[发明专利]一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法，属于冶金工业生产的炼钢领域。

背景技术：

随着钢铁行业的高速发展，对钢材深冲性、高强度、高温塑性的要求越来越高。氮作为钢中的元素之一，大多数情况下是作为杂质元素存在的，严重影响钢的高温强度和高温塑性，降低钢的深冲性能。冶炼具有高深冲性、高强度等高附加值产品，必须降低钢中的氮含量，减少氮在钢水中的危害程度，才能保证钢材的深冲性能，减少时效性，消除了屈服点延伸现象，使钢材表面光洁，成材率高。

实践证明，在冶炼过程中钢水增氮有如下几个环节：转炉复吹工艺控制不当或氮-氩切换不及时造成钢水氮含量增加；转炉出钢过程中，一是由于脱氧而造成钢水吸氮，二是由于加入的铁合金、脱氧剂，增碳剂等，都会将氮带入钢中，而其中增碳剂带入的最多；LF炉精炼过程由于电弧区温度高、钢液面裸露和电弧将空气电离而造成钢水吸氮；连铸过程中保护浇注不好，也会使钢水增氮。

在生产高碳钢时，转炉通过顶底复吹转炉冶炼，合理的供氧及底吹氩制度，并充分利用钢中碳氧反应的剧烈沸腾，少的补吹次数，及时的氮氩切换，转炉终点钢水中氮含量可达到较低水平，平均23×10^-6；转炉出钢过程中，由于转炉终点碳控制较低(出钢碳在0.06-0.1％之间)，需向钢中加入大量的增碳剂，以满足钢种对碳含量的要求，这样会使增碳剂中大量的氮带入钢中，转炉出钢过程钢中增氮平均44.9×10^-6，其中主要是增碳剂带入；LF炉精炼过程由于电弧区温度高、钢液面裸露和电弧将空气电离等，钢中增氮平均20.6×10^-6；连铸过程通过采用长水口和侵入式水口、大包覆盖剂和结晶器保护渣等保护措施，钢中增氮只有平均2.1×10^-6。因此，在生产高碳钢时，转炉出钢和LF精炼过程是钢水增氮的重要环节。

发明内容

本发明目的在于在铁水预处理(脱S)→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下，提供一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法，本方法使高碳钢中[N]质量分数≤65×10^-6。

本发明技术方案如下：

在铁水预处理(脱S)→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下：

(1)在转炉出钢过程中用煅烧无烟煤作增碳剂，增碳剂的加入量按碳的收得率不低于93.0at％计算；由于煅烧无烟煤中氮含量较低，使得钢中增氮量减少。

(2)在LF精炼过程中，精炼渣中配入埋弧泡沫渣，埋弧泡沫渣组份按重量百分数：CaO 38-55％，SiO₂＜6％，Al₂O₃＜2％，F 3-6％，Fe₂O₃＜2％，MgO 4-8％，Ig(灼减)25-40％；埋弧泡沫渣的加入量为2.5-3kg/t钢。

为了使埋弧泡沫渣成渣快且均匀，LF就位时加入总量的一半，给电后分两批加入总量的另外一半。由于埋弧泡沫渣可以防止电弧将空气电离增氮和钢液面裸露吸氮，因而降低了钢中氮含量。

所述煅烧无烟煤的组份按重量百分数：C_(固)＞92％；灰份≤5.0％；挥发份≤1.5％；S≤0.3％；N＜0.5％。

本发明的有益效果是：转炉出钢过程中采用低氮增碳剂煅烧无烟煤代替沥青焦增碳，可有效减少钢中增氮量；在LF精炼过程中，精炼渣中配入埋弧泡沫渣，防止了电弧将空气电离增氮。本方法可使高碳钢中[N]质量分数≤65×10^-6。

具体实施方式

在铁水预处理(脱S)→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下生产高速轨钢时，对钢中氮含量的控制，采取了如下具体实施方式：

(1)转炉出钢采用低氮增碳剂煅烧无烟煤增碳技术

在生产高碳钢时，由于转炉终点控制采用低碳出钢，钢中碳含量大多数分布在0.06-0.1％之间，转炉出钢过程需加入大量的增碳剂，以满足钢种对碳含量的要求，研究表明：采用沥青焦增碳，钢中每增加0.01％质量分数的碳，就会使钢中增加1×10^-6质量分数的氮。