CN103667581B - 一种低氮swrh82b钢冶炼方法 - Google Patents
一种低氮swrh82b钢冶炼方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种低氮SWRH82B钢冶炼方法,该方法包括:(1)转炉冶炼中,顶底复吹转炉在吹炼SWRH82B钢时,采用全过程底吹氩;(2)在出钢脱氧合金化过程中,采用低氮增碳剂增碳;(3)在LF炉精炼过程中采用微正压操作;(4)在连铸过程中采用全保护浇铸:盛钢桶到中间包的钢流,采用长保护套管输送,并吹氩气进行密封;中间包采用SWRH82B钢专用覆盖剂覆盖钢水;从中间包到结晶器的钢流采用长套管输送;结晶器采用SWRH82B专用保护渣。本发明方法能够将SWRH82B盘条钢中的氮含量降到40ppm以下,缩短SWRH82B盘条钢的时效时间,降低盘条的拉拔断丝率。适用于SWRH82B盘条钢生产厂家。
Description
【技术领域】
本发明涉及碳钢冶炼,尤其涉及低氮钢冶炼。
【背景技术】
SWRH82B钢是预应力钢绞线用钢。它是炼钢厂冶炼出的钢水浇铸成方坯之后,在轧钢厂加热、轧制成φ10~12.5mm的盘条,然后在钢绞线厂拉拔成φ5.05~5.10mm的钢丝,最后捻制成钢绞线。这种钢绞线被称为预应力钢绞线,它被广范用于水坝、桥梁、立交桥、高层建筑等大型工程中。
初轧制出来的SWRH82B盘条,由于存在较大的内应力,加上盘条内部含有氢、氮气体元素,塑性较差。若立即对盘条进行拉拔加工,就会频繁出现断裂、拉拔工艺不能正常进行。故需要将盘条在自然状态下放置一段时间,一般为15天,让盘条释放应力,让盘条中的氢、氮逃逸,使盘条的塑性提高,方可顺利拉拔成钢丝。刚轧制的SWRH82B盘条性能随着时间的推移会发生变化,被称为盘条的时效性。为缩短盘条的时效时间,需要使轧制出来的盘条的内应力小、氢和氮含量少,才可使盘条在较短的时间内释放完应力、氢和氮。在影响盘条时效性的诸多因素(内应力、氢、氮等)中,氮是影响SWRH82B盘条时效性的最重要因素。实践证明,当盘条中氮达到200ppm以上时,盘条还未拉拔就发生自然断裂。而氮是在炼钢及浇铸过程中进入钢液中的,在钢凝固后残留在固体铸坯中,因此,要降低SWRH82B盘条中的氮含量,炼钢和连铸工艺是关键。
中国专利数据库中涉及低氮钢冶炼的申请件不多,仅有200780033721.0号《超低硫低氮高纯度钢的熔炼方法》、200980138838.4号《利用传统炼钢设备低成本地制造低碳、低硫以及低氮钢》、201110403472.8号《一种控制低氮钢氮含量的方法》等,但尚无涉及低氮SWRH82B钢的申请件。
【发明内容】
本发明旨在提供一种低氮SWRH82B钢冶炼方法,降低SWRH82B成品钢中的氮含量,缩短SWRH82B盘条时效时间,降低盘条拉拔断丝率。
为实现上述目的,发明人提供的方法包括以下工序:高炉铁水进入转炉冶炼、脱氧合金化、LF炉精炼、方坯连铸,具体的措施是:
(1)转炉冶炼中,顶底复吹转炉在吹炼SWRH82B钢时,采用全过程底吹氩,即转炉的底吹气体是氩气而不是氮气,可降低冶炼出来的钢水氮含量;
(2)在出钢脱氧合金化过程中,采用低氮增碳剂增碳,使钢水增碳过程中少增氮;
(3)在LF炉精炼过程中采用微正压操作,使钢水不吸入空气,减少钢水增氮;
(4)在连铸过程中采用全保护浇铸:盛钢桶到中间包的钢流,采用长保护套管输送,并吹氩气进行密封;中间包采用SWRH82B钢专用覆盖剂覆盖钢水,使空气与钢水隔绝,同时对钢水保温;从中间包到结晶器的钢流采用长套管输送,使钢流与空气隔绝;结晶器采用SWRH82B专用保护渣,使钢水与空气隔绝,同时润滑钢坯表面,提高铸坯表面质量。
上述转炉冶炼中,所述底吹的氩气来自空气分离装置,以质量分数计的纯度为99.99%。
上述出钢脱氧合金化过程中,所述低氮增碳剂是氮含量以质量计为0.014%~0.028%的增碳剂。
