一種用于釩氮微合金化鋼種在連鑄過(guò)程中的增氮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于煉鋼技術(shù)領(lǐng)域，特別是提供了一種用于釩氮微合金化鋼種在連鑄過(guò)程中的增氮方法，適用于高氮鋼進(jìn)行冶煉時(shí)鋼水氮含量較低時(shí)的一種增氮方法。
【背景技術(shù)】
[0002]釩氮合金化技術(shù)通過(guò)充分利用廉價(jià)的氮元素，優(yōu)化釩的析出，從而更好地發(fā)揮細(xì)晶強(qiáng)化和沉淀強(qiáng)化的作用，顯著提高鋼的強(qiáng)度。目前，國(guó)內(nèi)外釩氮合金化技術(shù)在高強(qiáng)度焊接鋼筋、型鋼、非調(diào)質(zhì)鋼、熱軋板、CSP高強(qiáng)帶鋼、高強(qiáng)度H型鋼及高速工具鋼等產(chǎn)品中已經(jīng)或正在得到應(yīng)用，采用釩氮微合金化技術(shù)開(kāi)發(fā)的上述產(chǎn)品，質(zhì)量?jī)?yōu)良，合金化成本降低，經(jīng)濟(jì)效益十分顯著，從而促進(jìn)了鋼鐵產(chǎn)品升級(jí)換代。目前增氮的方式一般為采用釩氮合金，轉(zhuǎn)爐冶煉條件下，鋼中氮含量水平在40?60ppm范圍，使用釩氮合金可以使鋼中氮含量達(dá)到80ppm-110ppm，而較理想的氮含量水平應(yīng)該控制在120-200ppm之間，因此氮含量明顯不足，無(wú)法有效充分發(fā)揮釩氮合金化的作用。
[0003]申請(qǐng)?zhí)枮?00910184823.3的發(fā)明專利《轉(zhuǎn)爐煉鋼的釩氮微合金化方法》中提出其釩氮微合金化方法為在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程中加入釩氮合金和增氮?jiǎng)?，增氮?jiǎng)榈梃F、氮化硅錳、氮化錳鐵。但這種方法一方面氮收得率較低，另一方面存在增氮量不穩(wěn)定的情況，而且加入的增氮?jiǎng)?huì)影響鋼水中硅和錳的含量，不利于鋼水成分的精準(zhǔn)控制，為了解決這一問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種連鑄過(guò)程中增氮的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種用于釩氮微合金化鋼種在連鑄過(guò)程中的增氮方法，其主要方法為在連鑄時(shí)將鋼包下水口與長(zhǎng)水口之間的氬氣密封改為氮?dú)饷芊猓阡摪滤谂c長(zhǎng)水口之間的密封墊上從長(zhǎng)水口的密封氣體通道處向下方挖出凹槽，凹槽與長(zhǎng)水口內(nèi)壁連通，在鋼包下水口和長(zhǎng)水口連接處會(huì)形成一個(gè)空腔，而在鋼流的高速流動(dòng)作用下這個(gè)空腔內(nèi)會(huì)形成強(qiáng)大負(fù)壓，密封所用氮?dú)獗回?fù)壓吸引進(jìn)入空腔與高速流動(dòng)的鋼水會(huì)形成極強(qiáng)的攪拌和充分的混合，使氮?dú)饪梢匀苋脘撍校罱K可以增加鋼水中的氮含量。在連鑄之前檢驗(yàn)出鋼水中氮含量，根據(jù)成品要求氮含量可計(jì)算出二者之差即為需增氮量Λ [N]，而通過(guò)控制密封氮?dú)饬髁縌和長(zhǎng)水口頂升壓力Ps就可以控制被吸入的氮?dú)饬?，即可以控制鋼水的增氮量。具體工藝步驟及控制的技術(shù)參數(shù)如下:
[0005]I)在密封墊上與長(zhǎng)水口的密封氣體通道對(duì)應(yīng)位置向下方挖出凹槽，凹槽直通到長(zhǎng)水口內(nèi)壁，凹槽數(shù)量為1-10個(gè)；
