[发明专利]一种生产铝脱氧高碳钢过程中氮含量的控制方法有效

专利信息
申请号: 201410261767.X 申请日: 2014-06-13
公开(公告)号: CN104004881A 公开(公告)日: 2014-08-27
发明(设计)人: 高宇波;王日红;华建民;朱富强 申请(专利权)人: 常州东大中天钢铁研究院有限公司
主分类号: C21C5/52 分类号: C21C5/52;C21C7/076;C21C7/10;B22D11/18
代理公司: 南京汇盛专利商标事务所(普通合伙) 32238 代理人: 陈扬
地址: 213000 江苏省常州市常武*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 生产 脱氧 高碳钢 过程 含量 控制 方法
【说明书】:

技术领域

本发明涉及一种冶炼过程中氮含量的控制方法,具体地说是一种电转炉生产铝脱氧高碳钢过程中氮含量的控制方法。

背景技术

在绝大多数情况下,氮被视为钢中的一种有害元素,而且即使在氮含量极少的情况下,其对钢的力学性能也有着显著的影响。氮的危害主要表现在:钢中自由的氮形成固溶体,造成固溶强化,伴有时效性,使钢的韧性和塑性降低;与钢中铝、钛等元素形成带棱角的脆性夹杂物,降低钢的冷热变形加工性;当钢中残留氮较高时,会导致钢的宏观组织疏松甚至形成皮下气泡;钢中氮含量偏高还易导致铸坯出现裂纹缺陷。而对于要求高洁净度、高均匀度、高抗疲劳寿命的优特高碳钢而言,钢液中氮含量的高低更是对产品质量起着颇为重要的影响。因此,必须采取有效措施降低高碳特钢中的氮含量。

冶炼条件下钢液中的氮远未达到饱和,空气以及原辅料中的氮在出钢、精炼及连铸过程易进入钢液,而由于钢液中氮的传质系数以及自身活性较小,再加上表面活性元素的阻碍,氮在真空处理阶段的脱除相对于其它气体而言则更为困难。因而,钢液中氮含量在冶炼过程的控制成为了一个较为普遍而又难以解决的问题。

专利201110440322.4采用低氮增碳剂煅烧无烟煤代替沥青焦增碳,实现了对增碳剂带入氮含量的控制,但仅局限于这一个环节对于氮含量的控制较为有限,无法满足优特钢的氮含量要求;专利201110403472.8通过转炉出钢过程及进入氩站前不吹氩来降低钢中的氮含量,显然出钢不吹氩不利于合金和渣料的融化,也不利于钢包内钢液温度的均匀化,为后续工序控氮增加了难度,还可能出现钢包底部出现结冷钢的情况;而专利201210487536.1公开了一种采用两步加入合金脱氧且不采用铝脱氧的出钢方法来控制钢液的增氮量,同样该方法倾向性的仅考虑氮含量控制而未考虑合金回收率及脱氧效率;专利201210164848.9表示在真空处理前控制钢液中氮含量不低于45×10-6,并且在真空处理时向钢包中加入氧化铁皮球可以有效提高真空脱氮率,而事实上该方法一方面增加了真空处理前氮含量的控制难度,另一方面,在真空处理过程中加入氧化铁球操作的适用性有限且存有增加钢液夹杂物的风险;相关文献(钢中氮的控制及其对质量的影响,炼钢,21(1);溶解氧对钢液吸氮影响的研究,钢铁,37(4);Behavior of Nitrogen During AOD Process, ISIJ International, 49(10))报道了表面活性元素氧和硫对于钢液增氮和脱氮的双重作用,然而这些研究仅停留在定性认识层面,并未实际注重表面活性元素及其相关元素对于控氮的定量性应用。

    同样值得注意的是,当前的专利及研究大都针对转炉控氮,而鲜有针对电炉控氮,特别是关于新型电转炉生产过程氮含量的控制,而电转炉冶炼时由于初始氮含量高而更易致成品氮含量偏高,因此针对电转炉冶炼过程氮含量的控制更具有现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种生产铝脱氧高碳钢过程中氮含量的控制方法,该方法有效且定量性地利用钢液中表面活性元素对于吸氮和脱氮的双重作用,注重冶炼全过程中关键环节的控氮,实现了单个控氮操作参数对于其它环节或其它工艺指标的兼顾,切实有效地将电转炉冶炼铝脱氧高碳钢的氮含量降至40×10-6以下。

本发明的目的通过以下技术方案实现:

一种电转炉生产铝脱氧高碳钢过程中氮含量的控制方法,其特征在于该方法包括以下步骤:

1)电转炉出钢前进行钢包底吹吹氩,驱除钢包内的空气,使钢包被氩气覆盖,避免空气与钢水充分接触造成增氮;出钢过程中底吹氩气压力控制在0.7~0.8 Mpa,待出钢完毕后及时调整氩气压力至0.3~0.5 Mpa,避免钢水在大包内剧烈翻滚及大面积的裸露;

2)出钢时根据终点碳含量、合金元素含量及出钢量确定所需加入的铝块、低氮增碳剂及铁合金量,渣料按吨钢12~14kg/t加入,加入顺序为:20%的铝块、30%的低氮增碳剂、铁合金、70%的低氮增碳剂、80%的铝块、渣料;选用熔点低熔速快的渣料,减少化渣时间,从而减少钢液表面裸露的时间;钢液在出钢过程中保有表面活性元素氧,防止钢液在出钢过程中大量吸氮;电转炉出钢时,控制终点碳含量在0.4~0.7%范围内;出钢温度控制在1620~1640℃;

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