上述LF炉精炼过程中,所述微正压是控制LF炉的气压为0.11~0.12MPa,表现为烟气从钢包盖周边袅袅逸出。
上述连铸过程中,所述SWRH82B钢中间包专用覆盖剂的成分按质量分数计为CaO=20%,SiO2=36%,Al2O3=15%,MgO=10%,C=12%;所述SWRH82B钢结晶器专用保护渣的成分按质量百分数计为CaO=24%,SiO2=35%,Al2O3=3%,MgO=3%,C=17%。
本发明方法成功地将SWRH82B盘条钢中的氮含量降到40ppm以下,缩短了SWRH82B盘条钢的时效时间,降低了盘条的拉拔断丝率,在同行业中居于领先地位。适用于SWRH82B盘条钢生产厂家。
【具体实施方式】
以首钢水城钢铁集团公司炼钢厂采用本发明冶炼低氮SWRH82B钢的实践为例,进一步说明本发明。
1冶炼工艺流程
冶炼工艺包括以下工序:高炉铁水进入100t顶底复吹转炉冶炼;脱氧合金化;LF炉精炼;150mm×150mm方坯连铸。
2100t顶底复吹转炉冶炼
(1)原料结构
转炉冶炼的主要原料是水钢公司炼铁厂生产的高炉铁水,其成份为:Si=0.34%~0.47%,平均0.37%;P=0.072%~0.074%,平均0.073%;S=0.023%~0.036%,平均0.033%;每炉钢装入高炉铁水80t、废钢10t,不得超装,为LF炉钢包精炼提供足够的钢包净空,这有利于LF炉造渣精炼钢水;废钢是本公司自循环或外购优质废钢,不使用劣质废钢,以免将夹杂物带入钢中;转炉冶炼采用双渣操作,以降低钢中的P,也降低S。
(2)转炉冶炼操作
转炉冶炼用石灰、萤石和白云石作造渣材料。开吹后,加入第一批造渣材料;对于第一批造渣材料,石灰用量为1炉钢的石灰总用量的1/2~3/5,并加入白云石及污泥球,将碱度控制在2.3~2.8范围内。吹炼5min左右倒渣。倒渣前,采用高枪位操作使炉渣发泡,以便倒渣量不少于炉内总渣量的1/2。第一次吹氧时间不能太长,避免钢中碳氧化过多,炉渣温度高,倒渣导致热量损失大。倒渣时,温度控制在1350~1400℃,钢中C≥3.0%。倒渣后,下枪吹氧,少量多次地加入第二批造渣材料造渣,以避免过分冷却熔池,对石灰熔化有利,还有利于碳的均衡氧化。但最后一次加入造渣材料的时间必须在距离冶炼终点3min之前。
(3)转炉底吹氩气操作
在加废钢前开底吹氩气,6块底吹砖,每块流量在20~40m3/h,氩气总管压力应大于1.3MPa,出钢完毕后,底吹气体不切气,仍然用氩气。
(4)出钢及脱氧合金化操作
转炉出钢时,在出钢口用挡渣塞挡渣,以避免或减少转炉下渣而引起的钢水回P;出钢过程中,由加入钢包中的合成渣对钢水进行渣洗,脱硫、脱磷、加快钢中夹杂的排除、改变夹杂物形态;渣洗所用的合成渣主要由CaO和Al2O3组成,要求有较好的流动性以减少乳化渣滴的平均直径,从而增大钢渣的接触面积;采用低氮增C剂增C,以降低钢中氮含量;用SiMnFe、SiFe、SiCaBaFe进行脱氧及合金化,通过出钢过程的合金化,使钢水的C、Si、Mn等合金含量接近成品下限。从出钢开始,就进行钢包底吹Ar。出完钢到吊钢包,底吹Ar5min,然后钢包到达LF炉精炼位置。此时取钢样分析成分,钢水中的C、Si、Mn含量接近SWRH82B标准所要求的成分下限。
(5)采用低氮增碳剂增碳
为了降低钢中的N含量,使用低氮增C剂。制定了SWRH82B钢使用的低氮增碳剂成分标准,见表1。从表1可见,SWRH82B钢低氮增碳剂要求氮含量以质量计小于0.025%(即250ppm)。
表1所用的低氮增碳剂成分标准(质量分数)
C | N | P | S | 灰分 | 水分 |
≥98 | ≤0.025 | ≤0.015 | ≤0.15 | ≤2 | ≤0.5 |
注:粒度为2~5mm。
普通增碳剂和低氮增碳剂成分见表2。从表2可见,普通增碳剂的氮含量以质量计为0.40%~0.44%,而低氮增碳剂氮含量以质量计为0.014%~0.028%,二者含氮量相差一个数量级。
表2普通及低氮增碳剂成分(质量分数)
