[发明专利]一种LF炉精炼过程增氮装置及方法

权利要求书

1.一种LF炉精炼过程增氮装置，其特征在于，由紧固帽及石墨电极组成，在圆柱体石墨电极的顶端中心位置加工有一带有内螺纹的气体腔槽，石墨电极的底端设有一段连接柱，连接柱上带有与气体腔槽内螺纹配合的外螺纹，沿石墨电极与连接柱的轴向加工有10～20个与气体腔槽相通的输气孔；石墨电极顶部通过螺纹连接一“U”形紧固帽，紧固帽上端通过快换接头连接吹气管。

2.根据权利要求1所述的LF炉精炼过程增氮装置，其特征在于，所述气体腔槽直径为100～150mm，深为200～400mm。

3.根据权利要求1所述的LF炉精炼过程增氮装置，其特征在于，所述输气孔直径为1～5mm，分布范围在25～40mm。

4.根据权利要求1所述的LF炉精炼过程增氮装置，其特征在于，所述连接柱直径为100～150mm，长度为200～400mm。

5.一种应用权利要求1所述LF炉精炼过程增氮装置的方法，其特征在于，在LF炉精炼过程中，通过石墨电极向电弧区内吹入氮气，提高钢液中的氮含量，其具体方法和步骤为：

(1)钢包进入LF炉后，测量出钢液处理前钢液中的氮含量N_前及加热前钢液的温度，并根据钢种的氮含量要求N_标，计算出需要增加的氮重量N_增；

(2)将钢包底部吹入的气体由氩气改为氮气，以提高钢包内氮气分压；

(3)在LF炉加热前向钢包内加入0.80～1.35kg/t钢的轻烧白云石进行发泡，以促进泡沫渣的快速形成；并打开底吹气体阀门向钢包内吹入搅拌气体，钢包底部的吹氮压力调至0.3～0.5MPa；

(4)降下石墨电极对钢包内钢液进行加热处理，并将炉渣的碱度调至1.3～2.0范围内，使泡沫渣稳定；

(5)在石墨电极起弧10～20s待电弧稳定后，通过紧固帽上端吹气管向石墨电极中吹入氮气，将石墨电极内吹氮压力调至0.6～0.8MPa；其吹入的气体体积量L与吹入强度Q可按如下的公式计算：

L＝△N×1000÷28×22.4

＝N_增÷ξ×1000÷28×22.4

＝800÷ξ×N_增

＝800÷(92％～96％)×1000×M×(N_标-N_前)

＝(8.3～8.7)×10⁵×M×(N_标-N_前)

式中，L为吹入的气体的体积量，单位升；

△N为吹入氮气的总重量，单位千克；

28是氮气的摩尔质量；

22.4是氮气的摩尔体积；

ξ为氮气的有效利用率,本专利中ξ为92％～96％；

N_增为钢液需要增加的氮重量，单位千克；

N_增＝M×1000×(N_标-N_前)

N_标为钢液中氮的目标含量，单位wt％；

N_前为处理前钢液中的氮含量，单位wt％；

M为处理的钢液重量，单位吨；

则LF炉在加热时间t内，氮气的吹入强度Q为：

Q＝L÷(M×t)

式中，Q为吹入的气体的强度，单位升/吨.分钟；

t为加热时间，单位分钟。