CN104673971B - 一种增加含钒钢筋中氮含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种增加含钒钢筋中氮含量的方法，包括：在转炉出钢过程中进行钢包底吹氮气搅拌，并在出钢过程中向钢包中加入脱氧剂使钢水氧活度控制在30ppm以下，同时加入转炉含钒炉渣进行钒合金化，使在LF精炼前钢水氮含量达到70～90ppm；在LF炉精炼过程中，加入氮化钒铁对钢液中钒含量进行调整，同时采用钢包底吹氮气代替底吹氩气进行钢液搅拌，最终将钢液中氮含量控制在130～220ppm之间。本发明通过转炉出钢‑LF精炼过程増氮使钢中氮含量控制在130～220ppm之间，使用转炉含钒炉渣进行钒合金化，从而促进了钢中氮化钒析出，显著提高了钢材性能，同时降低了合金加入量，降低含钒钢筋生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，尤其是一种增加含钒钢筋中氮含量的方法。
背景技术
氮元素在大多数钢种中均被视为有害元素，钢中氮的存在降低了钢的韧性和塑性，使钢产生应变时效、时效沉淀硬化或时效脆性，造成钢的蓝脆、冷脆，对钢的机械性能具有显著的影响。但对于含钒钢筋来说，氮与钒具有较强的亲和力，钒不仅形成VN而抑制氮的不利影响，而且利用氮使沉淀反应最佳化。增加含钒钢中的氮含量，可提高铁素体的过饱和度并促使V（C，N）颗粒更快速的生核，充分发挥了晶粒细化和沉淀强化作用，起到改善钢的强韧性配合，显著提高钢材性能的作用。为此，在含钒钢筋生产时，采取措施提高钢中氮含量，不仅可以改善钢质和提高钢材性能，而且可以降低含钒钢筋生产成本。
公开号为CN101168817A的中国专利公开了“一种含氮纯净钢的增氮方法”，该方法的特点是二次精炼末期，通过钢包底吹氮气进行钢液增氮，吹氮结束后通过底吹氩气进行钢液清洗，已达到钢液增氮并提高纯净度的目的。该方法在二次精炼末期单独进行钢包底吹氮气增氮和底吹氩气清洗去除夹杂，处理时间波动较大，不利于生产的稳定性，影响连铸生产。
公开号为CN101538636A的中国专利公开了“钢包炉用氮气进行氮合金化工艺”，该方法的特点是含氮不锈钢在冶炼结束后，钢锤成分达到目标成分的前提下，在LF炉工位通过钢包底吹氮气进行氮合金化，替代氮化合金达到钢液增氮的目的。该方法的缺点是处理时间较长，处理过程钢包底吹氮气流量较大，钢中氮含量波动较大，影响生产稳定性。
公开号为CN102851451A的中国专利公开了“一种出钢工序钢水増氮的方法”，通过在转炉出钢前和出钢过程对钢包进行吹氮操作，以使钢水在精炼前氮含量达到80～90ppm之间，并通过精炼处理得到氮含量小于150ppm的钢水。该方法的缺点是仅通过出钢过程吹氮气，由于底吹时间短，很难实现钢水中氮含量在精炼前达到80～90ppm之间。
公开号为CN103451350A的中国专利公开了“一种控制钢水中氮含量的方法”，通过转炉冶炼过程増氮和出钢过程増氮使钢液中氮含量控制在100～230ppm之间。该方法的缺点是要求出钢过程加入脱氧剂使钢包中钢水氧活度达到10ppm以下，脱氧剂加入量较大，生产成本较高，仅适用于要求氧含量较低的含氮钢生产，同时，钢中氮含量控制在100～230ppm之间，氮含量波动较大。
发明内容
