[发明专利]一种炼钢工艺中钢水增氮的方法

说明书

提供了一种钢工艺中钢水增氮的方法，它包括以下步骤：S1、在出钢前开始底吹氮气，直至出钢结束后以及钢包出站前持续使用钢包底吹氮气以对钢水进行搅拌；S2、出钢过程中对钢水进行脱氧和微合金含量调整直至出钢结束后将钢中氧活度控制在100ppm以内；S3、使用喂线机向钢包内喂入复氮合金线；S4、对钢水进行连铸，得到钢坯。通过稳定控制钢水中的氮含量，使铌、钒、钛及其合金制品具有充足的氮元素与其结合，使第二相粒子充分析出，提高钢材屈服强度，减少铌、钒、钛及其合金制品使用量，降低合金成本。

技术领域

本发明总体地涉及炼钢技术领域，具体地涉及一种炼钢工艺中钢水增氮的方法。

背景技术

氮元素在钢中能够与铌、钒、钛三种微合金元素结合，在凝固与轧制过程中析出细小的第二相粒子阻碍位错运动，实现在低铌、钒、钛条件下大幅提高钢材的屈服强度，使用氮元素对钢进行强化具有经济、环保等特点。

目前钢铁行业主要采用出钢过程中加入复合氮化合金(或同类产品)或在精炼过程中以喂线形式对钢水进行增氮，以上两种方法分别存在收得率波动较大和成本偏高问题。

出钢过程中直接加入氮化合金，由于钢水氧活度较高(300-500ppm,过氧化炉次会更高)，造成合金中的金属元素氧化，同时钢水中气体溶解度有限，当钢水中氧含量越高，能够溶解的氮越少，因此出钢过程中进行氮合金化，收得率偏低；精炼过程进行氮合金化具有较好的收得率，但是钢水进入精炼炉后需加入额外的造渣材料进行造渣和通电保温、升温，保证钢水处于合理的温度范围内，造成成本增加。

发明内容

本发明针对现有技术中氮元素在钢中收得率低的问题，提供一种炼钢工艺中钢水增氮的方法，该方法在转炉出钢结束后对钢水强制增氮，使钢中具有充足的氮元素与微合金元素相结合，在极低的微合金元素含量下实现第二相粒子充分析出，使钢材获得较高的力学性能，节约了合金消耗，降低了钢的成本，解决了转炉工序增氮收得率波动问题和精炼工序增氮成本偏高问题。

本发明的技术方案是，一种炼钢工艺中钢水增氮的方法，该方法采用喂线机，在转炉出钢结束后且钢水氧活度≤100ppm的条件下，以向钢包内喂线方式对钢水进行增氮。

进一步的，本发明的方法包括以下步骤：

S1、在出钢前开始底吹氮气，直至出钢结束后以及钢包出站前持续使用钢包底吹氮气，以对钢水进行搅拌；

S2、出钢过程中钢水进行脱氧和微合金含量调整；

S3、出钢结束后且钢中氧活度≤100ppm时，使用喂线机向钢包内喂入复氮合金线；

S4、对钢水进行连铸，得到钢坯。

更进一步的，上述步骤S2的方法过程为：在钢水出钢至钢水总体积的1/5-1/3时，开始将用于调整钢水氧活度的脱氧剂和用于微合金含量调整的金属或合金加入钢水，并在钢水出钢至钢水总体积的3/5～-2/3时，加完用于调整钢水成分的脱氧剂及金属或合金，出钢结束时钢水氧活度≤100ppm。

更进一步的，上述步骤S3的方法过程为：出钢结束后，使用喂线速度0.1m/s-30m/s的喂线机，向钢水中喂入复氮合金线或增氮包芯线产品。

还进一步的，上述脱氧剂为单质或复合脱氧剂，所述单质脱氧剂包括单质铝；所述复合脱氧剂包括SiAlBaCa、AlMnCa、SiCaBa等。

更进一步的，上述用于微合金含量调整的金属包括铌、钒、钛等；合金包括氮化钒铁、钒氮合金、氮化锰铁、氮化硅铁等其他氮化合金。

更进一步的，上述步骤S3中，每炉喂线长度记为L，则L的计算方法为：