一种控制钢中氮含量的炼钢方法
阅读说明：本技术 一种控制钢中氮含量的炼钢方法 (Steelmaking method for controlling nitrogen content in steel ) 是由 李建朝 赵国昌 李�杰 龙杰 赵晓辉 董亚楠 高雅 付冬阳 刘丹 袁平 付振坡 于 2021-08-17 设计创作，主要内容包括：一种控制钢中氮含量的炼钢方法,其特征在于,在LF精炼过程,钢液温度升至1630～1650℃,然后进行脱氧,渣白后添加合金。本发明应用范围广,所有要求控制氮含量的钢种均可使用。本发明操作方法简单,易于过程控制。本发明控制效果稳定有效,浇注毕氮含量可稳定控制在25-35ppm。(A steel-making method for controlling the nitrogen content in steel is characterized in that in the LF refining process, the temperature of molten steel is increased to 1630-1650 ℃, then deoxidation is carried out, and alloy is added after white slag is obtained. The invention has wide application range, and all steel grades which require to control the nitrogen content can be used. The method is simple in operation and easy for process control. The invention has stable and effective control effect, and the nitrogen content can be stably controlled to be 25-35ppm after the pouring is finished.)
技术领域
本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种控制钢中氮含量的炼钢方法。
背景技术
硼作为合金元素加入可有效提升宽厚板的性能，同时替代大量的贵金属合金，节约成本。硼在钢中的溶解度很低，与氧、氮的亲和力很强，在冶炼条件下直接生成氮化硼或氧化硼，降低硼的回收率；硼与钢中的氮容易在原始奥氏体晶界处形成氮化硼析出物，从而引起晶界脆化，削弱了硼的强化作用。要使硼发挥积极的作用，必须得到固溶硼，提高硼的回收率，减少氮化硼的生成，因此冶炼过程中氮含量的控制是提高加硼钢性能合格率的关键。
发明内容
基于上述原因，本发明提供一种控制钢中氮含量的炼钢方法，减少钢液增氮，降低钢中的氮含量。
本发明的技术方案为：一种控制钢中氮含量的炼钢方法，在ＬＦ精炼过程，钢液温度升至1630～1650℃，然后进行脱氧，渣白后添加合金。
进一步的，所述脱氧，喂铝线量为500～1000m。
进一步的，脱氧后，吹氩脱硫时加入石灰100～200kg。
进一步的，在ＬＦ精炼之前，钢液通过EAF炉初炼，EAF炉初炼过程，铁水配比达到65%～80%，送电时间控制在14～18min。
进一步的，在ＬＦ精炼之后，进行ＶＤ炉精炼，ＶＤ炉精炼过程，首次真空保持时间6～8ｍｉｎ，破空后加入钛铁进行Ｔｉ合金化，然后进行第二次真空处理，真空保持时间11～15ｍｉｎ，真空完毕，加入硼铁和铝粒进行硼合金化。
进一步的，钢液精炼后进行模铸，模铸过程水口与中注管浇口之间的间隙采用氩气保护装置进行密封，所述氩气保护装置为可伸缩氩气保护装置，其伸缩罩由耐高温材质的纤维组成。
本发明所述铝线直径为：11.5-12.8mmm。
本发明所述脱氧后，吹氩脱硫时加入石灰100～200kg，即LF精炼过程，钢液温度升至1630～1650℃，然后加入脱氧剂进行脱氧，然后吹氩脱硫时加入石灰100～200kg。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
1、本发明应用范围广，所有要求控制氮含量的钢种均可使用。
2、本发明操作方法简单，易于过程控制。
3、本发明控制效果稳定有效，浇注毕氮含量可稳定控制在25-35ppm。
具体实施方式
以下对工艺参数的制定理由进行说明。
在ＬＦ精炼过程，钢液温度升至1630～1650℃，然后进行脱氧，渣白后添加合金。
进一步的，所述脱氧，喂铝线量为500～1000m。
