CN109234489A - 一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法 - Google Patents

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刘晓美
李国宝
单修迎
王南辉
刘飞
许维康
吴计雨
胡廷均
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Abstract

本发明涉及一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法，包括以下工艺：D1在拉碳前加入发泡剂和铁矿石，所述发泡剂由CaCO3、MgCO3和焦炭混合而成，在转炉拉碳前30秒向炉内分别加入发泡剂和铁矿石各(4～5)kg/吨钢；D2在拉碳前适当提高转炉底吹氩气强度；D3降低拉碳枪位；D4适当提高转炉过程钢水温度。本发明通过在拉碳前加入发泡剂，阻止空气进入钢水，减少吸氮。加入铁矿石，可补充炉渣中(FeO)，提高拉碳阶段碳氧反应强度，增加了炉内压力同时也提高了炉渣的泡沫化程度，使钢水充分搅拌，提高碳氧反应强度，提高转炉冶炼过程温度控制，是为了弥补在冶炼后期加入发泡剂和铁矿石造成的热量损失。

Description

一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法
技术领域
本发明涉及炼钢技术领域，具体涉及一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法。
背景技术
氮对大多数钢种来说都是有害的，主要表现在：它会导致钢材的时效性；会使钢的屈服极限、强度极限和硬度提高，塑性下降，冲击韧性降低，降低钢材成形性能、焊接性能、高温韧性和塑性；加剧钢材的冷脆，氮化物还会导致钢的热脆等。随着用户对钢材性能要求的不断提高，钢中氮含量的控制越来越被人们重视。所以在炼钢过程需要采取措施强化脱氮和防止吸氮，将钢中的氮含量控制在较低的水平。
转炉冶炼过程的脱氮原理是由于转炉冶炼过程存在剧烈的碳氧反应，生成大量的CO气泡，对氮来说相当于一个真空室，在其排出时，能够带走较多的氮气。根据碳氧反应的剧烈程度，一般将转炉冶炼过程分为三个阶段，即冶炼前期、冶炼中期和冶炼后期。在冶炼中期，碳氧反应最为剧烈，也是脱氮速度最快的阶段。但是在冶炼后期的拉碳阶段，由于碳氧反应强度降低，生成的CO量减少，此时炉内处于负压状态，在该阶段易导致钢水吸氮，转炉终点碳含量越低，其增氮量越多。实际生产中，在转炉终点钢水碳含量低于0.05％时，由于在拉碳阶段存在钢水增氮现象，常规转炉炼钢工艺的转炉终点氮含量一般在0.0025％左右，无法对氮含量要求不超过0.0035％的低氮钢的稳定生产提供可靠保障。如何控制转炉终点低碳含量时拉碳阶段的增氮，是生产低氮钢的关键。
为了满足种管线钢、热轧大梁钢、冲压结构件用钢等低碳钢种碳含量的控制需要，转炉需要将终点钢水碳含量控制在较低水平，一般在0.05％以下。申请号为201711138768.5的专利，主要是通过采取降低废钢比、多加球团矿和提高终点碳含量的技术措施，来控制转炉终点氮含量，由于没有针对拉碳阶段的钢水增氮采取针对措施，该技术的转炉终点钢水氮含量一般控制在0.0020％左右。申请号为201610105729.4的专利，主要是通过采取提高铁水比、优化吹炼枪位、出钢过程加入渣料等措施，来控制钢水氮含量。公开发表的有关低氮钢控制技术的专利中，还没有针对转炉冶炼低碳钢时对拉碳阶段的氮含量控制进行专门的研究。据有关资料，拉碳阶段增氮量0.0005％～0.0010％，因此，控制拉碳阶段的增氮量对低氮钢的生产有着重要的意义。
发明内容
为克服所述不足，本发明的目的在于提供一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法，包括以下工艺：
D1在拉碳前加入发泡剂和铁矿石，所述发泡剂由CaCO3、MgCO3和焦炭混合而成；
具体地，在转炉拉碳前30秒向炉内分别加入发泡剂和铁矿石各(4～5)kg/吨钢。
具体地，所述发泡剂中各组分的含量为CaCO330％～50％、MgCO3 20％～40％、焦炭5％～15％及其他不可避免的杂质，其中铁矿石为常规炼钢用铁矿石，各成分含量如下：TFe≥55％，CaO 1％～4％，MgO 0.5％～2％，SiO2≤5％，其余为不可避免的杂质。其作用如下：
①发泡剂加入炉内后，CaCO3、MgCO3迅速分解，产生大量的CO2，焦炭和渣中的FeO发生反应，生成CO，如此不仅都增加了炉内气体压力，而且产生的气泡溶于炉渣中，使炉渣发泡，增加了渣层厚度。
②加入铁矿石，有利于补充渣中FeO的消耗，促进炉内碳氧反应的进行。
D2在拉碳前适当提高转炉底吹氩气强度
在拉碳前30秒，将转炉的底吹氩气强度由0.02m3/(t·min)提高至0.04m3/(t·min)。提高转炉底吹氩气强度作用如下：①有利于增加转炉熔池的搅拌强度，为炉内碳氧反应提供良好的动力学条件；②有利于增加钢水中氩气泡含量，在氩气泡上浮过程中不仅能够带走钢水的部分氮，也增加了炉渣的泡沫化程度。
D3降低拉碳枪位
为了增强对熔池钢水的搅拌强度，进一步促进碳氧反应，将拉碳枪位较常规工艺降低50mm～100mm。
D4适当提高转炉过程钢水温度
在拉碳阶段前加入发泡剂和提高底吹强度，将消耗较多的物理热和化学热，使钢水温度有所降低，为确保终点钢水温度合适，须提高转炉冶炼过程钢水温度，在转炉副枪1碳含量一样的情况下，副枪1温度较常规工艺提高20℃左右。
本发明具有以下有益效果：本发明通过在拉碳前加入发泡剂，其作用是发泡剂分解时产生大量的气体，增加了炉内压力，并确保在拉碳过程中炉渣充分泡沫化，增加了炉渣厚度，阻止空气进入钢水，减少吸氮；加入铁矿石，可补充炉渣中(FeO)，提高拉碳阶段碳氧反应强度，增加了炉内压力同时也提高了炉渣的泡沫化程度；提高转炉底吹氩气强度和降低拉碳枪位，也是为了使钢水充分搅拌，提高碳氧反应强度；提高转炉冶炼过程温度控制，是为了弥补在冶炼后期加入发泡剂和铁矿石造成的热量损失。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式作进一步详细说明，但本发明的实施方式不限于此。
以某炼钢厂公称容量为210吨的转炉为例，介绍该工艺的应用情况及实施效果。
实施例1
1、基本信息
炉号：181237600；二级计算吹炼时间：16分25秒；拉碳持续时间：40秒～60秒。
2、过程温度控制情况,见表1；
表1实施例1中过程温度控制情况
3、转炉底吹流量和拉碳枪位
转炉拉碳前30秒即吹炼至15分钟左右时，将转炉底吹流量由240Nm3/h调整为480Nm3/h。拉碳枪位由常规工艺的1700mm调整为1635mm。
4、发泡剂和铁矿石加入情况，见表2；
表1实施例1中发泡剂和铁矿石加入情况
5、实施效果
该炉转炉终点钢水碳含量为0.048％，氮含量为0.00137％。
实施例2
1、基本信息
炉号：182487500；二级计算吹炼时间：16分18秒；拉碳持续时间：40秒～60秒。
3、过程温度控制情况，见表3；
表3实施例2中过程温度控制情况
3、转炉底吹流量和拉碳枪位
转炉拉碳前30秒即吹炼至14分50秒左右时，将转炉底吹流量由240Nm3/h调整为480Nm3/h。拉碳枪位由常规工艺的1700mm调整为1648mm。
4、发泡剂和铁矿石加入情况，见表4；
表4实施例2中发泡剂和铁矿石加入情况
5、实施效果
该炉转炉终点钢水碳含量为0.044％，氮含量为0.00142％。
实施例3
1、基本信息
炉号：181563900；二级计算吹炼时间：16分10秒；拉碳持续时间：40秒～60秒。
2、过程温度控制情况，见表5；
表5实施例3中过程温度控制情况
3、转炉底吹流量和拉碳枪位
转炉拉碳前30秒即吹炼至14分45秒左右时，将转炉底吹流量由240Nm3/h调整为480Nm3/h。拉碳枪位由常规工艺的1700mm调整为1645mm。
4、发泡剂和铁矿石加入情况
表6实施例3中发泡剂和铁矿石加入情况
5、实施效果
该炉转炉终点碳含量为0.039％，氮含量为0.00146％。
本发明不局限于所述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的结构变化，凡是与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。
本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。

