CN113373281A - 低碳钢rh钢水控氮的方法和低碳钢的连铸方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低碳钢RH钢水控氮的方法和低碳钢的连铸方法，该低碳钢RH钢水控氮的方法包括在钢水中添加有Fe2O3的情况下，进行RH真空脱气的步骤；其中，相对于1t的钢水，Fe2O3的用量为不小于0.5kg；其中，所述RH真空脱气在软吹氩和炉内压力不大于100Pa的条件下进行。该低碳钢RH钢水控氮的方法能够降低真空脱气时间，降低对脱氮的工艺控制难度，从而降低次品率，提高产品的合格率。
Description
技术领域
本发明涉及低碳钢铸造领域，具体地，涉及一种低碳钢RH钢水控氮的方法和低碳钢的连铸方法。
背景技术
氮在大多数特殊钢产品中是一种有害元素，钢中氮含量高会使钢材产生应力失效，显著降低钢的塑性、韧性，并影响钢的焊接性能，如钢液凝固过程中析出的TiN夹杂尺寸与钢液中氮含量及其凝固偏析有重要关系。为了有效控制特殊钢中氮含量，国内各大钢厂在炼钢各冶炼环节中均会采取相应的优化措施来控制钢水中氮含量。例如：转炉吹炼过程中，钢水脱氮是伴随着脱碳反应进行的，因此目前常采用适当的转炉吹炼终点高拉碳工艺来降低氮含量；LF精炼过程使用低熔点高碱度的预熔渣，能形成覆盖良好的钢包渣，避免钢水裸露吸氮；RH真空精炼是通过RH真空室抽取真空，在钢液中吹氩气，使钢液中的氮气向氩气泡内扩散，随着真空室内氩气泡的上升，氮得以去除。连铸使用长水口氩封来隔绝氮气的吸入。
针对RH真空环节，绝大多数钢厂在生产低碳钢时，由于真空度较高，转炉碳含量控制很低，在生产此类钢种时RH真空控制的难度较大，仅靠延长极限真空度的保持时间，往往难以达到性能要求，往往造成产品的N含量控制波动，产品的合格率低。
因此，目前尚需要提供一种简单有效的新方法，实现对RH炉钢水氮含量的有效控制。
发明内容
本发明的目的是提供一种低碳钢RH钢水控氮的方法和低碳钢的连铸方法，该低碳钢RH钢水控氮的方法能够降低真空脱气时间，降低对脱氮的工艺控制难度，从而降低次品率，提高产品的合格率。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种低碳钢RH钢水控氮的方法，包括在钢水中添加有Fe2O3的情况下，进行RH真空脱气的步骤；其中，相对于1t的钢水，Fe2O3的用量为不小于0.5kg；其中，所述RH真空脱气在软吹氩和炉内压力不大于100Pa的条件下进行。
本发明另一方面提供了一种低碳钢的连铸方法，包括先后进行转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空脱气和连铸的步骤；其中，所述RH真空脱气的步骤采用第一方面所述的低碳钢RH钢水控氮的方法。
通过上述技术方案，本发明在RH真空脱气过程在不小于0.5kg/t的Fe2O3的存在下进行，既能够降低真空脱气时间，降低对脱氮的工艺控制难度，从而降低次品率，提高产品的合格率。之所以有上述的技术效果，本发明的发明人通过研究发现：当Fe2O3加入钢水中时，由于高温环境，Fe2O3与钢水中碳发生碳氧反应生成许多CO2和CO小气泡，随后氮气向CO2和CO小气泡中扩散，在真空净循环的动力学作用下，大量的CO2和CO夹带氮气溢出，在上浮后去除，氮含量被有效的降低，使得相较于没有添加Fe2O3的情况，应用本发明的方法，能够降低工艺中对高真空的持续时间的要求，氮含量更容易控制，从而能够提高产品的合格率。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
本发明一方面提供了一种低碳钢RH钢水控氮的方法，包括在钢水中添加有Fe2O3的情况下，进行RH真空脱气的步骤；其中，相对于1t的钢水，Fe2O3的用量为不小于0.5kg；其中，所述RH真空脱气在软吹氩和炉内压力不大于100Pa的条件下进行。
通过上述技术方案，本发明在RH真空脱气过程在不小于0.5kg/t的Fe2O3的存在下进行，能够降低真空脱气时间，降低对脱氮的工艺控制难度，从而降低次品率，提高产品的合格率。之所以有上述的技术效果，本发明的发明人通过研究发现：当Fe2O3加入钢水中时，由于高温环境，Fe2O3与钢水中碳发生碳氧反应生成许多CO2和CO小气泡，随后氮气向CO2和CO小气泡中扩散，在真空净循环的动力学作用下，大量的CO2和CO夹带氮气溢出，在上浮后去除，氮含量被有效的降低，使得相较于没有添加Fe2O3的情况，应用本发明的方法，能够降低工艺中对高真空的持续时间的要求，氮含量更容易控制，从而能够提高产品的合格率。
根据本发明，优选地，相对于1t的钢水，Fe2O3的用量为0.8-1.8kg；优选为1.2-1.6kg；在此优选的实施方式中，本发明能够进一步降低真空脱气时间，进一步降低对脱氮的工艺控制难度，从而进一步降低次品率，进一步提高产品的合格率。
