一種高強鋼鋼水氮含量控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高強鋼鋼水氮含量控制方法，將冶煉高強鋼過程中鋼水增氮工藝進行轉爐冶煉工藝、精煉爐冶煉工藝及連鑄保護澆鑄工藝三個階段的優(yōu)化，通過脫氧造渣、合金化順序的改進，控制三階段增氮節(jié)點，實現(xiàn)轉爐出鋼后鋼水氮含量控制在0.0030%以內(nèi)，LF+RH過程鋼水增氮穩(wěn)定控制在0.0010%以內(nèi)，連鑄工序鋼水增氮穩(wěn)定控制在0.0005%以內(nèi)，最終實現(xiàn)高合金高強鋼連鑄坯中的氮含量控制在0.0045%以內(nèi)，該方法大大提高了鑄坯內(nèi)部和表面質量。
【專利說明】一種高強鋼鋼水氮含量控制方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及冶金領域的一種煉鋼工藝，涉及高強鋼冶煉過程中鋼水氮含量的控制方法。
【背景技術】
[0002]鋼中氮含量對鋼的機械性能影響較大，隨著鋼中氮含量的增加，鋼的塑性下降，延展性降低；氮還可加重鋼材的時效、降低鋼材的冷加工性能、造成焊接熱影響區(qū)脆化、使鑄坯開裂及引起晶間腐蝕。因此降低鋼水氮含量一直都是冶煉高品質鋼追求的目標，特別是耐磨、磨具鋼冶煉過程合金量大，LF爐合金化難度大、冶煉周期長，為了提高合金化效率、縮短冶煉周期，保證連鑄的生產(chǎn)節(jié)奏，通常LF爐采取大氬氣攪拌促使合金化，這種大氬氣強動力學條件與氮含量控制相矛盾，導致冶煉該系列鋼種氮含量偏高，使連鑄坯內(nèi)部和表面質量較差，影響鋼板及后續(xù)加工性能，最終使鋼鐵效益得不到發(fā)揮。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的就在于克服現(xiàn)有缺陷，提供一種高強鋼鋼水氮含量控制方法，有效控制鋼水中氣的含量，提聞冶煉鋼品質。
[0004]本發(fā)明實現(xiàn)以上發(fā)明目的的技術方案是:
[0005]一種高強鋼鋼水氮含量控制方法，包括:
[0006]將冶煉高強鋼過程中鋼水增氮工藝進行轉爐冶煉工藝、精煉爐冶煉工藝及連鑄保護澆鑄工藝三個階段的優(yōu)化，通過脫氧造渣、合金化順序的改進，控制三階段增氮節(jié)點；
[0007]A、轉爐冶煉工藝優(yōu)化:
[0008](1)原輔料控制:控制原輔料及合金中氮含量、含鋁原輔料氮含量；
[0009](2)轉爐操作:提高轉爐一倒命中率95%以上，嚴禁轉爐后期補吹增氮；轉爐出鋼前Imin提前打開鋼包底吹IS氣,排走鋼包內(nèi)空氣,控制出鋼合金化后鋼包底吹IS流量，防止鋼水大翻裸露和空氣接觸增氮；
[0010](3)出鋼合金化:出鋼30s后合金化按鋼包造渣料一脫氧劑一合金順序加入，嚴禁出鋼結束后加鋼包造潘料；
[0011 ] B、精煉爐冶煉工藝優(yōu)化:
[0012](1)LF爐前期操作:鋼水到站后，僅用氬氣破渣殼，供電化渣4~5min后取樣分析，化渣階段禁止加任何脫氧劑；
[0013](2) LF爐加熱升溫鋼包底吹工藝:電極加熱期間，鋼包底吹氬氣流量400~500NL/min，加熱期間，LF爐執(zhí)行微正壓操作，確保電極孔處有微量煙溢出；
[0014](3)LF爐過程控制:根據(jù)精煉爐第一個鋼樣成分及渣況粘稠情況，加入石灰、螢石和鋁絲造渣脫硫，控制脫硫過程氬氣流量，喂鋁線補鋼水中酸溶鋁，控制喂鋁線和氬氣流量，喂鋁線后進行成分和溫度的微調；LF爐保溫階段，控制鋼包底吹氬氣流量，以鋼水不裸露為原則；[0015](4)RH爐過程控制:真空處理過程，RH爐真空度控制在3MPa以內(nèi)，抽真空時間^ 20min，真空結束后進行鈣處理，控制鈣處理鋼包底吹氬氣流量；
[0016]C、連鑄保護澆鑄工藝優(yōu)化:
[0017](I)鋼包準備:加強鋼包下水口清掃工作，確保鋼包下水口清潔度，保證與連鑄長水口的密切配合；
