CN101469356A

CN101469356A - 利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法

Info

Publication number: CN101469356A
Application number: CNA2007103048337A
Authority: CN
Inventors: 李子林; 段贵生; 毛尽华; 陈波; 刘海强; 李新林; 黄重; 李明儒; 苏晓峰; 张景宜; 陈丛虎; 郭永谦; 付振鹏; 张远强; 孙玉强; 齐新霞
Original assignee: Anyang Iron and Steel Group Co Ltd
Current assignee: Anyang Iron and Steel Group Co Ltd
Priority date: 2007-12-29
Filing date: 2007-12-29
Publication date: 2009-07-01

Abstract

本发明公开一种利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，包括脱硫：铁水经铁水预处理站脱硫，保证出站铁水硫含量在0.04％以下；氩气软搅：采用顶底复吹转炉冶炼钢水，冶炼终点用氩气软搅时间5～10分钟；挡渣出钢：出钢时挡渣出钢，使钢包中渣厚不得大于50cm，出钢时往钢包中加入石灰、锰铁和合成渣铝酸钙，而不加脱氧剂；然后将钢包吊运到LF工位，造还原渣精炼，脱氧、脱硫、全合金化后连铸即得。采用此种炼钢工艺，钢坯的氮含量在15～25ppm之间，钢材中的氮含量在20～30ppm之间；且不需要添加新设备或改造旧设备，操作简单易行；另外由于不加脱氧剂，能够降低炼钢成本，具有很好的应用前景。

Description

利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法

技术领域：

本发明属于钢铁冶金领域，主要涉及一种钢铁冶炼中降低钢中氮含量的炼钢方法。

背景技术：

一般情况下，氮在钢中被视为杂质元素，钢中的氮含量较高时，可使钢材产生时效脆化，降低钢材的冲击韧性，也可引起钢的冷脆等不利影响，氮化物的析出对提高钢的屈服强度有非常显著的影响，在加热至250～450℃的温度范围时，其表面发蓝，钢的强度升高，冲击韧性降低，发生“蓝脆”现象，可见，降低钢中氮含量可提高钢材韧性指标。随着用户对钢材质量要求越来越严格，降低钢中氮含量早已成为冶金工作者长期以来研究的主要课题之一。然而目前，炼钢设备主要有电炉和转炉两种，转炉钢一般采取如下的冶炼工艺：铁水预处理→复吹转炉→钢包脱氧→LF精炼炉→连铸→铸坯，采用此冶炼工艺的钢中氮含量一般在30～60ppm之间，而电炉钢则在80ppm以上。在不改变工艺的情况下，要再降低钢中氮几乎是不可能的，如要再降低钢中氮含量，就必须增设RH、VD等真空脱气设备，但这在一定基础上既增加了成本又延长了处理时间。实践证明，钢水冶炼过程中的增氮量有如下几个环节：转炉出钢、LF炉精炼过程和连铸过程，其中转炉出钢时的增氮量最多，而LF炉精炼过程可以通过造泡沫渣和埋弧操作降低吸氮量，连铸过程也可以通过大包加盖、氩气密封水口及采用侵入式长水口降低吸氮量，只有转炉出钢时的增氮量无法控制，因此出钢过程成为降低钢中氮含量的瓶颈。根据钢铁冶金知识可知，钢液中的氮含量主要来自于空气，当钢液中氧含量很高时，氧作为表面活性元素占据在钢液表面，阻止氮的吸附，从而利用出钢弱脱氧来达到降低钢中氮含量的方法从理论上讲是可行的。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题就是针对以上不足而提供一种利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，该方法不增加冶炼设备、不改变炼钢工艺，采用出钢时弱脱氧，使钢中具有很高的氧含量，来阻止钢水从空气中的吸氮量，本方法应用后，钢中氮含量在15～30ppm之间，降氮效果显著。

本发明基于铁水预处理→复吹转炉→钢包脱氧→LF精炼炉→连铸→铸坯这条旧的工艺线路，只采用转炉出钢时弱脱氧来降低钢中氮含量，为达到降低钢中氮含量的目的，本发明所采取的技术方案是：

一种利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，包括将钢包吊运到LF工位，造还原渣精炼，脱氧、脱硫、全合金化后连铸步骤，还包括：

