CN115717180A - 一种lf精炼工序中减少钢水增氮的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及炼钢LF精炼技术领域，具体涉及一种LF精炼工序中减少钢水增氮的方法，包括：(1)钢包进入精炼工序之前，预先在钢包渣层的上部均匀铺洒粒度为1～3mm的小粒度石灰石，持续产生CO2，保证渣层上部持续微正压和CO2气泡隔离层；(2)打开钢包底吹氩气进行弱搅拌，使小粒度石灰石和钢包渣均匀混合。在钢包渣高温下，小粒度石灰石分解产生的CO2气泡形成密封隔离层，同时控制氩气流量进行弱搅拌，有效避免钢水裸露与空气接触，显著降低了精炼操作过程中的增氮现象。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢LF精炼技术领域，具体涉及一种LF精炼工序中减少钢水增氮的方法。
背景技术
大多数情况下氮是作为钢中的杂质元素存在的，易饱和固溶于钢中，一般可以提高钢的强度,但是会增加钢的脆性及降低钢的塑性，同时对冷轧板的深冲性能影响也较大。钢中氮过高时将导致时效硬化、硬度增大而延展性变差等，因此一般钢种都要求严格控制钢水中氮的含量。
钢包精炼炉(LF)，是用来对初炼炉(电弧炉、平炉、转炉)所熔钢水进行精炼，并且能调节钢水温度，工艺缓冲，满足连铸、连轧的重要冶金设备。LF精炼的主要任务是在良好的还原气氛和氩气搅拌的相互作用下快速造白渣，完成脱硫、脱氧、提高合金收得率、去除夹杂等目的。LF精炼工序中，电极加热是精炼提温的手段要求，只有在足够的温度下才能完成造渣、加料、吹氩、去除夹杂等精炼任务。氮在钢液中的溶解度与温度相关，温度越高溶解度越大。电弧区钢液的温度最高，故电弧区增氮现象最严重。如果钢水埋弧不好或氩气量较大造成钢水裸露，极易造成钢水吸氮，影响钢水质量，给后续的真空脱气增加压力，同时影响电极加热效率、增加电耗成本。
发明内容
针对LF精炼工序中易出现钢水裸露导致增氮的问题，本发明提供一种LF精炼工序中减少钢水增氮的方法。具体技术方案如下：
(1)钢包进入精炼工序之前，预先在钢包渣层的上部均匀铺洒小粒度石灰石(粒度为1～3mm)，利用钢水及渣层的热量对小粒度石灰石进行预热、煅烧，达到一定温度后的小粒度石灰石开始分解，分解产物CaO用于造渣，分解时持续产生的CO2保证渣层上部持续微正压和CO2气泡隔离层；
(2)打开钢包底吹氩气进行弱搅拌，使小粒度石灰石和钢包渣均匀混合。
利用钢水及渣层的热量进行预热、煅烧，达到一定温度后，小粒度石灰石开始分解，分解时放出CO2可在渣层上表面形成一定的正压(相对于大气压高出0.01～0.03MPa)，在钢包渣层与四周空气之间形成隔离层，有效减少了精炼处理过程的钢水增氮。CO2气泡还有利于炉渣的泡沫化，降低电弧加热噪音、提高加热效率。同时，分解产生的CaO可用于造渣，降低精炼造渣剂消耗，提高精炼化渣效果，降低炼钢成本。
进一步的，所述小粒度石灰石中，粒度为1mm的石灰石含量≥25％，粒度为3mm的石灰石含量为≥25％。
通过控制石灰石粒度比例，控制石灰石的分解速度，粒度小的先分解、粒度大的后分解，从而有持续的CO2气泡排出，保证渣层上部持续微正压和CO2气泡隔离层，持续防止钢水增氮的效果。同时，泡沫渣持续形成，对加热效率、埋弧等进行持续作用。
进一步的，钢包温度为1300～1500℃，石灰石在1300～1500℃下的分解速度较快，分解时间约为10～12分钟，因此加入小粒度石灰石的时机为在精炼处理加热前5～6min。
当石灰石加入到渣层上部时，常温的石灰石与钢包渣层进行换热，渣层热量会预热石灰石，石灰石热量足够后才会按照粒度大小开始分解，因此需要提前5～6分钟加入小粒度石灰石，提供足够的作用时间。
进一步的，步骤(2)的氩气流量为10～120L/min，压力为0.5～0.7Mpa。吹氩压力过大容易裸露钢水导致增氮，吹氩压力过小则不利于石灰石混匀及炉渣的泡沫化程度，为了平衡两者，选择较小的氩气流量和合适的压力。
进一步的，步骤(2)分阶段控制氩气流量，具体过程如下：
阶段Ⅰ，控制氩气流量为10L/min；
阶段Ⅱ，控制氩气流量为30L/min；
阶段Ⅲ，控制氩气流量为120L/min；
阶段Ⅳ，控制氩气流量为100L/min。
进一步的，以小粒度石灰石加入时间为0时刻，0～5min为阶段Ⅰ；5～7min为阶段Ⅱ；7～8min为阶段Ⅲ；8min后为阶段Ⅳ，开始正常精炼处理操作。
加入小粒度石灰石后，5min内利用炉渣热量对石灰石进行余热并开始缓慢分解，氩气流量控制在10L/min，避免氩气流量过大吹散钢包渣，保证炉渣和石灰石的换热、石灰石的预热；5～7min时间段，调整流量至30L/min，此时石灰石换热、预热完毕，调大氩气流量以促进石灰石分解速度；7～8min时间段，调整流量至120L/min，大流量的目的是混匀石灰石和钢包渣，并促进钢包渣的泡沫化；泡沫渣形成后再适当降低流量，精炼开始正常处理操作，小粒度已经进行分解，并随时间开始分解更大粒度的石灰石，达到持续分解出石灰、CO2气泡，分解的CO2气泡持续产生隔离空气的作用及促进钢包渣的泡沫化。
进一步的，所述小粒度石灰石加入量为1～2kg/吨钢。
进一步的，所述小粒度石灰石要求保持干燥。
进一步的，所述小粒度石灰石袋装规格为10kg/袋，人工手投加入。
本发明的有益效果在于：