[0018](2)保護澆鑄:開始澆鑄前5min，通過氬氣管用氬氣吹掃中間包內(nèi)腔，排除內(nèi)部空氣；開始澆鑄，待中間包鋼水漫過鋼包下水口時，開始添加中間包覆蓋劑，同時拔出氬氣管；澆鑄過程多批次小批量加入中間包覆蓋劑，保證覆蓋劑厚度大于80mm。
[0019]進一步地，所述步驟A-(I)中，控制原輔料及合金中氮含量在0.020%以內(nèi)，控制含鋁原輔料氮含量在0.050 %以內(nèi)。
[0020]進一步地，所述步驟A-(2)中，出鋼合金化后鋼包底吹氬流量控制在50~80N1/min。
[0021]進一步地，所述步驟A-(3)中，鋼水出至30s后開始加入鋼包造渣料，其中精煉渣5Kg/T鋼、石灰4Kg/T鋼，鋼水出至1/3后按照質量比加入鋁錠1.5Kg/T鋼，在鋼水出至2/3時加完。
[0022]進一步地，所述步驟B-(I)中，用50~200NL/min的氬氣流量破渣殼。
[0023]進一步地，所述B-(2)中，在鋼包底吹氬氣采用雙管路吹氬氣，在鋼包底吹氬氣最大實際流量≥300NL/min，壓力≥8.0MPa情況下嚴禁旁通操作。
[0024]進一步地，所述B_(3)中，按照質量比為石灰3Kg/T鋼、螢石石灰0.5Kg/T鋼、鋁絲0.4Kg/T鋼的比例加入進行造渣脫硫；造渣脫硫過程分3個階段加入，每次石灰加入量噸鋼小于4Kg。
[0025]進一步地，所述B-(3)中，脫硫過程氬氣流量為400~500Nl/min ;喂鋁線控制氬氣流量為30~60Nl/min，喂鋁線加入量分3個階段加入，每次小于加入量0.2Kg ；LF爐保溫階段，鋼包底吹氬氣流量控制在20~80Nl/min，控制軟攪拌時間為≥ 12min。
[0026]進一步地，所述B-(4)中，鈣處理鋼包底吹氬氣流量為20~80Nl/min。
[0027]本發(fā)明的高強鋼鋼水氮含量控制方法通過轉爐出鋼工藝的優(yōu)化，LF爐脫氧造渣和合金順序改進，以及不同冶煉階段鋼包底吹氬氣流量和壓力的合理控制，RH長時間、高真空脫氣處理以及連鑄工序完備的保護澆鑄，實現(xiàn)轉爐出鋼后鋼水氮含量控制在0.0030%以內(nèi)，LF+RH過程鋼水增氮穩(wěn)定控制在0.0010%以內(nèi)，連鑄工序鋼水增氮穩(wěn)定控制在0.0005 %以內(nèi)，最終實現(xiàn)高合金高強鋼連鑄坯中的氮含量控制在0.0045 %以內(nèi)，大大提高鑄坯內(nèi)部和表面質量。經(jīng)試驗驗證，采用本發(fā)明的高強鋼鋼水氮含量控制方法，冶煉終點平均氮含量可以控制在0.0038 %，氮含量最高0.0061%,完全滿足鋼板性能和客戶要求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1為高強鋼鋼水氮含量控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0029]以下結合具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0030] 本發(fā)明的高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特點在于轉爐出鋼工藝的優(yōu)化，LF爐脫氧造渣、合金順序改進，以及不同冶煉階段鋼包底吹氬氣流量和壓力的合理控制，連鑄工序完備的保護澆鑄；轉爐出鋼后鋼水氮含量控制在0.0030%以內(nèi)，LF+RH過程鋼水增氮穩(wěn)定控制在0.0010 %以內(nèi)，連鑄工序鋼水增氮穩(wěn)定控制在0.0005 %以內(nèi)，最終實現(xiàn)高合金高強鋼連鑄坯中氮含量控制在0.0045%以內(nèi)。
[0031]如圖1所示，高強鋼鋼水氮含量控制方法包括如下內(nèi)容:
[0032]1、轉爐冶煉工藝:
[0033](I)原輔料控制。冶煉過程原輔料及合金中氮含量要控制在0.020%以內(nèi)，特別是含鋁原輔料，氮含量要控制在0.050%以內(nèi)，防止由于合金及輔料造成鋼水增氮。
[0034](2)轉爐操作。提高轉爐一倒命中率95%以上，嚴禁轉爐后期補吹增氮；保證轉爐出鋼口形狀良好，出鋼口鋼渣要及時處理，防止出鋼散流，鋼水和空氣接觸增氮；轉爐出鋼前I分鐘提前打開鋼包底吹氬氣，排走鋼包內(nèi)空氣，出鋼合金化后鋼包底吹流量控制在50~80Nl/min，防止鋼水大翻裸露和空氣接觸增氮。