A、脱硫：铁水经铁水预处理站脱硫，保持出站铁水硫含量在0.04％以下；

B、氩气软搅：采用顶底复吹转炉冶炼钢水，冶炼终点用氩气软搅时间5～10分钟；

C、挡渣出钢：出钢时挡渣出钢，使钢包中渣厚不得大于50cm，出钢时往钢包中加入石灰、锰铁和合成渣铝酸钙，而不加脱氧剂。

其中，挡渣出钢阶段锰铁的加入量要按所炼钢种锰含量最终要求的65～75％，不足部分在LF精炼过程中补加。

其中，挡渣出钢阶段合成渣铝酸钙的加入量为1.2～2.0kg/t。

其中，挡渣出钢阶段中石灰的加入量为2.5～4.5kg/t。

为减少精炼以后的过程增氮量，精炼过程必须造泡沫渣，底吹搅拌时氩气流量要求钢水不暴露在空气中。

连铸时大包必须加包盖，上水口和下水口之间用氩气密封，中间包到结晶器必须使用浸入式水口。

本发明能够达到的有益效果是：

1、采用此种炼钢工艺，钢坯的氮含量在15～25ppm之间，钢材中的氮含量在20～30ppm之间，效果非常明显，比采用现行炼钢工艺冶炼的钢中氮含量低15～30ppm，克服了利用现行设备不能再降低钢中氮含量的难题，这对于冶炼对氮含量要求非常低的高强度、高韧性钢材来说无疑是雪中送炭。

2 本发明不需要添加新设备或改造旧设备，利用原来的设备完全可以实现，操作简单易行；另一方面由于不加脱氧剂，能够降低炼钢成本约66元/吨，具有很好的工业化应用前景。

具体实施方式：

实施例1：利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，用来冶炼低合金高强度钢(要求钢中锰含量为1.5～1.7％)，其工艺步骤如下：

1、脱硫：铁水经铁水预处理站脱硫，保持出站铁水硫含量为0.0035％；

2、氩气软搅：向顶底复吹转炉加入脱硫铁水145.9吨，废钢5.07吨，进行吹炼，冶炼末期，停止吹炼，底吹氩气8分钟后出钢；

3、挡渣出钢：出钢时挡渣出钢，向钢包加入锰铁2591kg，合成渣200kg，石灰400kg，钢包渣厚45cm，化验知钢水中锰含量为1.16％。

4、吊运到LF工位进行精炼，脱氧，脱硫、合金化后吊运到连铸，即得。

此时对过程钢水及钢材中氮含量进行分析，转炉出钢后为氮含量为17.7ppm，精炼结束后为28.3ppm，钢材中氮含量为29ppm。

实施例2：利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，冶炼低合金高强度钢(要求钢中锰含量为1.55～1.75％)，其工艺步骤如下：

1、脱硫：铁水经铁水预处理站脱硫，保持出站铁水硫含量为0.0038％；

2、氩气软搅：向顶底复吹转炉加入脱硫铁水144.6吨，废钢9.6吨，进行吹炼，冶炼末期，停止吹炼，底吹氩气7分钟后出钢；

3、挡渣出钢：出钢时挡渣出钢，向钢包加入锰铁2619kg，合成渣209kg，石灰454kg，钢包渣厚50cm，化验知钢水中锰含量为1.19％；

此时对过程钢水及钢材中氮含量进行分析，转炉出钢后为氮含量为18ppm，精炼结束后为21ppm，钢材中氮含量为24.5ppm。

实施例3：利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，冶炼低合金高强度钢(要求钢中锰含量为1.5～1.7％)，其工艺步骤如下：

1、脱硫：铁水经铁水预处理站脱硫，保持出站铁水硫含量为0.004％。

2、氩气软搅：向顶底复吹转炉加入脱硫铁水145.2吨，废钢10.24吨，进行吹炼，冶炼末期，停止吹炼，底吹氩气9分钟后出钢；

3、挡渣出钢：出钢时挡渣出钢，向钢包加入锰铁2686kg，合成渣211kg，石灰445kg，钢包渣厚50cm，化验知钢水中锰含量为1.2％；

此时对过程钢水及钢材中氮含量进行分析，转炉出钢后为氮含量为16ppm，精炼结束后为20ppm，钢材中氮含量为23ppm。

上述实施例表明：采用本发明冶炼钢水时，钢中氮含量明显低于现有技术，能够把钢中氮含量控制30ppm以内，在很大程度上降低了钢材的时效性，操作方法简单易行，不需要添加或改造设备，利用现有设备完全可以实施本发明，具有很好的应有前景。

Claims

1、一种利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，包括将钢包吊运到LF工位，造还原渣精炼，脱氧、脱硫、全合金化后连铸步骤，其特征在于还包括：

A、脱硫：铁水经铁水预处理站脱硫，保证出站铁水硫含量在0.04％以下；

2、如权利要求1所述的利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，其特征在于：挡渣出钢阶段锰铁的加入量为所炼钢种锰含量最终要求的65～75％。

3、如权利要求1所述的利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，其特征在于：挡渣出钢阶段合成渣铝酸钙的加入量为1.2～2.0kg/t。

4、如权利要求1所述的利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法，其特征在于：挡渣出钢阶段中石灰的加入量为2.5～4.5kg/t。