CN102517415A - 一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法,其特征是:在铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下,在转炉出钢过程中用煅烧无烟煤作增碳剂,增碳剂的加入量按碳的收得率不低于93.0at%计算;在LF精炼过程中,精炼渣中配入埋弧泡沫渣,埋弧泡沫渣组份按重量百分数:CaO 38-55%,SiO2<6%,Al2O3<2%,F 3-6%,Fe2O3<2%,MgO 4-8%,Ig 25-40%;埋弧泡沫渣的加入量为2.5-3kg/t钢。其优点是:转炉出钢过程中采用低氮增碳剂煅烧无烟煤代替沥青焦增碳,可有效减少钢中增氮量;在LF精炼过程中,精炼渣中配入埋弧泡沫渣,防止了电弧将空气电离增氮。本方法可使高碳钢中[N]质量分数≤65×10-6。
Description
技术领域:
本发明涉及一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法,属于冶金工业生产的炼钢领域。
背景技术:
随着钢铁行业的高速发展,对钢材深冲性、高强度、高温塑性的要求越来越高。氮作为钢中的元素之一,大多数情况下是作为杂质元素存在的,严重影响钢的高温强度和高温塑性,降低钢的深冲性能。冶炼具有高深冲性、高强度等高附加值产品,必须降低钢中的氮含量,减少氮在钢水中的危害程度,才能保证钢材的深冲性能,减少时效性,消除了屈服点延伸现象,使钢材表面光洁,成材率高。
实践证明,在冶炼过程中钢水增氮有如下几个环节:转炉复吹工艺控制不当或氮-氩切换不及时造成钢水氮含量增加;转炉出钢过程中,一是由于脱氧而造成钢水吸氮,二是由于加入的铁合金、脱氧剂,增碳剂等,都会将氮带入钢中,而其中增碳剂带入的最多;LF炉精炼过程由于电弧区温度高、钢液面裸露和电弧将空气电离而造成钢水吸氮;连铸过程中保护浇注不好,也会使钢水增氮。
在生产高碳钢时,转炉通过顶底复吹转炉冶炼,合理的供氧及底吹氩制度,并充分利用钢中碳氧反应的剧烈沸腾,少的补吹次数,及时的氮氩切换,转炉终点钢水中氮含量可达到较低水平,平均23×10-6;转炉出钢过程中,由于转炉终点碳控制较低(出钢碳在0.06-0.1%之间),需向钢中加入大量的增碳剂,以满足钢种对碳含量的要求,这样会使增碳剂中大量的氮带入钢中,转炉出钢过程钢中增氮平均44.9×10-6,其中主要是增碳剂带入;LF炉精炼过程由于电弧区温度高、钢液面裸露和电弧将空气电离等,钢中增氮平均20.6×10-6;连铸过程通过采用长水口和侵入式水口、大包覆盖剂和结晶器保护渣等保护措施,钢中增氮只有平均2.1×10-6。因此,在生产高碳钢时,转炉出钢和LF精炼过程是钢水增氮的重要环节。
发明内容
本发明目的在于在铁水预处理(脱S)→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下,提供一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法,本方法使高碳钢中[N]质量分数≤65×10-6。
本发明技术方案如下:
在铁水预处理(脱S)→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下:
(1)在转炉出钢过程中用煅烧无烟煤作增碳剂,增碳剂的加入量按碳的收得率不低于93.0at%计算;由于煅烧无烟煤中氮含量较低,使得钢中增氮量减少。
(2)在LF精炼过程中,精炼渣中配入埋弧泡沫渣,埋弧泡沫渣组份按重量百分数:CaO 38-55%,SiO2<6%,Al2O3<2%,F 3-6%,Fe2O3<2%,MgO 4-8%,Ig(灼减)25-40%;埋弧泡沫渣的加入量为2.5-3kg/t钢。
为了使埋弧泡沫渣成渣快且均匀,LF就位时加入总量的一半,给电后分两批加入总量的另外一半。由于埋弧泡沫渣可以防止电弧将空气电离增氮和钢液面裸露吸氮,因而降低了钢中氮含量。