[0006]2)將鋼包與長(zhǎng)水口之間的氬氣密封改為氮?dú)饷芊?，密封氣體壓力為0.4-0.7MPa ；
[0007]3)檢驗(yàn)鋼水在連鑄前道工序結(jié)束時(shí)的鋼中氮含量；
[0008]4)根據(jù)目標(biāo)氮含量和連鑄前的鋼中氮含量計(jì)算出需增氮含量Λ [N]；
[0009]5)密封氣體流量參考值為:Q = 2Ε-07 Δ [Ν]2+33333 Δ [N]+lNm3/h,范圍為1-1ONmVh ;長(zhǎng)水口的頂升壓力參考值為:Ps = -1E+08 Λ [N]2 - 15480 Δ [N] +21.33MPa，范圍為 8-2 IMPa ；
[0010]6)按計(jì)算的密封氣體流量值和長(zhǎng)水口頂升壓力值設(shè)定，之后正常澆注，即可實(shí)現(xiàn)鋼水增氮，最終可以根據(jù)需要將增氮量控制在40-270ppm。
[0011]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):1)解決了使用釩氮合金氮含量偏低的問(wèn)題；2)不使用其他含氮合金或氮化物，減少了合金或基他氮化物成本；3)不使用含氮合金，避免了由此帶來(lái)的合金元素的波動(dòng)；4)可以有效利用現(xiàn)有設(shè)備，僅作非常小的改動(dòng)就可以實(shí)現(xiàn)，具有操作簡(jiǎn)便、方法簡(jiǎn)單、成本極低的優(yōu)點(diǎn)。
【具體實(shí)施方式】
[0012]1、確定生產(chǎn)鋼種成分及冶煉工藝路線；
[0013]2、對(duì)連鑄前道工序結(jié)束時(shí)的鋼水進(jìn)行取樣檢驗(yàn)鋼中氮含量；
[0014]3、將密封墊上與長(zhǎng)水口的密封氣體由氬氣切換為氮?dú)?，在密封墊上與長(zhǎng)水口的密封氣體通道對(duì)應(yīng)位置向下方挖出1-10個(gè)凹槽，凹槽直通到長(zhǎng)水口內(nèi)壁；
[0015]4、根據(jù)成品氮含量目標(biāo)值與連鑄前的鋼水氮含量計(jì)算出需增氮含量Λ [N];
[0016]5、根據(jù)密封氣體流量參考值計(jì)算公式和長(zhǎng)水口的頂升壓力參考值計(jì)算公式計(jì)算出長(zhǎng)水口的密封氣體流量和長(zhǎng)水口頂升壓力；
[0017]6、按計(jì)算的密封氣體流量值和長(zhǎng)水口頂升壓力值設(shè)定，之后正常澆注，即可實(shí)現(xiàn)鋼水增氮，最終可以根據(jù)需要將增氮量控制在40-270ppm。
[0018]實(shí)施例1
[0019]某鋼廠進(jìn)行螺紋鋼HRB400A冶煉，工藝路線為“轉(zhuǎn)爐冶煉一鋼包爐精煉一方坯連鑄”，目標(biāo)釩含量為0.05 %，氮含量0.015 %，鋼包爐精煉結(jié)束后釩含量為0.052 %，氮含量0.0054% ;將鋼包與長(zhǎng)水口之間的氬氣密封改為氮?dú)饷芊?，密封氣體壓力為0.47MPa，在密封墊上與長(zhǎng)水口的密封氣體通道對(duì)應(yīng)位置向下方挖出6個(gè)凹槽，凹槽直通到長(zhǎng)水口內(nèi)壁；需增氮量為0.0096 %，經(jīng)計(jì)算密封氣體流量設(shè)定為4.3Nm3/h,長(zhǎng)水口頂升壓力設(shè)定為19.0MPa,之后正常澆注，所得成品釩含量為0.052 %，氮含量0.0152%,成分合格，滿足產(chǎn)品要求。
[0020]實(shí)施例2
[0021]某鋼廠進(jìn)行寬厚鋼Q460冶煉，工藝路線為“轉(zhuǎn)爐冶煉一鋼包爐精煉一RH真空處理一板坯連鑄”，目標(biāo)釩含量為0.060%，氮含量0.0170%，RH真空精煉結(jié)束后釩含量為
