[发明专利]转炉炼钢的钒氮微合金化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢的冶炼方法，尤其涉及转炉炼钢的钒氮微合金化方法。

背景技术

氮可随炉料进入钢中，冶炼时钢水也从炉气中吸收一部分氮，因此，在钢中总是存在少量的氮。钢中不加微合金化元素时，氮通常被认为是一种杂质，钢中的氮有其不利的一面，对于低碳钢，固溶在在钢中的氮会导致时效和蓝脆等现象，氮与钢中钛、铝等元素结合会形成脆性夹杂。因此，一些低碳钢种对钢中的氮含量进行了限制，如：GB1499.2-2007《钢筋混凝土用钢第二部分热轧带肋钢筋》中规定，氮≤0.012％，钢中有足够的氮结合元素时，氮含量可适当放宽。

钢中加微合金化元素时，氮就成为了有用的合金元素，在钢中微合金化元素通过形成碳、氮化物产生析出强化并细化晶粒。钒和氮共同加入钢中比单独加入钒进行微合金化具有更好的强化效果，这是由于钒的氮化物比钒的碳化物具有更高的稳定性，析出相更细小弥散，其强化效果明显提高。氮是钒微合金化钢中一种很有效的合金元素，通过充分利用廉价的氮元素，可显著提高钒微合金化钢的强化效果，达到节约合金用量、降低成本的目的。

钢进行钒氮微合金化时，随着氮含量越高，强化效果效果也越明显，当达到理想的化学配比3.64时，钒能最大限度的析出，达到理想的强化效果。因此从充分发挥钒的强化效果、节约微合金元素用量的角度出发，应将钒氮微合金化钢中V/N比按3.64控制，考虑到钢中允许有少量固溶氮存在，V/N比也可控制为略小于3.64，当然V/N比也不宜控制得过小，如＜3.0，以免固溶氮含量过高，产生不利的影响。

目前进行钒氮微合金化的的方法主要有三种，一是加钒氮合金；二是加钒铁并在冶炼过程中吹氮，三是加钒铁并在冶炼过程中加增氮剂(如加硅氮合金)。后二种方法在目前的工艺条件下氮的收得率极不稳定，造成产品的最终性能波动较大，在实际生产中很少被采用。第一种方法即加钒氮合金是目前公认的能稳定进行钒氮微合金化的较经济的方法。

工业生产中转炉冶炼钢加钒氮合金进行钒氮微合金化时，若钒含量≥0.05％，则实际上钢中的V/N比一般＞5.0，总是高于理想的化学配比3.64，特别是钒含量较高时更是比3.64高很多，这就使得钒元素的一部分强化作用还未发挥出来，为了克服上述缺点，本发明提出了一种转炉冶炼钢的钒氮微合金化方法，当钢中钒含量≥0.05％时，可以使V/N比控制在3.0-5.0较低的水平，从而利用廉价的氮元素充分发挥钒的强化效果，明显地减少钒的用量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种转炉冶钢的钒氮微合金化方法，当钢中钒含量≥0.05％时，可以使V/N比控制在合理水平，从而利用廉价的、资源丰富的氮元素来充分发挥钒的强化效果，明显地减少钒的用量，节约贵金属资源、降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明提供转炉冶钢的钒氮微合金化方法为：在转炉冶炼出钢的过程中，向钢包中每吨钢水加入含0.85-0.89kg纯钒的钒氮合金，并且每吨加入含0.05-0.38kg纯氮的增氮剂，将钢的V/N比控制在3.0-4.0。

本发明的优选方法为：在转炉冶炼出钢的过程中，向钢包中每吨钢水加入含0.85-0.89kg纯钒的钒氮合金，并且每吨加入含0.30-0.38kg纯氮的增氮剂，将钢中V/N比控制在3.01-3.89。

本发明的最优选方法为：在转炉冶炼出钢的过程中，向钢包中每吨钢水加入含0.85-0.89kg纯钒的钒氮合金，并且每吨加入含0.32kg纯氮的增氮剂，将钢中V/N比控制在3.60。增氮剂选自：氮化硅铁、氮化硅锰、氮化锰铁。

下面具体说明本发明技术方案的内容：

在转炉冶炼出钢的过程中，向钢包中每吨钢水加入含0.85-0.89kg纯钒的钒氮合金，并且每吨加入含0.05-0.38kg纯氮的增氮剂，将钢的V/N比控制在3.0-4.0。

从充分发挥钒的强化效果、节约微合金元素用量的角度出发，应将钒氮微合金化钢中V/N比按3.64控制，考虑到钢中允许有少量固溶氮存在，V/N比也可控制为略小于3.64。当然V/N比也不宜控制得过小，如＜3，以免固溶氮含量过高，产生不利的影响。同时考虑成分波动带来的成分控制难度，适宜的做法是将V/N比控制在3.0-4.0较低的水平。

转炉冶炼钢只加钒氮合金进行钒氮微合金化时，若钒含量≥0.05％，则实际上钢中的V/N比一般＞5.0，总是高于理想的化学配比3.64，特别是钒含量较高时更是比3.64高很多，因此，需要加增氮剂来补充不足的氮，使V/N比控制在3.0-4.0的水平，以充分发挥钒的强化效果。