控制转炉工艺生产铝脱氧钢氮含量的方法技术

本发明专利技术属于钢铁冶金技术领域，具体涉及控制转炉工艺生产铝脱氧钢氮含量的方法，用于防止转炉工艺生产铝脱氧钢增氮的问题。解决本发明专利技术技术问题是通过如下技术方案实现控制转炉工艺生产铝脱氧钢氮含量的：在转炉开始造渣时将转炉炉渣碱度ＣａＯ／ＳｉＯ↓［２］调整为５～７。通过控制转炉炉渣碱度可提高转炉冶炼过程的脱氮率，脱氮率由５０％～７０％提高到６５％～８５％，转炉终点钢水氮含量可控制在１５ＰＰｍ以内。通过碱度控制、加入特殊渣料和连铸开浇前在钢包下口与保护管之间使用带帽沿的密封垫圈密封，实现了ＬＤ－ＬＦ－ＳＣＣ工艺铸坯氮含量≤３５ＰＰｍ、ＬＤ－ＬＦ－ＲＨ－ＢＣＣ工艺铸坯氮含量≤３０ＰＰｍ的稳定控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于钢铁冶金
，具体涉及。
技术介绍
随着工业和科技的发展，各行业对钢的质量要求越来越苛刻。钢中氮含量对钢的机械性能影响较大，尤其是生产用于深冲条件下的低碳钢和硬线钢丝时，氮的不利影响特别明显。钢液凝固时，溶解在钢中的气体氮的析出会引起元素的偏析或使钢铸件产生气孔，均使钢的性能降低。钢中氮含量增加，屈服极限、强度极限和硬度提高，塑性下降，冲击韧性降低，并导致时效硬化。氮还会大幅度提高钢的韧脆转变温度，而且还有可能使钢产生低温回火脆性，某些氮化物还会导致钢的热脆。因此，除奥氏体不锈钢以氮代替镍和其它贵重合金元素、低合金钢和铁素体合金钢以氮代碳外，其它的钢种则要求氮含量越低越好。氮气在炉气中的分压力很高，大气中氮的分压力大体保持在7. 8X 104Pa氮在钢液中的溶解度公式为o = 0. 044 — 0. 01 o — 0. 0025 o M — 0. 003 o —0. 0043 w — 0. 001 w + 0. 0069 w + 0. 013 w -0. 001 w + 0. 1 o + 0. 0015 w + -0.0004o 计算出氮在钢中的氮含量一般为350 450 PPm，而实际生产中钢中氮含量一般控制在80PPm以内，因此出钢后钢液容易增氮。在冶金生产工艺过程中，影响钢中氮含量控制的因素较多，主要有铁水条件、转炉吹炼制度、出钢过程、合金及增碳剂等原辅料含氮量、精炼过程、连铸浇铸过程等环节。目前主要依靠转炉脱氮，以及在浇注过程中防止钢水增氮来控制钢中氮含量。一般转炉炼钢炉渣碱度CaO/Si02控制在3 5，脱氮率一般为50% 70%，脱氮率的高低取决于铁水加入量、转炉的吹炼控制、出钢脱氧制度等。高的矿石加入量和铁水比可降低终点钢中氮含量，这主要是所增加的CO气泡对钢水的清洗作用加速了钢中氮的去除，同时也增加了吹炼时的渣层厚度，促使钢水与大气隔离，减少了钢水吸氮。复吹工艺对降低终点钢水氮含量起着重要作用，其中最重要的是惰性气体的性质和底吹时用于保护喷嘴的介质种类。试验证明，钢水中的氮含量与溶池吹氩持续时间有关，当整个吹炼期都吹氩时，转炉终点钢水氮含量最低，目前一般采取从吹炼开始经过10min后即转换到吹氩的模式。氧气中含氮量也是影响钢水终点氮含量的重要因素。不脱氧出钢、控制出钢口形状不散流以及在钢包内添加含CaO的顶渣可有效限制钢水吸氮。转炉顶底复吹有利于降低终点氮含量。精炼过程的氮主要来源于与钢水接触的大气、加入的合金及熔剂。进入LF精炼阶段，由于电弧对大气的电离作用，钢水也会增氮。LF增氮与通电时间、还原渣的造渣情况、炉内气氛情况、精炼周期、脱硫情况及吹氩搅拌情况等多种因素有关。真空脱气装置中脱氮效果并不明显，特别在低氮范围(氮在30X10—6以下)，脱氮反应几乎中止。当钢中界面活性元素硫、氧含量较高时，钢液的脱氮速度很低，甚至陷于停顿状态。浇铸期间，连铸机长水口内径大且未被钢流充满，如密封不良，将会象抽气泵一样把空气从接缝处吸入。为防止在接缝吸入空气，目前最好的解决办法是在接缝严密处通入Ar气，使长水口顶部形成正压区(约0.7MPa)，并垫以保护圈(垫)，钢水增氮量可控制在很低，其中采用的保护圈(垫)为常规的锥形筒结构。因此，炼钢工生产过程中控制钢的氮含量主要有三方面， 一是控制冶炼终点钢水氮含量，二是选用低氮含量的合金及原辅材料，三是防止空气中的氮进入钢水中。目前，铝脱氧钢在出钢过程和精炼过程的增氮量可分别达10 20PPm，浇铸过程最高可达40PPm，转炉工艺生产铝脱氧钢铸坯氮含量多在40 50PPm。