Claims (6)

1.一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法，其特征在于：包括以下工艺：
D1在拉碳前加入发泡剂和铁矿石，所述发泡剂由CaCO3、MgCO3和焦炭混合而成；
D2在拉碳前适当提高转炉底吹氩气强度；
D3降低拉碳枪位；
D4适当提高转炉过程钢水温度，在转炉副枪1碳含量一样的情况下，副枪1温度较常规工艺提高20℃左右。
2.根据权利要求1所述的一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法，其特征在于：所述D1中，在转炉拉碳前30秒向炉内分别加入发泡剂和铁矿石各(4～5)kg/吨钢。
3.根据权利要求1或2所述的一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法，其特征在于：所述发泡剂中各组分的含量为CaCO3 30％～50％、MgCO3 20％～40％、焦炭5％～15％及其他不可避免的杂质。
4.根据权利要求1或2所述的一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法，其特征在于：所述铁矿石为常规炼钢用铁矿石，各成分含量如下：TFe≥55％，CaO 1％～4％，MgO 0.5％～2％，SiO2≤5％，其余为不可避免的杂质。
5.根据权利要求1所述的一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法，其特征在于：所述工艺D2中，具体参数为在拉碳前30秒，将转炉的底吹氩气强度由0.02m3/(t·min)提高至0.04 m3/(t·min)。
6.根据权利要求1所述的一种转炉冶炼低碳钢时降低拉碳阶段增氮量的控制方法，其特征在于：所述步骤D3中将拉碳枪位较常规工艺降低50mm～100mm。
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