本发明提供一种增加含钒钢筋中氮含量的方法，通过转炉出钢-LF精炼过程増氮使钢中氮含量控制在130～220ppm之间，使用转炉含钒炉渣进行钒合金化，从而促进了钢中氮化钒析出，显著的改善和提高了钢材性能，同时降低了合金加入量，实现了降低含钒钢筋生产成本的目的。
本发明所采取的技术方案是：
一种增加含钒钢筋中氮含量的方法，在转炉出钢过程中进行钢包底吹氮气搅拌，并在出钢过程中向钢包中加入脱氧剂使钢水氧活度控制在30ppm以下，同时加入转炉含钒炉渣进行钒合金化，增加钢包底吹氮气强度，使在LF精炼前钢水氮含量达到70～90ppm；所述脱氧剂为硅铝钡、铝锰钙镁、或铝锰钙铁；
在LF炉精炼过程中，加入氮化钒铁对钢液中钒含量进行调整，同时采用钢包底吹氮气代替底吹氩气进行钢液搅拌，促进钢液増氮，最终将钢液中氮含量控制在130～220ppm之间。
所述转炉出钢过程中底吹氮气流量控制在0.5～0.8 m3/min之间。
所述转炉出钢过程中含钒炉渣加入量为400-1000kg。
所述LF炉精炼过程中，钢液搅拌时底吹流量控制在0.5～0.8 m3/min之间，钢液加热时底吹流量控制在0.15～0.22 m3/min之间。
本发明使用转炉含钒炉渣进行钒合金化，从而促进了钢中氮化钒析出，显著的改善了钢质和提高了钢材性能，在保证钢筋性能的情况下降低了合金加入量。
在LF炉精炼过程中，根据钢液中钒含量，加入氮化钒铁进行钢液钒成分微调，使其达到目标钒含量，同时采用钢包底吹氮气代替底吹氩气进行钢液搅拌，促进钢液増氮，最终将钢液中氮含量控制在130～220ppm之间。
同时，在LF炉精炼过程中要严格控制钢包精炼时间，使同规格钢种精炼时间偏差控制在10min以内，降低钢液中氮含量的波动。
LF炉精炼采用底吹氮气代替底吹氩气进行搅拌并増氮，不仅在保证钢筋性能的情况下降低了合金加入量，而且显著降低了底吹气体成本，实现了降低含钒钢筋生产成本的目的。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
本发明通过转炉出钢-LF精炼过程増氮使钢中氮含量控制在130～220ppm之间，使用转炉含钒炉渣进行钒合金化，从而促进了钢中氮化钒析出，显著的改善和提高了钢材性能，同时降低了合金加入量，实现了降低含钒钢筋生产成本的目的。
通过底吹氮气代替底吹氩气进行搅拌并増氮，显著降低了底吹气体成本，进一步降低含钒钢筋生产成本。
具体实施方式
以下通过具体实例对本发明做进一步的说明。
本发明实例是在100t转炉出钢和LF炉精炼过程中进行的。转炉出钢过程加入铝基脱氧剂进行脱氧，加入钒渣进行钒合金化，LF炉精炼过程补加氮化钒铁对钢中钒成分进行微调，在100t转炉出钢-LF炉精炼过程进行底吹氮气进行搅拌和增氮。如下：
实施例1
转炉出钢过程钢包底吹氮流量为0.5m3/min，出钢加入硅铝钡脱氧，出钢温度为1680℃，钒渣加入量为456kg，脱氧结束后钢液氧活度为28ppm，在炉后平台得到钢液氮含量为83.0ppm。
LF炉精炼过程中，根据精炼前期钢液钒含量，加入氮化钒铁将钢液中钒调至钢种要求，钢液加热时钢包底吹氮气流量为0.2 m3/min，加热时间为12min，钢液搅拌时钢包底吹氮流量为0.6m3/min，精炼时间为23min，最终得到氮含量为179.2ppm的钢水，得到最终钢水成分如表1所示。
表1 实施例1钢水成分（wt %）
实施例2
转炉出钢过程钢包底吹氮流量为0.6m3/min，出钢加入硅铝钡脱氧，出钢温度为1649℃，钒渣加入量为430kg，脱氧结束后钢液氧活度为23.3ppm，在炉后平台得到钢液氮含量为80.6ppm。
