[发明专利]一种含氮、硫非调质钢的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢材的生产方法，具体说是一种含氮、硫非调质钢的生产方法。

非调质钢中添加的N(0.0100～0.0200％)与微量合金元素V、Ti和Nb等结合，通过控制轧制或锻制、控温冷却，在基体中弥散析出(V、Ti、Nb)N等强化相，使之在轧制或锻制后不经调质处理，即可获得碳素结构钢或合金结构钢经调质处理后所达到的力学性能。另外，为了提高非调质钢的切削加工性能，一般要向钢中加入一定量的S(0.050～0.100％)。钢中硫主要以MnS、FeS的形式存在钢中，由于MnS夹杂物割断了基体的连续性和应力集中源作用而使车屑易断，润滑作用使刀具的磨损减小，从而改善了钢材的切削性能。

随着社会对节能、环保的要求越来越高及其非调质钢的广泛应用，因此对非调质钢的研究与开发成为国内外冶金行业研究的热点。例如，开发钒氮非调质钢时，在钢包前期加入固氮合金元素V、Cr、Mn，提高精炼温度及增加钢包精炼吹氮时间，可快速增加钢中氮含量。首钢总公司开发了一种含硫易切削非调质钢的生产方法，钢包炉精炼渣系采用碱度小于2的低碱度预熔渣系，精炼后期采用喂硫线微调成分工艺，稳定控制钢中S含量为0.040-0.060％。连铸二冷采用弱冷(比水量：0.5～0.75L/kg)，结晶器采用电磁搅拌(电流：800A，频率：5HZ)。而在生产40MnV非调质钢的生产工艺中，采用在冶炼后期进行充分脱氧，加入一定量的含N合金及Ti-Fe，保证钢中有适量N和Ti，以细化奥氏体晶粒，出钢时根据炉渣情况喂一定的S线，以改善钢的切削性能和提高韧性。

由于N、S在钢中的固溶度受冶炼生产过程中的热力学和动力学条件影响，具含量和收得率不易控制；另外，高N(0.0100～0.0200％)、S(0.050～0.100％)非调质钢在连铸过程中由于氮化物的析出和硫化物的偏析，改变了其塑-脆性转变温度，易在钢中产生裂纹和漏钢。

因此，本发明开发了含N(0.0100～-0.0200％)、S(0.050-～0.100％)非调质钢在精炼过程中的添加工艺，使其含量和回收率得到稳定控制；通过连铸工艺控制，避免了连铸生产过程中的漏钢事故和铸坯裂纹，改善了连铸坯的质量。

发明内容

本发明的目的就是针对现有高N(0.0100～0.0200％)、S(0.050～0.100％)非调质钢的生产工艺的缺陷，提供一种含氮、硫非调质钢的生产方法，它通过精炼过程中的添加N、S工艺，使其含量和回收率得到稳定控制；通过连铸二冷区弱冷工艺控制，避免了连铸生产过程中的漏钢事故和铸坯裂纹，改善了连铸坯的质量。

本发明的技术方案是这样实现的：它包括以下步骤：

(1)钢水进入钢包精炼炉后进行底吹氮气；

(2)吹氮结束后向钢包精炼炉吹氩气；

(3)吹氩结束前15分钟检测氮含量；

(4)根据钢中的氮含量加入金属氮化物，控制氮的百分含量为0.0100～0.0200％；

钢包精炼炉中精炼渣采用碱度为1.5～3.0的中碱度的精炼渣，精炼渣的配方为：CaO40～50％，SiO₂15～20％，Al₂O₃20～25％，MgO5～10％，其它为不可避免的氧化物杂质；

(5)在精炼结束前5～10min，根据钢中的硫含量采用喂丝机向钢中喂硫线，硫线出口高度距离钢水液面50～100mm，控制硫的百分含量为0.050～0.100％；

(6)连铸二冷区采用弱冷冷却、电磁搅拌和正弦振动工艺。

本发明的技术方案是：所述的二冷区比水量为0.25～0.35L/kg，同时采用结晶器电磁搅拌，电磁搅拌电流为400～600A，频率为3～6HZ；振动采用正弦振动方式，振幅为2～4mm，负滑动量为2～4mm，负滑动时间为0.20～0.30s。其中吹氮气时，吹氮气压力控制在0.3～0.5MPa，吹氮气时间为10～20min；吹氩气时，吹氩气压力控制在0.15～0.40MPa，吹氩气时间为15～30min；所述的金属氮化物为氮化锰、氮化钒或氮化铬中的一种或多种。精炼渣的碱度优选为3.0。

在本方案中，连铸坯经火焰切割后不经过冷床而直接吊运到缓冷坑进行缓冷，入缓冷坑温度为500～800℃，缓冷时间48～96小时。本发明中所述的碱度为CaO的百分含量与SiO₂的百分含量的比值。

本发明提供的高N(0.0100～0.0200％)、S(0.050～0.100％)非调质钢的生产方法与现有的含N、S非调质钢工艺技术相比，主要有以下有益效果：

1、本发明生产成本低，节约能源；