本发明通过合理时机预先加入规定要求的小粒度石灰石，在钢包渣高温下进行分解产生的CO2气泡形成密封隔离层，同时控制氩气流量进行弱搅拌，有效避免钢水裸露与空气接触，显著降低了精炼操作过程中的增氮现象。此外，分解产生的石灰用于精炼造渣剂，降低精炼造渣剂消耗，提高了精炼化渣效果和加热效率，从而提高钢水质量、降低炼钢成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明具体实施方式的氩气流量控制示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将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，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
炉号1，钢包渣温度1350℃，LF精炼处理开始之前5min，
(1)预先加入1～3mm的小粒度石灰石，加入量为1.2kg/吨钢，其中粒度为1mm的石灰石含量为25％，粒度为3mm的石灰石含量为35％。小粒度石灰石袋装规格为10kg/袋，干燥状况良好，通过人工手投，使其在钢包渣层的上部均匀铺洒。
(2)按照图1进行吹氩操作，压力为0.55Mpa，具体过程如下：
以小粒度石灰石加入时间为0时刻，0～5min内，氩气流量控制在10L/min；5～7min内，氩气流量调整至30L/min；7～8min内，氩气流量调整至120L/min；泡沫渣形成后，降低氩气流量至100L/min，开始正常精炼处理操作。
钢包渣泡沫化良好，精炼加热、造渣、合金微调、取样等结束后，精炼工序处理过程中增氮量为5ppm。
实施例2
炉号2，钢包渣温度1480℃，LF精炼处理开始之前5.5min，
(1)预先加入1～3mm的小粒度石灰石，加入量为2.0kg/吨钢，其中粒度为1mm的石灰石含量为25％，粒度为3mm的石灰石含量为50％。小粒度石灰石袋装规格为10kg/袋，干燥状况良好，通过人工手投，使其在钢包渣层的上部均匀铺洒。
(2)按照图1进行吹氩操作，压力为0.68Mpa，具体过程如下：
以小粒度石灰石加入时间为0时刻，0～5min内，氩气流量控制在10L/min；5～7min内，氩气流量调整至30L/min；7～8min内，氩气流量调整至120L/min；泡沫渣形成后，降低氩气流量至100L/min，开始正常精炼处理操作。
钢包渣泡沫化良好，精炼加热、造渣、合金微调、取样等结束后，精炼工序处理过程中增氮量为3ppm。
实施例3
炉号3，钢包渣温度1420℃，LF精炼处理开始之前6min，
(1)预先加入1～3mm的小粒度石灰石，加入量为1.0kg/吨钢，其中粒度为1mm的石灰石含量为30％，粒度为3mm的石灰石含量为45％。小粒度石灰石袋装规格为10kg/袋，干燥状况良好，通过人工手投，使其在钢包渣层的上部均匀铺洒。
(2)按照图1进行吹氩操作，压力为0.70Mpa，具体过程如下：
以小粒度石灰石加入时间为0时刻，0～5min内，氩气流量控制在10L/min；5～7min内，氩气流量调整至30L/min；7～8min内，氩气流量调整至120L/min；泡沫渣形成后，降低氩气流量至100L/min，开始正常精炼处理操作。
钢包渣泡沫化良好，精炼加热、造渣、合金微调、取样等结束后，精炼工序处理过程中增氮量为4ppm。
尽管通过参考附图并结合优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种LF精炼工序中减少钢水增氮的方法，其特征在于，包括：
(1)钢包进入精炼工序之前，预先在钢包渣层的上部均匀铺洒粒度为1～3mm的小粒度石灰石，持续产生CO2，保证渣层上部持续微正压和CO2气泡隔离层；
(2)打开钢包底吹氩气进行弱搅拌，使小粒度石灰石和钢包渣均匀混合。
2.如权利要求1所述的一种LF精炼工序减少钢水增氮的方法，其特征在于，所述小粒度石灰石中，粒度为1mm的石灰石含量≥25％，粒度为3mm的石灰石含量≥25％。
3.如权利要求1所述的一种LF精炼工序减少钢水增氮的方法，其特征在于，加入小粒度石灰石的时机为在精炼处理加热前5～6min。
4.如权利要求1所述的一种LF精炼工序减少钢水增氮的方法，其特征在于，步骤(2)的氩气流量为10～120L/min，压力为0.5～0.7Mpa。
5.如权利要求1所述的一种LF精炼工序减少钢水增氮的方法，其特征在于，步骤(2)分阶段控制氩气流量，具体过程如下：
阶段Ⅰ，控制氩气流量为10L/min；
阶段Ⅱ，控制氩气流量为30L/min；
阶段Ⅲ，控制氩气流量为120L/min；
阶段Ⅳ，控制氩气流量为100L/min。
6.如权利要求5所述的一种LF精炼工序中减少钢水增氮的方法，其特征在于，以小粒度石灰石加入时间为0时刻，0～5min为阶段Ⅰ；5～7min为阶段Ⅱ；7～8min为阶段Ⅲ；8min后为阶段Ⅳ。
7.如权利要求1所述的一种LF精炼工序减少钢水增氮的方法，其特征在于，所述小粒度石灰石加入量为1～2kg/吨钢。
8.如权利要求1所述的一种LF精炼工序减少钢水增氮的方法，其特征在于，所述小粒度石灰石袋装规格为10kg/袋，人工手投加入。
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