[发明专利]一种高强微合金钢多段组合控氮方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高强微合金钢多段组合控氮方法。

背景技术

氮在钢中的作用既有有利的一面又有有害的一面，如氮在不锈钢中可以代替部分合金，氮在与含钒钢中可以起到细化晶粒的作用提高材料的强度，氮成为有益元素；氮在低碳钢中可引起材料的冷脆，氮在一般钢材中会造成材料的时效性，使钢材的硬度、强度提高，但塑性和韧性降低，特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性降低显著。因此对低合金钢来说，时效现象是有害的。

另一方面由于氮与钢中微合金元素结合造成连铸坯开裂，因此高强微合金钢生产时要求严格控制氮含量。

因此，本行业内亟需开发一种高强微合金钢生产过程中氮含量的有效控制方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强微合金钢多段组合控氮方法。通过多工序联合控氮，最终实现高强微合金钢低氮钢的生产。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种高强微合金钢多段组合控氮方法，所述方法步骤为：转炉提钒、转炉冶炼、LF精炼以及板坯连铸保护浇注工序，所述微合金钢成品钢中N≤0.005%。

本发明所述转炉提钒工序，得到的半钢温度为1360-1400℃，半钢中P≤0.080%、S≤0.020%、C≥3.5%。

本发明所述转炉冶炼工序，半钢冶炼结束钢水中C：0.03-0.06%、P≤0.012%、S≤0.020%，钢水温度为1650-1690℃。

本发明所述转炉冶炼工序，承接钢水前2min底吹氩气置换钢包为无氧环境，钢包红热清洁，钢包内衬温度≥600℃。

本发明所述转炉冶炼工序，出钢1/5时加入预融型精炼渣1.0-2.5kg/t，优质小粒石灰0.5-2kg/t；所述优质小粒石灰的CaO含量≥88%，粒度为10-30mm。利用钢水的高温条件及动力学条件进行造渣操作，在钢液表面形成一定厚度的渣层，起到隔绝空气的作用。

本发明所述转炉冶炼工序，出钢1/4时加入合金料，出钢3/4时合金料加入完毕。

本发明所述转炉冶炼工序，先加入脱氧能力弱的合金料，后加入脱氧能力强的合金料，避免钢包内发生强烈的脱氧反应造成钢水与空气接触增氮的发生，加入量为目标成分的85-90%。

本发明所述转炉冶炼工序，出钢结束，向钢包中吹氩搅动2-5min，调整钢水O≤0.002%。

本发明所述LF精炼工序，电加热时间8-15min，电石加入量为1.0-1.5kg/t，精炼加热过程分批加入电石使炉渣形成良好的泡沫渣，覆盖在钢水表面形成保护层，隔绝空气与钢水的直接接触。

本发明所述板坯连铸保护浇注工序，开浇前5分钟向中包吹氩气置换气体；当钢水在中间包液面高度没过钢包长水口时开始向中间包内加入预融型中间包覆盖剂0.5-0.8kg/t，此时停止向中间包吹氩操作。

本发明设计思路及关键控制点如下：1、转炉冶炼半钢成分温度、成分控制要求；2、终点控制成分、温度控制要求；3、所用钢包温度及洁净度的要求；4、钢包使用前2分钟进行氩气置换，同时利用出钢良好的动力学搅拌条件将加入的精炼渣和优质小粒石灰熔化覆盖在钢水表面隔绝钢水与空气的接触；5、出钢过程采用先加合金化在脱氧的顺序进行操作；6、控制钢水精炼过程升温时间，并在精炼处理前期分批加入电石；7、连铸浇注前采用中间包吹氩进行氩气置换，及浇注过程保持中间包恒液面浇注，钢水液面采预融型中间包覆盖剂进行隔绝空气。通过以上多工序联合控制最终获得微合金钢成品钢中氮含量重量百分比 ≤0.005%。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、承接钢水前2min底吹氩气置换钢包为无氧环境，出钢1/5时加入预融型精炼渣1.0-2.5kg/t，优质小粒石灰0.5-2kg/t，利用钢水的高温条件及动力学条件进行造渣操作，在钢液表面形成一定厚度的渣层，起到隔绝空气的作用。2、出钢1/4时加入合金料，出钢3/4时合金料加入完毕，采用先加入脱氧能力弱的合金料，后加入脱氧能力强的合金料，避免钢包内发生强烈的脱氧反应造成钢水与空气接触增氮的发生。3、出钢结束后将钢包车开入吹氩操作站吹氩搅动2min，调整钢水O：≤0.002%。LF精炼控制电加热时间，精炼加热过程分批加入电石使炉渣形成良好的泡沫渣，覆盖在钢水表面形成保护层，隔绝空气与钢水的直接接触。通过以上多工序联合控制最终获得微合金钢成品钢中氮含量为≤0.005%。本发明成本低，易于实现工业化生产。

具体实施方式