
精炼炉底吹增氮量=强吹时间t3 min×8ppm+中吹时间t4 min×3ppm+软吹时间t5 min×1ppm；
精炼炉通电增氮量=化渣期间通电增氮t6 min×7ppm+提温期间通电增氮t7 min×4ppm；
精炼炉进站时底吹氮气，根据钢水增氮模型预测钢水氮含量，当预测的氮含量达到目标氮含量要求后底吹气体切换为氩气，底吹氩气期间钢水增氮不考虑。
2.根据权利要求1所述的一种钢水中氮含量的控制预测方法，其特征在于，精炼炉为LF精炼炉。
3.根据权利要求1所述的一种钢水中氮含量的控制预测方法，其特征在于，
当转炉钢水的终点C含量＜0.05%，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.75-0.85 Kg/t钢水；
当0.05%≤转炉钢水的终点C含量＜0.08%，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.65-0.75 Kg/t钢水；
当0.08%≤转炉钢水的终点C含量＜0.10%，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.60-0.65 Kg/t钢水；
当0.10%≤转炉钢水的终点C含量，脱氧剂硅铝钙的加入量为0.50-0.60 Kg/t钢水；
下渣炉次在此基础上每炉增加硅铝钙20kg。
4.根据权利要求1所述的一种钢水中氮含量的控制预测方法，其特征在于，钒氮合金增氮量：钒氮合金增氮量=钒氮合金中氮含量×钒氮合金加入量×钒氮合金中氮的吸收率/钢水质量；
钒氮合金中氮的吸收率按照50%-60%计算。
5.根据权利要求1所述的一种钢水中氮含量的控制预测方法，其特征在于，强吹氮气流量为800-1000 L/min，中吹氮气流量为200-350 L/min，软吹氮气流量为50-80 L/min。
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