LF炉精炼过程中，根据精炼前期钢液钒含量，加入氮化钒铁将钢液中钒调至钢种要求，钢液加热时钢包底吹氮气流量为0.15 m3/min，加热时间为13min，钢液搅拌时钢包底吹氮流量为0.5m3/min，精炼时间为29min，最终得到氮含量为158.1ppm的钢水，得到最终钢水成分如表2所示。
表2 实施例2钢水成分（wt %）
实施例3
转炉出钢过程钢包底吹氮流量为0.65m3/min，出钢加入铝锰钙铁脱氧，出钢温度为1679℃，钒渣加入量为414kg，脱氧结束后钢液氧活度为28ppm，在炉后平台得到钢液氮含量为90.0ppm。
LF炉精炼过程中，根据精炼前期钢液钒含量，加入氮化钒铁将钢液中钒调至钢种要求，钢液加热时钢包底吹氮气流量为0.21 m3/min，加热时间为9min，钢液搅拌时钢包底吹氮流量为0.6m3/min，精炼时间为25min，最终得到氮含量为198.75ppm的钢水。得到最终钢水成分如表3所示。
表3 实施例3钢水成分（wt %）
实施例4
转炉出钢过程钢包底吹氮流量为0.8m3/min，出钢加入铝锰钙铁脱氧，出钢温度为1659℃，钒渣加入量为400kg，脱氧结束后钢液氧活度为25ppm，在炉后平台得到钢液氮含量为70.0ppm。
LF炉精炼过程中，根据精炼前期钢液钒含量，加入氮化钒铁将钢液中钒调至钢种要求，钢液加热时钢包底吹氮气流量为0.22 m3/min，加热时间为9min，钢液搅拌时钢包底吹氮流量为0.8m3/min，精炼时间为25min，最终得到氮含量为220ppm的钢水。得到最终钢水成分如表5所示。
表4 实施例4钢水成分（wt %）
实施例5
转炉出钢过程钢包底吹氮流量为0.7m3/min，出钢加入铝锰钙镁脱氧，出钢温度为1665℃，钒渣加入量为1000kg，脱氧结束后钢液氧活度为21ppm，在炉后平台得到钢液氮含量为70.0ppm。
LF炉精炼过程中，根据精炼前期钢液钒含量，加入氮化钒铁将钢液中钒调至钢种要求，钢液加热时钢包底吹氮气流量为0.15 m3/min，加热时间为9min，钢液搅拌时钢包底吹氮流量为0.5m3/min，精炼时间为25min，最终得到氮含量为130ppm的钢水。得到最终钢水成分如表5所示。
表5 实施例5钢水成分（wt %）
Claims (2)
1.一种增加含钒钢筋中氮含量的方法，其特征在于：在转炉出钢过程中进行钢包底吹氮气搅拌，并在出钢过程中向钢包中加入脱氧剂使钢水氧活度控制在30ppm以下，同时加入转炉含钒炉渣进行钒合金化，加入量为400-1000kg，增加钢包底吹氮气强度，使在LF精炼前钢水氮含量达到70～90ppm；所述脱氧剂为硅铝钡、铝锰钙镁、或铝锰钙铁；
在LF炉精炼过程中，加入氮化钒铁对钢液中钒含量进行调整，同时采用钢包底吹氮气代替底吹氩气进行钢液搅拌，促进钢液増氮，最终将钢液中氮含量控制在130～220ppm之间；钢液搅拌时底吹流量控制在0.5～0.8 m3/min之间，钢液加热时底吹流量控制在0.15～0.22 m3/min之间；
2.根据权利要求１所述的一种增加含钒钢筋中氮含量的方法，其特征在于所述转炉出钢过程中底吹氮气流量控制在0.5～0.8 m3/min之间。
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