[發明專利]一種生產鋁脫氧高碳鋼過程中氮含量的控制方法

有效

• 申請號: 201410261767.X
• 申請日: 2014-06-13
• 公開（公告）號: CN104004881A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 高宇波;王日紅;華建民;朱富強
• 申請（專利權）人: 常州東大中天鋼鐵研究院有限公司
• 主分類號: C21C5/52
• 分類號: C21C5/52;C21C7/076;C21C7/10;B22D11/18
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 陳揚

技術領域

本發明涉及一種冶煉過程中氮含量的控制方法，具體地說是一種電轉爐生產鋁脫氧高碳鋼過程中氮含量的控制方法。

背景技術

在絕大多數情況下，氮被視為鋼中的一種有害元素，而且即使在氮含量極少的情況下，其對鋼的力學性能也有著顯著的影響。氮的危害主要表現在：鋼中自由的氮形成固溶體，造成固溶強化，伴有時效性，使鋼的韌性和塑性降低；與鋼中鋁、鈦等元素形成帶棱角的脆性夾雜物，降低鋼的冷熱變形加工性；當鋼中殘留氮較高時，會導致鋼的宏觀組織疏松甚至形成皮下氣泡；鋼中氮含量偏高還易導致鑄坯出現裂紋缺陷。而對于要求高潔凈度、高均勻度、高抗疲勞壽命的優特高碳鋼而言，鋼液中氮含量的高低更是對產品質量起著頗為重要的影響。因此，必須采取有效措施降低高碳特鋼中的氮含量。

冶煉條件下鋼液中的氮遠未達到飽和，空氣以及原輔料中的氮在出鋼、精煉及連鑄過程易進入鋼液，而由于鋼液中氮的傳質系數以及自身活性較小，再加上表面活性元素的阻礙，氮在真空處理階段的脫除相對于其它氣體而言則更為困難。因而，鋼液中氮含量在冶煉過程的控制成為了一個較為普遍而又難以解決的問題。

專利201110440322.4采用低氮增碳劑煅燒無煙煤代替瀝青焦增碳，實現了對增碳劑帶入氮含量的控制，但僅局限于這一個環節對于氮含量的控制較為有限，無法滿足優特鋼的氮含量要求；專利201110403472.8通過轉爐出鋼過程及進入氬站前不吹氬來降低鋼中的氮含量，顯然出鋼不吹氬不利于合金和渣料的融化，也不利于鋼包內鋼液溫度的均勻化，為后續工序控氮增加了難度，還可能出現鋼包底部出現結冷鋼的情況；而專利201210487536.1公開了一種采用兩步加入合金脫氧且不采用鋁脫氧的出鋼方法來控制鋼液的增氮量，同樣該方法傾向性的僅考慮氮含量控制而未考慮合金回收率及脫氧效率；專利201210164848.9表示在真空處理前控制鋼液中氮含量不低于45×10^-6，并且在真空處理時向鋼包中加入氧化鐵皮球可以有效提高真空脫氮率，而事實上該方法一方面增加了真空處理前氮含量的控制難度，另一方面，在真空處理過程中加入氧化鐵球操作的適用性有限且存有增加鋼液夾雜物的風險；相關文獻（鋼中氮的控制及其對質量的影響，煉鋼，21（1）；溶解氧對鋼液吸氮影響的研究，鋼鐵，37（4）；Behavior?of?Nitrogen?During?AOD?Process,?ISIJ?International,?49(10)）報道了表面活性元素氧和硫對于鋼液增氮和脫氮的雙重作用，然而這些研究僅停留在定性認識層面，并未實際注重表面活性元素及其相關元素對于控氮的定量性應用。

????同樣值得注意的是，當前的專利及研究大都針對轉爐控氮，而鮮有針對電爐控氮，特別是關于新型電轉爐生產過程氮含量的控制，而電轉爐冶煉時由于初始氮含量高而更易致成品氮含量偏高，因此針對電轉爐冶煉過程氮含量的控制更具有現實意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種生產鋁脫氧高碳鋼過程中氮含量的控制方法，該方法有效且定量性地利用鋼液中表面活性元素對于吸氮和脫氮的雙重作用，注重冶煉全過程中關鍵環節的控氮，實現了單個控氮操作參數對于其它環節或其它工藝指標的兼顧，切實有效地將電轉爐冶煉鋁脫氧高碳鋼的氮含量降至40×10^-6以下。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種電轉爐生產鋁脫氧高碳鋼過程中氮含量的控制方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

1）電轉爐出鋼前進行鋼包底吹吹氬,驅除鋼包內的空氣,使鋼包被氬氣覆蓋,避免空氣與鋼水充分接觸造成增氮；出鋼過程中底吹氬氣壓力控制在0.7~0.8?Mpa，待出鋼完畢后及時調整氬氣壓力至0.3~0.5?Mpa，避免鋼水在大包內劇烈翻滾及大面積的裸露；

2）出鋼時根據終點碳含量、合金元素含量及出鋼量確定所需加入的鋁塊、低氮增碳劑及鐵合金量，渣料按噸鋼12~14kg/t加入，加入順序為：20%的鋁塊、30%的低氮增碳劑、鐵合金、70%的低氮增碳劑、80%的鋁塊、渣料；選用熔點低熔速快的渣料，減少化渣時間，從而減少鋼液表面裸露的時間；鋼液在出鋼過程中保有表面活性元素氧，防止鋼液在出鋼過程中大量吸氮；電轉爐出鋼時，控制終點碳含量在0.4~0.7%范圍內；出鋼溫度控制在1620~1640℃；