所述煅烧无烟煤的组份按重量百分数:C(固)>92%;灰份≤5.0%;挥发份≤1.5%;S≤0.3%;N<0.5%。
本发明的有益效果是:转炉出钢过程中采用低氮增碳剂煅烧无烟煤代替沥青焦增碳,可有效减少钢中增氮量;在LF精炼过程中,精炼渣中配入埋弧泡沫渣,防止了电弧将空气电离增氮。本方法可使高碳钢中[N]质量分数≤65×10-6。
具体实施方式
在铁水预处理(脱S)→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下生产高速轨钢时,对钢中氮含量的控制,采取了如下具体实施方式:
(1)转炉出钢采用低氮增碳剂煅烧无烟煤增碳技术
在生产高碳钢时,由于转炉终点控制采用低碳出钢,钢中碳含量大多数分布在0.06-0.1%之间,转炉出钢过程需加入大量的增碳剂,以满足钢种对碳含量的要求,研究表明:采用沥青焦增碳,钢中每增加0.01%质量分数的碳,就会使钢中增加1×10-6质量分数的氮。
生产高碳钢过程中,转炉出钢时采用低氮增碳剂煅烧无烟煤代替沥青焦增碳,煅烧无烟煤的重量百分数:C(固)>92%;灰份≤5.0%;挥发份≤1.5%;S≤0.3%;N<0.5%。煅烧无烟煤是在转炉出钢过程中随钢水流加入钢水中,加入量按低氮增碳剂煅烧无烟煤中碳的收得率不低于93.0%计算。结果表明:从转炉出钢到LF就位,与沥青焦增碳相比,钢中增氮量(质量分数)减少了20×10-6。
(2)LF精炼过程配加埋弧泡沫渣技术。
钢水在LF精炼加热时,电弧区钢液的温度较其它部位钢液温度高,钢液中氮的溶解度增加,故电弧区增氮严重。为减少电弧区钢水增氮和钢液面裸露吸氮,LF精炼过程中必须要造好泡沫渣,进行埋弧操作。同时埋弧泡沫渣可以防止电弧将空气电离增氮。
生产高碳钢过程中,在LF精炼渣中配入埋弧泡沫渣,埋弧泡沫渣的重量百分数:CaO 38-55%;SiO2<6%;Al2O3<2%;F 3-6%;Fe2O3<2%;MgO 4-8%;Ig(灼减)25-40%,埋弧泡沫渣的加入量为2.5-3kg/t钢,为了使埋弧泡沫渣成渣快且均匀,LF就位时加入总量的一半,给电后分两批加入总量的另外一半。结果表明:从LF就位到LF离位,与不配加埋弧泡沫渣相比,钢中增氮量(质量分数)减少了8.7×10-6。
(3)采用低氮增碳剂煅烧无烟煤同时采用LF精炼过程配加埋弧渣技术,即转炉出钢过程中随钢水流加入低氮增碳剂煅烧无烟煤增碳、LF精炼渣中配入埋弧泡沫渣,可使成品钢中氮含量同比降低了10×10-6。
通过上述实施方式,使在铁水预处理(脱S)→顶底复吹转炉冶炼低碳出钢→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下生产的高碳钢(高速轨钢),钢中氮含量(质量分数)控制在≤65×10-6范围之内。
Claims (2)
1.一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法,其特征是:在铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下,在转炉出钢过程中用煅烧无烟煤作增碳剂,增碳剂的加入量按碳的收得率不低于93.0at%计算;在LF精炼过程中,精炼渣中配入埋弧泡沫渣,埋弧泡沫渣组份按重量百分数:CaO 38-55%,SiO2<6%,Al2O3<2%,F 3-6%,Fe2O3<2%,MgO 4-8%,Ig 25-40%;埋弧泡沫渣的加入量为2.5-3kg/t钢。
2.根据权利要求1所述的高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法,其特征是:所述煅烧无烟煤的组份按重量百分数:C(固)>92%;灰份≤5.0%;挥发份≤1.5%;S≤0.3%;N<0.5%。
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