[发明专利]一种梯形吹氮控氮方法

说明书

本发明公开了一种梯形吹氮控氮方法，包括LF精炼工序和VD真空脱气工序；其中，LF精炼工序包括向钢水中依次吹氩气、氮气；VD真空脱气工序包括抽真空阶段、真空保持阶段和常压阶段，钢水在抽真空阶段进行第一次吹氮气，真空保持阶段依次进行第二次吹氮气、第一次吹氩气，常压阶段进行第二次吹氩气；最终得到含氮钢。本发明可以实现精准控制氮元素，可解决钢水中氮精准控制、钢水二次污染难题，且不影响钢水中氢、氧的控制。

技术领域

本发明涉及冶金领域的一种控氮方法，特别是涉及一种梯形吹氮控氮方法。

背景技术

含氮钢的控氮十分重要，目前，常规的增氮方式是用氮化合金或丝线增氮，这些方式增氮通常是在钢水经真空处理后添加，对钢水会造成二次污染；且添加后氮的均匀需要一段时间，对生产的连续性和高效化不利。

发明内容

发明目的：本发明的目的是提供一种梯形吹氮控氮方法，解决含氮钢的精准控氮难题，同时匹配生产顺行，不影响钢种氢、氧的控制。

技术方案：本发明提供一种梯形吹氮控氮方法，包括LF精炼工序和VD真空脱气工序；其中，LF精炼工序包括向钢水中依次吹氩气、氮气；VD真空脱气工序包括抽真空阶段、真空保持阶段和常压阶段，钢水在抽真空阶段进行第一次吹氮气，真空保持阶段依次进行第二次吹氮气、第一次吹氩气，常压阶段进行第二次吹氩气；最终得到含氮钢。

本发明中的控氮方法可适用于C38N2、C70S6、30MnVS等汽车用非调质钢。

本发明通过上述梯形吹氮控氮工艺，钢水在吹氮起始阶段的氮含量约为30-40ppm，氢含量5-10ppm，氧含量60-80ppm。在LF阶段提高氮含量至约200ppm左右，在VD阶段进行脱氧、脱氢，最终实现氮元素的精准控氮，并且不影响钢水中的氢、氧的控制。

其中，进入LF精炼工序，控制两路透气塞进行吹氩气，吹氩气流量为80～120Nl/min，吹氩气时间为9～11min；吹氩气完毕后切换两路透气塞进行吹氮气工序，吹氮气流量为180～220Nl/min，吹氮气时间为50～100min。并且，氩气吹气完毕后立即切换为吹氮气工序。

进入VD真空脱气工序，控制两路透气塞进行第一次吹氮气的流量为40～60Nl/min，吹氮时间为10～15min。

VD真空脱气工序中，在高真空保持阶段，两路透气塞进行第二次吹氮气的流量为130～170Nl/min，吹氮时间为15～18min；第二次吹氮完毕后切换两路透气塞进行第一次吹氩工序，第一次吹氩气的流量为25～35Nl/min，时间为1～3min。且第二次氮气吹气结束后立即切换为第一次氩气吹气工序。

VD真空脱气工序中，控制两路透气塞第二次吹氩气的流量为10～20Nl/min，时间为15～45min。

上述方案中，真空保持阶段的真空度≤1mbar；所述含氮钢为C38N2、C70S6或30MnVS。C38N2钢种氮元素控制的目标值为140ppm，C70S6钢种氮元素控制的目标值为135ppm，30MnVS钢种氮元素控制的目标值为160ppm。

不同成分的钢种采用的控氮工艺不同，而本发明针对汽车钢，采用LF和VD两种工序，采用梯形吹氮控氮工艺实现了含氮钢的精准控氮，同时匹配生产顺行，且不影响钢种氢、氧的控制。本发明的技术难点在于：向高温的钢液中吹氮合金化从理论上来说可以实现增氮，但是钢水成分中对氮成分有明确范围要求，为达到氮元素在钢种的效果往往是氮和其他元素的比例也有要求，需要把氮含量稳定控制在一定的窄小范围内，且钢铁企业都是流程化的连续生产，生产的节奏和效率要有保证，同时，增氮还不能影响钢水中氢、氧的控制；而本发明可以同时解决上述难题。

若采用加入合金元素来控氮，首先加入合金元素会带来污染，同时由于加入合金元素，会导致夹杂物含量增大，因此钢中的氧含量偏高。