一种含氮高强钢的精准控氮方法技术

本发明专利技术属于冶金技术领域，本发明专利技术提供一种含氮高强钢的精准控氮方法，包括以下步骤：(1)转炉：转炉冶炼过程中采用底吹氮气转炉出钢过程中先添加脱氧剂，再添加增氮剂；(2)LF精炼：钢液进入所述LF精炼炉内，LF炉采用氮/氩交替喷吹模式，LF前中期采用底吹氮气，白渣精炼结束后取样测定钢中氮含量，并通过喂入氮线精确控制氮含量，同时底吹切换为氩气；(3)连铸：连铸过程采用气体保护浇注，结合LF出站时钢液氮含量控制切换保护气种类。本发明专利技术通过精准控制转炉冶炼温度、转炉终点碳、氧含量，增氮剂添加量，精炼渣成分等多途径控氮，可有效解决钢中氮含量不稳定的问题，实现含V和Cr的高强含氮钢的精准控氮。钢的精准控氮。

【技术实现步骤摘要】
一种含氮高强钢的精准控氮方法


[0001]本专利技术属于冶金
，涉及一种转炉和LF精炼工艺中含氮高强钢的精准控氮的方法。

技术介绍

[0002]氮作为钢中重要元素之一，对钢材性能有重要影响，可促进奥氏体区V(C,N)的析出，为亚微米析出相提供非均匀形核中心等有益作用，因此精准控制钢中氮含量有利于提高含氮钢的综合力学性能。
[0003]目前针对含氮钢的冶炼工艺主要包含：用转炉冶炼预处理后的铁水，钢液在精炼炉中经过搅拌、渣洗、加热、真空、喷吹等手段后加入含氮合金，或通过钢包底吹氮气控制氮含量，基本能满足目前含氮钢中氮含量的控制。但真空处理后钢液纯净度较高，加入增氮材料将会二次氧化污染钢液；仅依靠底吹氮气，难以实现氮含量稳定控制，处理周期长，影响炼钢效率。
[0004]申请公布号为CN 104962683 A的中国专利公开了一种含氮钢的冶炼方法，包含电炉冶炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和浇注过程，通过在VD炉真空处理过程中底吹氮气搅拌钢液，真空处理结束后，底吹氮气至钢液达到浇注温度，吊包浇注。能实现氮含量为0.010％～0.030％的含氮钢生产，但此法底吹氮气的控氮效果不稳定。
[0005]申请公布号为CN 103320577 A的中国专利公开了一种真空循环脱气炉生产汽车面板控碳控氧的方法，通过在RH炉内采用四级真空泵抽真空，并选用氮气作为循环气体使钢液增氮，7
‑
9min后定氧；抽真空15
‑
16min后再次定氧，按脱碳终点氧值加脱氧铝；再按2.8
>‑
3.0kg/吨钢比例加入低碳锰铁，不足碳用金属锰调至目标碳含量；净循环期间，将提升气体由自动改为手动，将氩气切换成氮气。根据氩站检测的样氮成分和总氮量，按吹氮50
‑
60s增加氮含量0.0003％调整；吹氮结束，将提升气体改回自动。本专利技术RH处理结束搬出碳成分在0.0024
‑
0.0026％，氮成分为0.0022
‑
0.0025％；成品碳成分控制在0.0025
‑
0.0030％，氮控制在0.0024
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0.0029％，使汽车面板的性能得到极大提高，交货率明显上升。该工艺可实现氮含量为0.0023
‑
0.0024％的含氮钢控制，不适用于氮含量为0.01％～0.015％的含氮高强钢的精准控制。
[0006]申请公布号为CN 101168817 A的中国专利公开了一种含氮纯净钢的增氮方法，在含氮纯净钢钢液二次精炼末期，采用钢包底吹氮气进行钢液增氮，吹氮结束后，向钢液吹入氩气，对钢液进行清洗。该工艺在精炼末期进行钢液增氮方法处理时间较长且不稳定，不利于铸坯的稳定生产。
[0007]申请公布号为CN 103451350 A的中国专利公开了一种控制钢水中氮含量的方法，采用顶底复合吹氮的供气模式使钢中氮含量控制在100～230ppm间，其中，不同的顶底复吹供气模式包括吹炼开始后先采用顶吹氧同时底吹氮气的供气模式，当转炉顶吹氧气的吹氧量达到整个转炉冶炼过程中吹氧总量的90％时，采用顶底复合吹氮的供气模式至吹炼结束；在转炉出钢过程中转炉底吹氮气，同时在转炉出钢前就开始对钢包底吹氮气，该工艺同
时需加入脱氧剂使钢包中氧活度降到10ppm以下，对脱氧剂要求加入量过大，生产成本有所增加，适合生产氧含量较低的钢种，不适用于含氮高强钢的生产。
[0008]申请公布号为CN 110628988 A的中国专利公开了一种含氮钢的冶炼方法，含氮钢的氮含量为80～200ppm，其工艺路线为：电炉—LF精炼—RH—连铸；电炉采用转炉；连铸采用模铸。RH真空全过程采用氮气作为提升气体，氮气压力为1.0～2.0MPa。通过氮气强度的精确控制实现钢液增氮的效果。与钢水充分接触，形成有效的循环，钢水的流场更加稳定；钢水的平衡氮含量远远超过80ppm，真空过程中使用氮气作为提升气体，增氮与真空脱氮的平衡随着钢水氮含量的提高逐步平稳，30～300mbar的真空度下钢水氮含量无法超过钢种的判钢要求，避免了氮含量超标带来的损失。但该工艺复杂不易操作，且真空后通气容易造成钢液吸氢，造成钢液氢超标，不适用于含氮钢的广泛应用。

