[发明专利]LF炉精炼低氮钢的方法

说明书

技术领域

本发明属于炼钢精炼技术领域，尤其是一种LF炉精炼低氮钢的方法。

背景技术

LF具备升温、脱硫和合金化等功能，钢铁冶金过程中重要的炉外精炼手段之一，由于其精炼功能强大，冶炼周期灵活，是炼钢与连铸的有效缓冲环节。目前90%以上的钢种需要经过LF进行精炼。由于LF采用电极埋弧加热，加热时电弧的最高温度可大6000℃。在电弧产生初期，电弧击穿渣层，将空气中的氮气离解成活性氮原子；同时，电弧区的钢液由于电弧的加热，温度可超过2300℃，高于氮在钢液中的溶解反应温度（2130℃），在氮分压一定的条件下，增加了钢液中氮的溶解度，导致了钢液的增氮。有文献称，LF精炼过程平均增氮量最高可达0.009%。因此，控制LF过程电弧电离空气增氮是生产低氮钢的关键环节。

针对精炼过程钢液的增氮问题，目前生产低氮钢的主要手段有：（1）采用微正压和埋弧操作；（2）优化造渣工艺，缩短泡沫渣成渣时间；（3）避免钢液裸露；（4）借助二次精炼中的RH或VD工艺来脱氮。上述四种方法均不能从根本上解决电弧电离空气中的氮气导致的增氮问题，只能对增氮问题有所减轻。

申请号200910244373.2提供了一种用于控制低碳钢中氮含量的冶炼方法，该方法的冶炼工艺路线为“铁水脱硫预处理-转炉冶炼-LF炉精炼-RH真空精炼-板坯连铸”，采用二次精炼的方式来控制钢液中的氮含量。具体的精炼步骤是：在LF炉精炼采用埋弧操作，控制一次加热时间1～15min，减少增氮；RH真空处理提升氩气流量，延长真空时间和降低真空度，强化脱氮。该方法可将钢中的氮含量脱除到30ppm以下。该方法是减少通电时间，并不能根本解决LF过程的增氮问题；并且采用了二次精炼，增加了炼钢工序的生产成本。

上海大学博士孙铭山学位论文“外场作用下强化钢液脱氮、脱氧的研究”在实验室钼丝炉上，研究真空条件下，利用氢气形成的氢直流辉光等离子体对钢液进行脱氮，其机理是利用氢直流辉光等离子体中的活性氢粒子将钢液中的氮元素经碰撞生成氨气，排出钢液。其结果表明，氢直流辉光等离子体对钢液脱氮有明显的强化作用。此工艺可导致钢水增氢现象，且LF精炼炉无法产生直流辉光；考虑到H对钢材质量和力学性能的不良影响和设备限制因素，该方法仅限于实验室研究，很难在实际生产中获得应用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能有效减少钢液增氮，且工艺简单、成本低的LF炉精炼低氮钢的方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：所述LF炉采用空心石墨电极；所述精炼过程中，经空心石墨电极的中心孔向钢包全程吹入氩气，同时配合底吹氩气搅拌钢液。

本发明所述空心石墨电极中心孔直径为9～20mm。

本发明所述LF炉采用三根空心石墨电极，每根空心石墨电极的吹氩强度为0.3～15NL·min^-1·t^-1，同时配合底吹强度为0.5～15NL·min^-1·t^-1的氩搅拌。

进一步的，本发明采用下述步骤：（1）钢包到达LF的工作位后，每根空心石墨电极的吹氩强度控制在0.3～3NL·min^-1·t^-1，电极加热前取样，底吹氩强度为0.5～2NL·min^-1·t^-1；

（2）加入造渣用料，将空心石墨电极插入钢液面与渣面之间，接通电源使电极起弧，电弧稳定后，降低每根空心石墨电极的吹氩强度至0.1～1NL·min^-1·t^-1，控制精炼气氛为惰性气氛，底吹氩强度为0.5～10NL·min^-1·t^-1，化渣；

（3）化渣结束后，升起空心石墨电极，控制每根空心石墨电极的吹氩强度在0.3～3NL·min^-1·t^-1，底吹氩强度调至5～15NL·min^-1·t^-1，利用氩气产生的气泡翻搅钢液；

（4）测温、取样，底吹氩强度控制在0.5～2NL·min^-1·t^-1，每根空心石墨电极的吹氩强度控制在0.3～3NL·min^-1·t^-1，至精炼结束。

更进一步的，所述步骤（1）中， LF的进站温度为1570～1630℃。

更进一步的，所述步骤（2）中，化渣时间3～8min。