进一步的，脱氧后，吹氩脱硫时加入石灰100～200kg。
本发明LF炉精炼，座包造渣升温至高温阶段，进行深脱氧合金化操作。LF精炼过程中氮主要来源于电弧分解炉气、与钢液接触的空气 、加入的合金及熔剂等。随着精炼时间延长，钢液吸氮现象越来越严重。由于氧、硫的表面活性作用可以阻碍钢液吸氮，精炼过程采用钢液升至高温后再深脱氧合金化能够减少过程增氮量。
在ＬＦ精炼之前，钢液通过EAF炉初炼，EAF炉初炼过程，铁水配比达到65%～80%，送电时间控制在14～18min。
本发明采用电炉冶炼过程控制铁水配比和送电时间，电炉冶炼过程中既有增氮过程也有脱氮过程，高压电弧使炉气分解，导致裸露的钢液大量吸氮，同时碳氧反应产生气泡，可以使钢液中部分氮气排除。增加铁水配比，可以减少送电时间，减少钢液吸氮量，增加配碳量，加强了碳氧反应，促使氮的排出，从源头上将氮含量控制在了较低水平（[N]＜80×10 -6），减少了精炼和真空控氮压力。
在ＬＦ精炼之后，进行ＶＤ炉精炼，ＶＤ炉精炼过程，首次真空保持时间6～8ｍｉｎ，破空后加入钛铁进行Ｔｉ合金化，然后进行第二次真空处理，真空保持时间11～15ｍｉｎ，真空完毕，加入硼铁和铝粒进行硼合金化。
本发明通过VD过程分阶段控温加入钛铁与硼铁。由于受到氮原子半径尺寸、真空度和过程温降等因素的影响，VD真空脱氮效率受到限制，[N]≤40×10 -6后，VD脱氮效率极低。钢中各元素的脱氧能力由大到小的顺序为Al＞Ti＞Si＞B＞Mn＞C＞Fe，脱氮能力由大到小为 Ti＞B＞Al，在首次真空后，在较低自由氮含量情况下有效加入钛铁进行深脱氮。硼铁与铝粒按比例加入，保证在较低自由氮含量的情况下加入硼，确保硼的回收率。
钢液精炼后进行模铸，模铸过程水口与中注管浇口之间的间隙采用氩气保护装置进行密封，所述氩气保护装置为可伸缩氩气保护装置，其伸缩罩由耐高温材质的纤维组成。
本发明使用氩气保护装置浇钢。VD后钢液中氧、硫含量达到了极低水平，对钢液吸氮已经没有阻碍作用，只要钢液与空气接触就会吸氧、氮。氩气保护装置为可伸缩氩气保护装置，可伸缩罩由耐高温材质的纤维组成的，浇注过程无破损现象，有效的密封了水口与中注管浇口之间的间隙，进而形成稳定的保护气氛，达到了氩气保护浇注的预期效果。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1～6生产钢种的化学成分及其重量百分含量见表1，表1中pcm为冷裂纹敏感指数，ceq为碳当量，冷裂纹敏感指数pcm是间接判断钢的焊接性好坏的一种方法，主要是判定钢的冷裂纹倾向大小。冷裂纹敏感指数越大，说明钢在焊接时产生裂纹的倾向就大，其焊接性就差。
冶炼流程为电炉+LF精炼+VD精炼+模铸工序，具体工艺步骤如下所述：
（1）EAF炉初炼工序：兑入铁水量、兑入铁水比例、送电时间见表2，出钢时钢水氮含量见表3，出钢大包样C≤0.04wt%、P≤0.007 wt %，包温≥1600℃。
（2）LF炉精炼工序：坐包加石灰萤石埋弧升温，期间调锰至1.0wt%左右，温度升至T时，喂铝线，温度T及铝线喂入量见表2，渣白后添加斗装合金，精炼总灰量≥1200kg/炉，白渣时间≥20min，喂铝后严禁不埋弧送电操作，吹氩脱硫时加石灰控制钢液裸露，加石灰量见表2，吊包渣况禁止水渣、稠渣。LF精炼结束钢液氮含量见表3。
（3）VD真空处理工序：真空过程阶段控制温度、成分，真空前按目标值微调合金，真空前不再喂铝；首次保持时间见表2，保持后氩气流量：100-150L/min，破空取样并添加0.015~0.020%Ti铁，首次破空温度以1625℃为目标。加钛铁时开双氩至≥300L/min，吹氩口直径≥300mm，再次回抽，保持时间见表2，视二次破空1580℃为目标值设定总抽时间，过程氩气80L/min，二次真空毕吹氩口位置添加0.0005-0.0015%的硼铁，硼铁与铝粒按比例混合加入，加硼铁时开双氩至≥300L/min，吹氩口直径≥300mm，加硼铁后氩气20-50L/min回抽5min，再次破空取样，VD精炼结束，氮含量见表3。
（4）模铸浇注工序：本体浇注16min，冒口浇注4min，浇注过程水口与中注管浇口之间的间隙采用氩气保护装置进行密封，所述氩气保护装置为可伸缩氩气保护装置，其伸缩罩由耐高温材质的纤维组成。氩气保护装置浇钢无破损现象，浇注结束氮含量见表3。
表1
表2
表3
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
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