[发明专利]一种不锈钢AOD冶炼控氮的方法

说明书

本发明公开了一种不锈钢AOD冶炼控氮的方法，涉及金属冶炼领域，步骤包括：AOD兑钢，根据兑钢成分和目标成分配加合金材料、石灰，吹氧升温脱碳，吹氧量结束测温、取样，碳含量达到钢种目标后加入20～30kg/t硅铁还原，根据钢种成分、温度计算还原时钢水中氮的饱和溶解度，利用氮氩混吹降低氮气分压调整氮溶解度至钢种目标含量，还原5～8min后测温、取样、扒渣。扒渣完毕后加入400～600kg石灰，200～300kg萤石重新造渣，根据取样的化学成分，测量的温度，再次计算钢水中氮的饱和溶解度，再次氮氩混吹5～8min进行氮含量微调，使氮含量能精准命中钢种目标范围。本发明利用低成本的氮气和氩气，能够精准的将氮含量控制在钢种目标范围内，命中率能达到99％以上。

技术领域

本发明属于钢铁冶金工艺领域，尤其涉及不锈钢AOD控氮方法。

背景技术

随着低碳，超低碳奥氏体不锈钢管，双相不锈钢的大量生产，降碳后强度不足成为限制此类钢使用的主要问题。氮作为合金元素加入不锈钢中，可提高奥氏体稳定性，平衡双相钢中的相比例。在不影响钢韧性和塑性的情况下提高钢的强度。氮是强烈形成和稳定奥氏体、扩大奥氏体相区的元素，其能力远超过镍元素。与不含氮的双相不锈钢比较，加入0.1％以上的氮可以改善钢的力学性能。例如022Cr25Ni7Mo4钢的厚截面铸件很脆，延伸率接近于0，但是加入适量的氮后，延伸率可提高至20％。

以022Cr25Ni7Mo4氮为例，其氮含量要求在0.24～0.32％，传统的控氮方式是在AOD还原之后加入价格昂贵的氮化铬控氮，此方法成本高，成分波动较大，钢水会大幅度降温，而且氮化铬还可能会将其他有害元素带入钢水，造成产品质量水平不高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种不锈钢AOD控氮的方法，以提供一种成本低、氮含量命中率高的新工艺。

根据亨利定律，气体在溶液中的饱和溶解度与该气体的分压成正比，本发明主要通过利用氩气改变氮气的分压，从而调整氮在特定化学成分和温度的钢液中的饱和溶解度，使钢水氮含量在钢种目标范围内，利用廉价的氮气和氩气实现AOD控氮操作。

本发明是通过以下技术方案实现的：

(1)兑钢：电弧炉冶炼的钢水通过兑钢包加入到AOD炉内，取AOD第一个样并测温；

(2)配合金、造渣：根据AOD第一个样和钢种目标成分配入相应合金，加入2500～3500kg石灰造渣；

(3)吹氧冶炼：吹氧分三个阶段，第一阶段氧气比例100％，快速升温，温度达到1630～1680℃，进行第二阶段吹炼，调整氧气和氮气比例1:1～1：2，快速脱碳，第二阶段吹炼结束测温、取样AOD第二个样，根据碳含量计算第三阶段氧气吹入量，调整氧气和氮气比例1:3～1:8；

(4)预还原：加入20～30kg/t硅铁，采用氮、氩混吹搅拌还原，根据钢水温度，化学成分计算氮在钢水中的饱和溶解度，调整氮气和氩气的比例，使钢水中氮的饱和溶解度在钢种目标要求范围内，还原5～8min后测温、取AOD第三个样，扒渣；

(5)还原：扒渣完毕加入400～600kg石灰，200～300kg萤石造新渣，根据钢水成分、温度再次计算氮在钢水中的饱和溶解度，调整氮气和氩气比例，使氮含量能精确命中钢种目标要求。

(6)出钢：氮气、氩气混吹5～8min之后出钢至钢包内。

所述步骤(1)中按35吨AOD炉容量计，AOD兑钢温度在1480℃以上，碳含量1.5％～2.5％。

所述步骤(2)按35吨AOD炉容量计，根据控制炉渣CaO/SiO2在2.0～2.5范围内计算石灰的加入量。