0.059 %，氮含量0.0032 % ;將鋼包與長(zhǎng)水口之間的氬氣密封改為氮?dú)饷芊?，密封氣體壓力為0.68MPa，在密封墊上與長(zhǎng)水口的密封氣體通道對(duì)應(yīng)位置向下方挖出10個(gè)凹槽，凹槽直通到長(zhǎng)水口內(nèi)壁；需增氮量為0.0138%，經(jīng)計(jì)算密封氣體流量5.6Nm3/h，長(zhǎng)水口頂升壓力17.3MPa，之后正常澆注，所得成品釩含量為0.059 %，氮含量0.0173%,成分合格，滿足產(chǎn)品要求。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于釩氮微合金化鋼種在連鑄過(guò)程中的增氮方法，其特征在于，具體工藝步驟及控制的技術(shù)參數(shù)如下: 1)在密封墊上與長(zhǎng)水口的密封氣體通道對(duì)應(yīng)位置向下方挖出凹槽，凹槽直通到長(zhǎng)水口內(nèi)壁，凹槽數(shù)量為1-10個(gè)；2)將鋼包與長(zhǎng)水口之間的氬氣密封改為氮?dú)饷芊?，密封氣體壓力為0.4-0.7MPa ； 3)檢驗(yàn)鋼水在連鑄前道工序結(jié)束時(shí)的鋼中氮含量； 4)根據(jù)目標(biāo)氮含量和連鑄前的鋼中氮含量計(jì)算出需增氮含量Λ[N]; 5)密封氣體流量值為:Q= 2E-07 Δ [Ν]2+33333 Δ [N]+lNm3/h，范圍為 1-1ONm3A ;長(zhǎng)水口 的頂升壓力參考值為:Ps = -1E+08 Λ [N]2 - 15480 Δ [N] +21.33MPa，范圍為 8-2IMPa ； 6)按計(jì)算的密封氣體流量值和長(zhǎng)水口頂升壓力值設(shè)定，之后正常澆注，即實(shí)現(xiàn)鋼水增氮，最終根據(jù)需要將增氮量控制在40-270ppm。
【專利摘要】一種用于釩氮微合金化鋼種在連鑄過(guò)程中的增氮方法，屬于煉鋼技術(shù)領(lǐng)域。在連鑄時(shí)將鋼包下水口與長(zhǎng)水口之間的氬氣密封改為氮?dú)饷芊猓阡摪滤谂c長(zhǎng)水口之間的密封墊上從長(zhǎng)水口的密封氣體通道處向下方挖出凹槽，凹槽與長(zhǎng)水口內(nèi)壁連通，在鋼包下水口和長(zhǎng)水口連接處會(huì)形成一個(gè)空腔，而在鋼流的高速流動(dòng)作用下這個(gè)空腔內(nèi)會(huì)形成強(qiáng)大負(fù)壓，密封所用氮?dú)獗回?fù)壓吸引進(jìn)入空腔與高速流動(dòng)的鋼水會(huì)形成極強(qiáng)的攪拌和充分的混合，使氮?dú)饪梢匀苋脘撍校罱K可以增加鋼水中的氮含量。在連鑄之前檢驗(yàn)出鋼水中氮含量，根據(jù)成品要求氮含量可計(jì)算出二者之差即為需增氮量Δ[N]，而通過(guò)控制密封氮?dú)饬髁縌和長(zhǎng)水口頂升壓力Ps就可以控制被吸入的氮?dú)饬浚纯梢钥刂其撍脑龅?。?yōu)點(diǎn)在于，操作簡(jiǎn)便、成本極低。
【IPC分類】B22D41-60, B22D41-50, B22D11-11
【公開(kāi)號(hào)】CN104550898
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410832202
【發(fā)明人】劉金剛, 王立峰, 郝珊, 李戰(zhàn)軍, 許東利, 郝寧, 初仁生, 王彥鋒, 閆新慧, 王森
【申請(qǐng)人】首鋼總公司
【公開(kāi)日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2014年12月27日