[0035](3)出鋼合金化。出鋼合金化按鋼包造渣料一脫氧劑一合金順序加入，在鋼水出至30秒后開始加入鋼包造渣料(精煉渣5Kg/T鋼、石灰4Kg/T鋼)，鋼水出至1/3后開始加入鋁錠1.5Kg/T鋼，鋼水 出至2/3時加完，嚴禁出鋼結束后加鋼包造渣料。
[0036]2、精煉爐冶煉工藝:
[0037](I) LF爐前期操作。鋼水到站后，用50~200NL/min的氬氣流量破渣殼，實際的氬氣流量根據(jù)該爐次透氣狀況調整。不得使用旁通操作破渣殼，供電化渣4~5min后取樣分析，化渣階段禁止加任何脫氧劑。
[0038](2) LF爐加熱升溫鋼包底吹工藝。電極加熱期間，鋼包底吹氬氣流量400~500NL/min，在鋼包雙管路底吹最大實際流量≥300NL/min，壓力≥8.0Bar情況下嚴禁旁通操作，加熱期間，LF爐應執(zhí)行微正壓操作，確保電極孔處有微量煙溢出。
[0039](3) LF爐過程控制。根據(jù)LF爐第一個鋼樣成分及渣況粘稠情況，按照質量比為石灰3Kg/T鋼、螢石0.5Kg/T鋼、鋁絲0.4Kg/T鋼的比例加入進行造渣脫硫；造渣脫硫過程分3個階段加入，每次石灰加入量噸鋼小于4Kg，鋁絲加入量每次小于0.2Kg，脫硫過程氬氣流量400~500Nl/min，喂鋁線補鋼水中酸溶鋁，喂鋁線控制氬氣流量30~60Nl/min，喂線后進行成分和溫度的微調。LF爐保溫階段，鋼包底吹氬氣流量控制在20~80Nl/min(以鋼水不裸露為原則)。
[0040](4) RH爐過程控制。真空處理過程，RH爐真空度控制在3mbar以內(nèi)，抽真空時間≥20min,真空結束后進行鈣處理，鈣處理鋼包底吹氬氣流量20~80Nl/min ;鈣處理結束，為了更好促進夾雜物的上浮去除，控制軟攪拌時間> 12min，軟攪拌鋼包底吹氬氣流量10~60Nl/min(以鋼水不裸露為原則)。
[0041]3、連鑄保護澆鑄工藝
[0042](I)鋼包準備。加強鋼包下水口清掃工作，確保鋼包下水口清潔度，保證與連鑄長水口的密切配合；在鋼包每次灌引流砂前將長水口模具與頂緊器下表比對，貼合不到一起的對頂緊器下表周圍的四個角及時打磨，保證貼合，從而減少連鑄增氮。
[0043](2)保護澆鑄。開始澆鑄前5min開始，通過氬氣管用氬氣吹掃中間包內(nèi)腔，排除內(nèi)部空氣；開始澆鑄，待中間包鋼水漫過鋼包下水口時，開始添加中間覆蓋劑(購自于河南省西保冶材有限公司)，同時拔出氬氣管；澆鑄過程多批次小批量加入中間包覆蓋劑，保證覆蓋劑厚度大于80mm。
[0044]下面通過具體實施例對本發(fā)明上述方法做進一步具體說明。
[0045]實施例1
[0046]本實施例選擇Q960鋼種，在150噸轉爐、150噸鋼包爐冶煉、板坯連鑄機澆鑄情況。為了提高鑄坯表面和內(nèi)部質量，其Q960冶煉終點氮含量要求控制0.0050%以內(nèi)。
[0047](I)轉爐吹煉。吹煉終點成分和溫度控制滿足要求，轉爐未進行補吹。見表1。
[0048]表1轉爐終點成分)
[0049]
【權利要求】
1.一種高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特征在于，包括: 將冶煉高強鋼過程中鋼水增氮工藝進行轉爐冶煉工藝、精煉爐冶煉工藝及連鑄保護澆鑄工藝三個階段的優(yōu)化，通過脫氧造渣、合金化順序的改進，控制三階段增氮節(jié)點； A、轉爐冶煉工藝優(yōu)化: (1)原輔料控制:控制原輔料及合金中氮含量、含鋁原輔料氮含量； (2)轉爐操作:提高轉爐一倒命中率95%以上，嚴禁轉爐后期補吹增氮；轉爐出鋼前Imin提前打開鋼包底吹氬氣，排走鋼包內(nèi)空氣，控制出鋼合金化后鋼包底吹氬流量，防止鋼水大翻裸露和空氣接觸增氮； (3)出鋼合金化:出鋼30s后合金化按鋼包造渣料一脫氧劑一合金順序加入，嚴禁出鋼結束后加鋼包造潘料； B、精煉爐冶煉工藝優(yōu)化: (I)LF爐前期操作:鋼水到站后，僅用氬氣破渣殼，供電化渣4~5min后取樣分析，化渣階段禁止加任何脫氧劑； (2 )LF爐加熱升溫鋼包底吹工藝:電極加熱期間，鋼包底吹氬氣流量400~500NL/min，加熱期間，LF爐執(zhí)行微正壓操作，確保電極孔處有微量煙溢出； (3)LF爐過程控制:根據(jù)精煉爐第一個鋼樣成分及渣況粘稠情況，加入石灰、螢石和鋁絲造渣脫硫，控制脫硫過程氬氣流量，喂鋁線補鋼水中酸溶鋁，控制喂鋁線和氬氣流量，喂鋁線后進行成分和溫度的微調；LF爐保溫階段，控制鋼包底吹氬氣流量，以鋼水不裸露為原則； (4)RH爐過程控制:真空處理過程，RH爐真空度控制在3MPa以內(nèi)，抽真空時間^ 20min，真空結束后進行鈣處理，控制鈣處理鋼包底吹氬氣流量； C、連鑄保護澆鑄工藝優(yōu)化: (1)鋼包準備:加強鋼包下水口清掃工作，確保鋼包下水口清潔度，保證與連鑄長水口的密切配合； (2)保護澆鑄:開始澆鑄前5min，通過氬氣管用氬氣吹掃中間包內(nèi)腔，排除內(nèi)部空氣；開始澆鑄,待中間包鋼水漫過鋼包下水口時,開始添加中間包覆蓋劑，同時拔出氬氣管；澆鑄過程多批次小批量加入中間包覆蓋劑，保證覆蓋劑厚度大于80mm。
2.根據(jù)權利要求1所述的高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特征在于，所述步驟A-(I)中，控制原輔料及合金中氮含量在0.020%以內(nèi)，控制含鋁原輔料氮含量在0.050%以內(nèi)。
3.根據(jù)權利要求1所述的高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特征在于，所述步驟A-(2)中，出鋼合金化后鋼包底吹氬流量控制在50~80Nl/min。
4.根據(jù)權利要求1所述的高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特征在于，所述步驟A-(3)中，鋼水出至30s后開始加入鋼包造渣料，其中精煉渣5Kg/T鋼、石灰4Kg/T鋼，鋼水出至1/3后按照質量比加入鋁錠1.5Kg/T鋼，在鋼水出至2/3時加完。
5.根據(jù)權利要求1所述的高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特征在于，所述步驟B-(I)中，用50~200NL/min的氬氣流量破渣殼。
6.根據(jù)權利要求1所述的高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特征在于，所述B-(2)中，在鋼包底吹氬氣采用雙管路吹氬氣，在鋼包底吹氬氣最大實際流量> 300NL/min，壓力≥8.0MPa情況下嚴禁旁通操作。
7.根據(jù)權利要求1所述的高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特征在于，所述B-(3)中，按照質量比為石灰3Kg/T鋼、螢石0.5Kg/T鋼、鋁絲0.4Kg/T鋼的比例加入進行造渣脫硫；造渣脫硫過程分3個階段加入，每次石灰加入量噸鋼小于4Kg。
8.根據(jù)權利要求1所述的高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特征在于，所述B-(3)中，脫硫過程氬氣流量為400~500Nl/min ;喂鋁線控制氬氣流量為30~60Nl/min，喂鋁線加入量分3個階段加入，每次小于加入量0.2Kg ;LF爐保溫階段，鋼包底吹氬氣流量控制在20~80Nl/min，控制軟攪拌時間為≥12min。
9.根據(jù)權利要求1所述的高強鋼鋼水氮含量控制方法，其特征在于，所述B-(4)中，鈣處理鋼包底吹氬氣流量為20~80Nl/min。
【文檔編號】C21C7/06GK103952511SQ201410133829
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月3日 優(yōu)先權日:2014年4月3日
【發(fā)明者】郭家林, 王之宇, 曹余良, 周春生, 王書民, 李春, 崔孝煒, 王毅夢 申請人:商洛學院