根据本发明，炉内压力不大于100Pa的条件下均可实现本发明，为了在保证技术效果的基础上进一步降低工艺要求和成本，优选地，炉内压力为64KPa。
根据本发明，炉内压力指的是绝压。
根据本发明，氩气流量的选择范围较宽，优选地，氩气流量为800-1200NL/min；软吹氩时间为15-25min，优选为15-20min。
根据本发明，可以采用现有的RH真空脱气条件，在本发明的条件下，均具有较好的技术效果。优选地，所述RH真空脱气的步骤还在钙线存在的情况下进行。
根据本发明，钙线的用量选择范围较宽，优选地，相对于1t的钢水，钙线的用量为300-350米。
根据本发明，RH真空脱气前，钢水的温度选择范围较宽，优选地，RH真空脱气前，钢水的温度为1630-1640℃。
根据本发明，RH真空脱气后，钢水的温度选择范围较宽，优选地，RH真空脱气后，钢水的温度为1600-1610℃。
根据本发明，优选地，还包括在行RH真空脱气的步骤之前，对真空罐进行洗槽处理；以进一步减少杂质，提高产品的合格率。
根据本发明，还包括对RH真空脱气前的钢水进行测温、取样、定氧，从而指定的工艺路线更具有针对性，进一步提高产品的合格率。
根据本发明，RH真空脱气处理的钢水可以来自本领域的常规来源。优选地，RH真空脱气处理的钢水来自LF炉精炼钢水。
根据本发明，RH真空脱气处理前的钢水的成分选择较宽，只要是低碳钢且需要脱氮控制氮的含量，采用本发明的方法，相较于现有技术，均具有较好的技术效果。例如牌号为10#钢的低碳钢。
在本发明一种优选的具体实施方式中，优选地，以质量百分数计，RH真空脱气处理前的钢水中含有：0.08％-0.11％的C元素；0.18％-0.23％的Si元素；0.43％-0.48％的Mn元素；0-0.015％的P元素；0-0.005％的S元素；0.005％-0.007％的N元素；0.004％-0.006％的O元素。
本发明另一方面提供了一种低碳钢的连铸方法，包括先后进行转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空脱气和连铸的步骤；其中，所述RH真空脱气的步骤采用第一方面所述的低碳钢RH钢水控氮的方法。连铸方法能够降低真空脱气时间，降低对脱氮的工艺控制难度，从而降低次品率，提高产品的合格率。
对于转炉冶炼、LF炉精炼以及连铸的工艺条件，可以采用现有技术中的条件，本发明不再赘述。
本发明中，钢水的成分检测采用光谱分析法。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，以10#钢，断面为180mm×180mm的小方坯断面为例，对工艺流程进行说明。本发明中采用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。没有特殊说明，本发明的原料均为市售品。
实施例
在RH真空阶段采用以下步骤进行控制：
(1)在10#钢真空脱气前安排一炉HRB400钢水对真空罐进行洗槽处理；
(2)钢包台车开至处理工位后对钢水进行测温、取样、定氧；
(3)RH炉提升气体设置为氩气，流量、炉内压力高真空时间按表2进行控制；
(4)抽真空时向钢包中加入一定量的Fe2O3剂；
(5)喂入一定长度的钙线并进行软吹氩，软吹氩一定时间。进RH真空前各实施例钢水主要成分见表1；RH真空过程各实施例参数设置情况见表2；RH真空结束出站各实施例钢水主要成分见表3。
由表3中可知，实施例1、2中在软吹氩15、20min后，即能够将钢水中的N元素含量控制在目标范围内。
实施例3中在软吹氩20min后，测得的钢水成分中N元素的含量为0.0035％，高于目标值，若将N元素的含量控制在0.002％-0.003％范围内，还需保持在高真空的条件下持续进行软吹氩，总的软吹氩时间为25min，而长时间的保持高真空，提高了工艺的难度，工艺的稳定性相比实施例1、2，有所下降，次品率变高。
同理，对比例1中，在软吹氩20min后，测得的钢水成分中N元素的含量为0.0044％，高于目标值，若将N元素的含量控制在0.002％-0.003％范围内，还需保持在高真空的条件下持续进行软吹氩，总的软吹氩时间为25min后，依然不能将N元素的含量控制在0.002％-0.003％范围内，提高了工艺的难度，工艺的稳定性相比实施例1、2、3，进一步下降，次品率变高。
可见，采用本申请的方法，可以有效缩短高真空的条件下的软吹氩时间，降低对工艺的要求，具有成本低，易控制的优势。
表1
| 序号 | 温度/℃ | 钢水重量/t | C/％ | Si/％ | Mn/％ | P/％ | S/％ | N/％ | O/％ |
