[发明专利]一种钢水控氧降氮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金领域，具体涉及一种钢水控氧降氮的方法。

背景技术

钢帘线、轴承钢和弹簧钢等高碳钢品种，附加值高，产品需求量大，这类产品对钢的质量往往要求很高，要求钢水尽可能的纯净，降低钢水中的夹杂物含量。钢中非金属夹杂物有相当一部分是氧化物，因此常将钢中的氧含量作为衡量钢质量的重要指标。此外，TiN是一种具有规则外形的硬而脆的夹杂物，对钢的性能特别有害，这类夹杂物主要是钢水中的Ti与N生成的。控制TiN夹杂物的主要途径就是降低钢水的Ti含量和N含量。因此控制钢水中的氧氮含量成为冶金科技工作者的主要任务之一。

根据碳的氧化反应式：

                           （1）

平衡常数：

                          （2）

近似地取活度系数和为1，因此在一定温度和气压条件下，，m为一常数，称为碳氧浓度积。根据碳氧浓度积，增加钢水中碳含量可以降低钢水中的溶解氧量，因此提高钢水的纯净度，最经济有效的方法是提高转炉出钢的碳含量，减少脱氧剂（例如铝、硅锰等）的加入量，以减少钢水中的夹杂物生成。

目前，转炉冶炼普遍采用低拉碳技术，靠出钢加脱氧剂脱氧后再增碳，其主要原因是转炉冶炼时钢水的终点碳含量高时，脱磷效果差，需多次倒炉取样延长了冶炼时间从而影响生产节奏，终点控制困难，出钢温度偏低，难以稳定生产。可是，低碳出钢技术虽能较稳定地控制，但由于钢水氧含量较高，合金收得率相对较低，脱氧夹杂物生成较多，不利于洁净钢的生产要求。在生产高品质中高碳钢时，一些先进的钢铁企业现在均采用提高转炉出钢碳含量来控制夹杂物的生成量，以减轻精炼工序去除夹杂物的负担。

实际上，出钢时钢水因裸露在空气中易发生吸氮。氧和硫是表面活性元素，氧含量较高时，可以阻碍钢水在出钢过程中吸氮。若采用高碳出钢，钢水的溶解氧含量较低，氧阻碍钢水吸氮的作用相对较差，吸氮比低碳出钢更多，这对控制TiN夹杂物是非常不利的。若通过精炼脱气来脱除部分气体，成本也会相应地增加。

综上，尽管转炉高拉碳技术拥有许多优点，但因操作困难并没有广泛的普及，其出钢过程增氮明显，也不是一种完美的控制夹杂物的操作方法。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种钢水控氧降氮的方法，解决了高碳出钢去磷能力差、终点控制难、终点温度偏低、出钢过程增氮多的问题，同时解决了低碳出钢氧含量高、脱氧剂消耗多的问题。

实现本发明目的的技术方案为通过配料、吹氧、造渣等步骤进行低拉碳操作，出钢时通过加碳脱氧的方式实现钢水增碳，以降低钢水的氧含量而不生成夹杂物，增碳后加入合金进行合金化，并继续加入精炼渣，待渣完全熔化且均匀覆盖时喂入铝线对钢水进行强脱氧。

具体包括以下工艺步骤：（1）低拉碳操作；（2）向钢水中加碳脱氧；（3）向钢水中加入合金和精炼渣；（4）喂铝线强脱氧。其特征在于所述的步骤（2）中的加碳脱氧是指出钢前在钢包底加入全部碳，控制转炉出钢钢流裸露直径200~400mm，使出钢时间尽可能短，且严格控制转炉下渣；所述的步骤（3）向钢水中加入合金和精炼渣，是指当钢水到达钢包深度1/4~3/4时，投入全部合金和精炼渣；所述的步骤（4）喂铝线是指指当精炼渣完全熔化且均匀覆盖在钢水表面时，在出钢位用喂丝机以100~250m/min的速度喂入铝线，使钢水中的酸溶铝的质量百分比为0.01%~0.05%，（2）（3）（4）步骤全程底吹氩气，步骤（4）喂铝线结束后继续吹氩气1~5分钟；

本方法适用于中高碳铝镇静钢；

所述的步骤（1）的低拉碳操作中控制铁水的成分按质量百分比为C 4.0~4.5%、Si 0.30~0.70%、Mn 0.20~0.60%、P≤0.08%，余量为铁及不可避免的杂质，铁水温度1350℃~1420℃，废钢加入量小于40%；吹氧枪位控制在1000~1400mm，氧压0.8~1.3MPa，供氧时间800~950s；造渣采用石灰、镁球、轻烧白云石、氧化铁皮、萤石；低拉碳操作的拉碳终点控制为C 0.04~0.20%，P<0.015%，拉碳温度>1600℃；

所述的步骤（2）中加入的碳为增碳剂或电极粒，加入量为钢水质量百分比的0.005~1.5%；

所述的步骤（3）中加入的合金为硅铁、锰铁、锰硅、铬铁、镍铁、铌铁、铜、钛铁，根据实际钢种确定合金的种类和数量，加入量分别为钢水质量百分比的0.001~5%；