[发明专利]一种转炉工序钢水氮含量的控制方法

说明书

一种转炉工序钢水氮含量的控制方法，涉及转炉炼钢技术领域，解决了转炉出钢过程中钢水增氮量较高的问题，根据转炉吹炼后期副枪TSC测量结果，在保证终点一次命中率的前提下将钢水终点氧化性控制在要求范围内，同时在出钢、脱氧合金化时采用“氩气氛保护+顶渣覆盖+合金滞后加入+先弱后强+不完全脱氧”的措施，保持钢水中相对的氧化性和全程氩气氛保护，减少出钢过程中钢流吸氮及钢包内钢水的增氮；控制转炉出钢钢水增氮量5ppm以下，为低氮钢的生产奠定了基础；通过对生产过程进行控制，从源头上解决问题，无需进行设备改造或新增设备设施，不额外增加生产环节，生产成本不增加的情况下实现低氮钢的生产。

技术领域

本发明涉及转炉炼钢技术领域，具体涉及一种转炉工序钢水氮含量的控制方法。

背景技术

钢中的氮既有有利的一面也有不利的一面。除耐热及不锈钢等外，在绝大多数钢中，氮被视为一种有害元素。随着炼钢技术的不断进步和品种钢的发展需求，国内外钢厂对钢的氮含量控制要求也越来越严格，虽然钢中残留氮很少，但对钢的力学性能却有显著的影响。一般情况下氮的危害主要表现在：Fe4N的析出导致钢的时效性和兰脆，降低钢的韧性和塑性：与钢中钛、铝等元素形成带棱角而性脆的夹杂物，不利于钢的冷热变形加工：当钢中残留氮较高，会导致钢宏观组织疏松甚至形成气泡：钢中氮还降低钢的焊接性能、电导率、导磁率等：钢中氮含量偏高也会使铸坯开裂。因此，必须采取有效措施降低钢中氮含量，特别是高级别洁净钢的氮控制尤显重要。

钢中的氮来自炉料，同时在冶炼、浇铸时钢液也会从炉气和大气中吸氮。随着冶金技术的发展和钢水洁净度的要求，其他杂质元素如氧、硫、氢等的含量已可脱到较低程度。但是脱氮并不是一件容易的事，氮的离子半径比氢大，在钢中的扩散系数比氢小两个数量级，真空法脱氢的效果非常好，很容易将钢中的(H)脱到1×10^-6以下，当钢中的(H)2×10^-6时由它引起的“白点”就可以得到很好地控制；但是真空脱氮就没那么容易，因为氮不如氧活性大，能与强的脱氧剂如铝、硅等形成夹杂物上浮排出，铝脱氧后钢液中的氧活度可低至1×10^-6，最终钢中的(T.O)可降至10×10^-6以下；而氮的活性要差得多，与大多数合金元素形成的氮化物在高温下都要分解，无法通过上浮去除；同时在冶金流程中使用的原材辅料也带入大量的氮、LF精炼电弧区增氮、钢液与大气接触时的增氮、氮在钢中的扩散能力差以及钢液中氧、硫的存在阻碍着氮的去除等，都对氮的控制提出了更高的技术要求。

CN200710304833.7公开了一种“利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法”，包括脱硫：铁水经铁水预处理站脱硫,保证出站铁水硫含量在0.04％以下；氩气软搅：采用顶底复吹转炉冶炼钢水,冶炼终点用氩气软搅时间5～10分钟；挡渣出钢：出钢时挡渣出钢,使钢包中渣厚不得大于50cm,出钢时往钢包中加入石灰、锰铁和合成渣铝酸钙,而不加脱氧剂；然后将钢包吊运到LF工位,造还原渣精炼,脱氧、脱硫、全合金化后连铸即得。该方法对终点钢水氧化性没有进行描述或提出控制要求，同时不加脱氧剂，氧化性的钢水易与耐材反应造成新生夹杂，为后道工序的控制增加难度。

CN201110403469.6提供了一种控制转炉出钢钢水增氮的方法,出钢碳重量＜0.10％时,氧含量控制在300-500ppm；出钢碳重量在0.10-0.20％时,氧含量控制在100-250ppm；出钢碳重量＞0.20％时,氧含量控制在50-100ppm；转炉炉后脱氧合金加入次序依次为不脱氧合金、弱脱氧合金、强脱氧合金,提高出钢阶段前期钢中氧含量；转炉出钢结束前1min加入硅钙钡铁及含铝材料。同样没有对终点钢水氧化性没有进行描述或提出控制要求，只是对不同碳重量进行了简单描述(根据理论碳氧积，终点碳含量和氧含量具有对应关系，碳含量一定的情况下对应的氧含量也基本上确定了)，对先弱后强的脱氧顺序进行了描述，而对过程吹炼、终点控制、出钢、底吹、顶渣、氩气保护等方面都没有相应的规定或要求，氮含量的控制保障条件还是比较有限。

发明内容