增碳剂类别 | 生产厂 | C | N | P | S |
普通增碳剂 | 陕西三秦 | 92.22~95.15 | 0.40~0.44 | — | — |
低氮增碳剂 | 河南西峡 | 96.13~97.77 | 0.014~0.028 | 0.08 | 0.12 |
3LF钢包精炼
(1)钢包精炼操作
LF钢包精炼时,向钢包中加入合成渣(主要成分是石灰和萤石)、精炼渣(主要成分是CaO和Al2O3)、电石和萤石造白渣;加MnFe、SiFe粉、低氮C粉微调钢水成分至标准所要求的范围内,喂SiCa线对钢中夹杂物进行变性处理。要求加Cr、V的钢种,在LF钢包精炼期间还要加入CrFe、VFe微调钢水成分至标准所要求的范围内。LF钢包精炼工艺的平均脱S率为48%。每包钢水的精炼时间是45min,与转炉冶炼和连铸时间匹配。
(2)微正压调节
在精炼过程中,观察到烟气从钢包盖周边袅袅逸出为好,若没有烟气逸出,则证明钢包盖内是负压,可关小除尘烟道阀门;若烟气强烈冲出,则证明钢包盖内正压太大,可开大除尘烟道阀门;总之,将钢包盖内压力调节到烟气从钢包盖周边袅袅逸出。
4连铸
连铸采用全保护浇注。对于大包到中间包的钢流,采用Ar封长水口保护。中间包到结晶器的浸入式水口采用耐高温纤维垫密封。使用碱性中间包。在中间包内,采用专用覆盖剂。在结晶器内,采用高碳钢专用保护渣。结晶器电磁搅拌电流强度为320A、频率为5Hz。二冷段自动配水,配水量为0.73m3/t钢。中间包内的钢水温度为1483℃~1598℃,平均1490℃。SWRH82B的液相线温度为1468℃,中间包钢水的过热度为15℃~30℃,平均为22℃,符合连铸工艺规定。中间包内钢水深度为600~700mm。第一炉开浇时或上下炉连浇时,中间包内的钢水液面高度≥400mm。铸坯拉速为1.73±0.02m/min。矫直温度为909℃~950℃,满足950±50℃的设计要求,能够很好的避开矫直裂纹敏感区。大包钢水开始浇注至10~15min时,从中间包取钢样化验,得到的数据即为成品成分。
Claims (3)
1.一种低氮SWRH82B钢冶炼方法,其特征包括以下工序:高炉铁水进入转炉冶炼、脱氧合金化、LF炉精炼、方坯连铸,具体的措施是:
(1)转炉冶炼中,顶底复吹转炉在吹炼SWRH82B钢时,采用全过程底吹氩,即转炉的底吹气体是氩气而不是氮气,可降低冶炼出来的钢水氮含量;
(2)在出钢脱氧合金化过程中,采用低氮增碳剂增碳,使钢水增碳过程中少增氮;
(3)在LF炉精炼过程中采用微正压操作,使钢水不吸入空气,减少钢水增氮;所述微正压是控制LF炉的气压为0.11~0.12MPa,表现为烟气从钢包盖周边袅袅逸出;
(4)在连铸过程中采用全保护浇铸:盛钢桶到中间包的钢流,采用长保护套管输送,并吹氩气进行密封;中间包采用SWRH82B钢专用覆盖剂覆盖钢水,使空气与钢水隔绝,同时对钢水保温;从中间包到结晶器的钢流采用长套管输送,使钢流与空气隔绝;结晶器采用SWRH82B专用保护渣,使钢水与空气隔绝,同时润滑钢坯表面,提高铸坯表面质量;所述SWRH82B钢中间包专用覆盖剂的主要成分按质量分数计为CaO=20%,SiO2=36%,Al2O3=15%,MgO=10%,C=12%;所述SWRH82B钢结晶器专用保护渣的主要成分按质量分数计为CaO=24%,SiO2=35%,Al2O3=3%,MgO=3%,C=17%。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于转炉冶炼中,所述底吹的氩气来自空气分离装置,以质量分数计的纯度为99.99%。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于出钢脱氧合金化过程中,所述低氮增碳剂是氮含量以质量计为0.014%~0.028%的增碳剂。
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