技术实现思路

[0009]本专利技术的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供了一种含氮高强钢的精准控氮方法。该方法在转炉冶炼过程中采用底吹氮，出钢过程中先添加脱氧剂，再添加增氮剂；LF精炼炉采用氮/氩交替喷吹模式，精炼初期配加发泡剂；连铸过程保护气采用氮/氩切换控制。具有冶炼工艺简单、成本低廉，提高金属收得率，同时可精准控制钢中氮含量等优点。
[0010]本专利技术提供一种含氮高强钢的精准控氮方法，包括以下步骤：
[0011](1)转炉：转炉冶炼过程中采用底吹氮气转炉出钢过程中先添加脱氧剂，再添加增氮剂；
[0012](2)LF精炼：钢液进入所述LF精炼炉内，LF炉采用氮/氩交替喷吹模式，LF前中期采用底吹氮气，白渣精炼结束后取样测定钢中氮含量，并通过喂入氮线精确控制氮含量，同时底吹切换为氩气；
[0013](3)连铸：连铸过程采用气体保护浇注，结合LF出站时钢液氮含量控制切换保护气种类。
[0014]作为优选，所述步骤(1)中，增氮剂包括氮化钒铁、钒氮合金和氮化铬铁中一种或多种组合；在转炉出钢1/5～1/4时，先加入脱氧剂，并在出钢约2/5～3/5时，开始添加增氮剂，并在出钢末期加完增氮剂和微合金调整。
[0015]作为优选，所述步骤(1)中，所述增氮剂加入量可用下式表示：
[0016]A＝(w
a
‑
w
s
)
×
1000
×
m/(w
N
×
S)
[0017]式中，A为增氮剂的加入量；w
s
为钢液初始氮含量；w
N
为增氮剂中氮含量；m为转炉出钢质量；S为增氮剂的收得率；w
a
为钢种氮含量下限值a及低于下限10ppm(a
‑
10ppm)之间的范围值，转炉出钢氮含量控制在(a
‑
10pm)～a范围内。
[0018]作为优选，所述步骤(1)中，预处理后的铁水兑入转炉内进行碳氧反应，在所述转炉冶炼过程中底吹氮气的强度为0.03～0.30Nm3/min/t；转炉终点碳含量稳定控制在0.06％～0.12％，终点氧含量控制为0.020％～0.040％，转炉出钢温度控制为1620～1640℃范围内。
[0019]作为优选，所述步骤(1)中，所述脱氧剂为常用脱氧剂，例如有硅铁、锰铁、铝铁、铝锰铁、硅钙合金、硅锰合金等。
[0020]作为优选，所述步骤(2)中，LF前中期采用底吹氮气，破壳阶段喷吹氮气强度为6.5
～8NL/min/t，送电加热期间喷吹氮气强度为2～2.5NL/min/t，合金化期间喷吹氮气强度为2.5～3NL/min/t，喷出氩气的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含氮高强钢的精准控氮方法，包括以下步骤：(1)转炉：转炉冶炼过程中采用底吹氮气转炉出钢过程中先添加脱氧剂，再添加增氮剂；(2)LF精炼：钢液进入所述LF精炼炉内，LF炉采用氮/氩交替喷吹模式，LF前中期采用底吹氮气，白渣精炼结束后取样测定钢中氮含量，并通过喂入氮线精确控制氮含量，同时底吹切换为氩气；(3)连铸：连铸过程采用气体保护浇注，结合LF出站时钢液氮含量控制切换保护气种类。2.根据权利要求1所述的含氮高强钢的精准控氮方法，其特征在于：所述步骤(1)中，增氮剂包括氮化钒铁、钒氮合金和氮化铬铁中一种或多种组合；在转炉出钢1/5～1/4时，先加入脱氧剂，并在出钢约2/5～3/5时，开始添加增氮剂，并在出钢末期加完增氮剂和微合金调整。3.根据权利要求1或2所述的含氮高强钢的精准控氮方法，其特征在于：所述增氮剂加入量可用下式表示：A＝(w
a
‑
w
s
)
×
1000
×
m/(w
N
×
S)式中，A为增氮剂的加入量；w
s
为钢液初始氮含量；w
N
为增氮剂中氮含量；m为转炉出钢质量；S为增氮剂的收得率；w
a
为钢种氮含量下限值a及低于下限10ppm(a
‑
10ppm)之间的范围值，转炉出钢氮含量控制在(a
‑
10pm)～a范围内。4.根据权利要求1所述的含氮高强钢的精准控氮方法，其特征在于：所述步骤(1)中，预处理后的铁水兑入转炉内进行碳氧反应，在所述转炉冶炼过程中底吹氮气的强度为0.03～0.30Nm3/min/t；转炉终点碳含量稳定控制在0.06％～0.12％，终点氧含量控制为0.020％～0.040％，转炉出钢温度控制为1620～1640℃范围内。5.根据权利要求1所述的含氮高强钢的精准控...

【专利技术属性】
技术研发人员：李萍，周昊，李四军，刘俊宝，李少帅，王建立，邹春锋，赵璐，付常伟，胡滨，郝帅，杜金科，石红燕，
申请(专利权)人：山东钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：