铝脱氧钢一般在出钢过程中加入铝进行深脱氧，钢中氧含量极低，同时钢中硫含量极低，而且铝脱氧钢含有的A1元素与氮的亲和力极强，二者容易结合形成氮化铝，因此较其它钢种更容易增氮。本领域急需开发能克服转炉工艺生产铝脱氧钢增氮的问题，尤其是涉及控制LD—LF—SCC工艺铸坯氮含量《35PPm、 LD—LF—RH—BCC工艺铸坯氮含量《30PPm的技术。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是防止转炉工艺生产铝脱氧钢增氮的问题。解决本专利技术技术问题是通过如下技术方案实现控制转炉工艺生产铝脱氧钢的氮含量的在转炉开始造渣时将转炉炉渣碱度CaO/Si02调整为5 7。通过控制转炉炉渣碱度可提高转炉冶炼过程的脱氮率，采用本方法使转炉冶炼过程的脱氮率由50% 70%提高到65% 85%，转炉终点钢水氮含量可控制在15PPm以内。具体地，可以采用活性石灰(按重量百分比含有85. 0《CaO《95. 0%、 5%S MgO〉0、2.5%》Si02〉0，其余为灼减及Al203、 P、 S等微量杂质)或普通石灰来调整碱度。为了提高转炉脱磷效率，有时还为了脱硫，目前转炉很少采用普通石灰造渣， 一般采用活性石灰来造渣。为了减少出钢过程及精炼过程钢水的增氮量，在出钢开始时向钢包中加入如下渣料，该 渣料是由活性石灰、萤石及工业纯碱混匀制成，其化学成分按重量百分比计含有70.0%《 CaO《88%、 0<Si02《3.0%、 0<A1203《4. 0%、 2. 0%《Na20《4. 0%、 8. 0%《CaF2《13. 0%、 0< MgO《5%， 0<N《0.05%，其余为灼减及P、 S等不可避免的微量杂质。渣料加入量按7 10kg/t钢计加入。由于该渣料氮含量低，加入后在钢包内能快速形成液态渣层，加强了钢包 内钢水的覆盖，故而能阻止出钢过程和精炼过程中空气中的氮进入钢水中。通过碱度控制和渣料的加入减少了钢水增氮，有效控制了氮含量。连铸开浇前在钢包下口与保护管之间使用带帽沿的密封垫圈密封；其中，所述的带帽沿 的密封垫圈包括锥形筒和凸缘，其凸缘位于所述锥形筒的口径较大的一端，并向外凸出。使 用此种密封垫圈，可加强该处的密封效果，通过使用该密封垫圈使得浇铸过程增氮量可稳定 地控制在3PPm以内。凸缘凸出于锥形筒筒壁的径向长度(即线段AB与线段FG的差)可以为 30-80毫米，优选为40-70毫米。结合应用上述三种改进方案中的至少一种均可有效实现防止转炉工艺生产铝脱氧钢增氮 的问题。联合应用上述三种改进方案显著降低了铝脱氧钢铸坯氮含量，实现了LD—LF—SCC 工艺铸坯氮含量《35PPm、 LD—LF—RH—BCC工艺铸坯氮含量《30PPm的稳定控制。附图说明图l为现有密封垫圈，其中的l表示锥形筒。图2为本专利技术应用的密封垫圈，其中的l表示锥形筒，2表示凸缘。其中，线段AB为凸缘的径向长度，线段FG为锥形筒的径向长度，线段AB与线段FG的差即 为凸缘凸出于锥形筒筒壁的径向长度，线段CD为锥形筒的高度，线段DE为凸缘的轴向长度。图3为应用本专利技术密封垫圈在钢包下口与保护管连接处，其中的l表示锥形筒，2表示凸 缘，3表示钢水包，4表示保护管，5表示下水口， 6表示保护管上端的锥形部分，7表示钢水 包下端面，8表示保护管上端面，9表示密封垫圈。具体实施例方式以下通过对本专利技术具体实施方式的描述说明但不限制本专利技术。以往在转炉开始造渣时将转炉炉渣碱度CaO/Si02调整为3 5，脱氮率为50% 70%。 本专利技术方法是在转炉开始造渣时将转炉炉渣碱度CaO/Si02调整为5 7。控制碱度后本文档来自技高网...

【技术保护点】
控制转炉工艺生产铝脱氧钢氮含量的方法，其特征在于：在转炉开始造渣时将转炉炉渣碱度ＣａＯ／ＳｉＯ↓［２］调整为５～７。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈天明，杨素波，陈永，曾建华，唐历，李清春，张均祥，李桂军，江南红，顾武安，冯远超，邱涛，
申请(专利权)人：攀钢集团研究院有限公司，攀枝花钢铁集团公司，攀枝花新钢钒股份有限公司，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]