| 实施例1 | 1635 | 128 | 0.10 | 0.20 | 0.45 | 0.011 | 0.003 | 0.0055 | 0.0059 |
| 实施例2 | 1639 | 130 | 0.10 | 0.21 | 0.46 | 0.013 | 0.002 | 0.0062 | 0.0053 |
| 实施例3 | 1636 | 132 | 0.09 | 0.20 | 0.44 | 0.012 | 0.003 | 0.0059 | 0.0052 |
| 对比例1 | 1637 | 129 | 0.09 | 0.22 | 0.45 | 0.014 | 0.003 | 0.0058 | 0.0057 |
表2
表3
| 序号 | 温度/℃ | C/％ | Si/％ | Mn/％ | P/％ | S/％ | N/％ | O/％ |
| 控制要求 | 1600-1610 | 0.08-0.11 | 0.18-0.23 | 0.43-0.48 | ≤0.015 | ≤0.005 | 0.002-0.003 | 0.002-0.003 |
| 实施例1 | 1608 | 0.08 | 0.20 | 0.44 | 0.011 | 0.003 | 0.0023 | 0.0028 |
| 实施例2 | 1610 | 0.09 | 0.21 | 0.45 | 0.013 | 0.002 | 0.0022 | 0.0026 |
| 实施例3 | 1605 | 0.08 | 0.20 | 0.43 | 0.012 | 0.003 | 0.0035 | 0.0025 |
| 对比例1 | 1604 | 0.08 | 0.22 | 0.44 | 0.014 | 0.003 | 0.0044 | 0.0024 |
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种低碳钢RH钢水控氮的方法，其特征在于，包括在钢水中添加有Fe2O3的情况下，进行RH真空脱气的步骤；其中，相对于1t的钢水，Fe2O3的用量为不小于0.5kg；
其中，所述RH真空脱气在软吹氩和炉内压力不大于100Pa的条件下进行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于1t的钢水，Fe2O3的用量为0.8-1.8kg；优选为1.2-1.6kg。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，炉内压力为64KPa；
优选地，氩气流量为800-1200NL/min；软吹氩时间为15-25min，优选为15-20min。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述RH真空脱气的步骤还在钙线存在的情况下进行；
优选地，相对于1t的钢水，钙线的用量为300-350米。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，RH真空脱气前，钢水的温度为1630-1640℃。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，RH真空脱气后，钢水的温度为1600-1610℃。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，还包括在行RH真空脱气的步骤之前，对真空罐进行洗槽处理；
和/或，还包括对RH真空脱气前的钢水进行测温、取样、定氧。
8.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，RH真空脱气处理的钢水来自LF炉精炼钢水。
9.根据权利要求1-8中任意一项所述的方法，其中，以质量百分数计，RH真空脱气处理前的钢水中含有：0.08％-0.11％的C元素；0.18％-0.23％的Si元素；0.43％-0.48％的Mn元素；0-0.015％的P元素；0-0.005％的S元素；0.005％-0.007％的N元素；0.004％-0.006％的O元素。
10.一种低碳钢的连铸方法，其特征在于，包括先后进行转炉冶炼、LF炉精炼、RH真空脱气和连铸的步骤；
其中，所述RH真空脱气的步骤采用权利要求1-9中任意一项所述的低碳钢RH钢水控氮的方法。
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2021
- 2021-06-10 CN CN202110646864.0A patent/CN113373281A/zh active Pending
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