[发明专利]一种含氮钢的冶炼方法

说明书

技术领域

本发明属于钢铁冶金领域，尤其是一种钢中含氮量0.010%～0.030%含氮钢的冶炼方法。

背景技术

有一定氮含量的低合金高强度钢的冶炼过程一般为：转炉或电炉冶炼、LF炉精炼、VD炉真空处理、浇注；在冶炼过程中，要去除钢中的氮很难，但是要向钢中增氮同样很困难。转炉冶炼的钢液中含氮量一般是0.0030wt%～0.0050wt%之间，电炉冶炼的钢液中含氮量一般是0.0040wt%～0.0080wt%之间，与所采用的原材料和生铁（或铁水）配比关系较大。所以要使电炉冶炼的钢液中含氮量低于0.0040wt%，或高于0.0080wt%都是很困难的。电炉工艺方式，初炼炉冶炼完毕，钢液中的含氮量一般是0.0050wt%～0.0070wt%之间，LF精炼炉经过一段时间的冶炼（过程采用吹氩气搅拌），电弧2000多度的高温，空气中的氮气分解成氮原子，并且钢液直接与氮原子接触，部分溶解到钢液中，所以LF阶段，钢液中的含氮量是有所增加的，但是增加量一般在10wt%以内。一般到VD真空处理阶段（过程采用吹氩气搅拌），氮的分压降低，钢液中的部分氮会随着氩气泡离开钢液，所以一般VD阶段钢液中的含氮量是减少的（过程采用吹氩气搅拌）。但是，即使这样，VD去除氮也只能减少10wt%～30wt%，即使延长VD时间，效果也好不了多少。

以往所采用的增氮工艺是在真空处理前向钢液加入价格昂贵的氮化锰合金，但氮化锰的收得率低，而且收得率不稳定，影响到正常生产。又改为真空处理后向钢中加入氮化锰，收得率低有所提高；一方面氮化锰合金带入的杂质污染钢液，影响钢液的纯净度；另一方面，加入氮化锰合金后搅拌均匀过程，钢液容易二次氧化，最终造成钢板探伤合格率低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种钢中含氮量稳定的含氮钢的冶炼方法。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：其包括电炉冶炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和浇注过程，所述VD炉真空处理过程中，底吹氮气搅拌钢液；真空处理结束后，底吹氮气至钢液达到浇注温度，吊包浇注。

本发明所述VD炉真空处理过程中，底吹氮气压力为0.20MPa～0.60MPa，流量为120～300升/分钟；所述真空处理结束后，底吹氮气压力为0.12MPa～0.25MPa，流量为20～80升/分钟。

本发明所述LF炉精炼过程中，采用氩气搅拌。

本发明所述浇注过程采用模铸时，采用氮气作为保护气体。

本发明所述含氮钢中含氮量0.010wt%～0.030wt%。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本发明操作简便，避免了向钢液中加入氮化锰合金而造成的收得率低、价格昂贵、冶炼成本较高、含氮量不稳定的不足之处，同时避免了氮化锰合金带人夹杂物使钢中夹杂物增加，容易造成钢板探伤不合的情况发生。本发明不但成本低，钢中含氮量稳定，还有效提高了钢的质量；能有效的提升生产效率，降低生产成本。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

本含氮钢的冶炼方法采用下述工艺步骤：

（1）LF炉精炼：电炉冶炼出的钢液，在LF炉不用氮气而用氩气搅拌，有利于钢液脱硫，缩短冶炼周期。钢液LF精炼经过造渣、脱氧、脱硫、调整化学成分、去夹杂物，根据钢种含氮量高低，钢水量多少、钢包状况等因素调整到合适的温度，吊包扒渣。

（2）VD炉真空处理：扒渣后的钢水包放入真空罐，接通钢包底部的透气管，吹入氮气，将钢液面吹开，（也可先用压力更大的氩气将钢液面顶开，再换回氮气）喂入铝线，微调合金成分。将氮气压力调整到0.20MPa～0.60MPa，氮气流量调整到120～300升/分钟；扣上真空罐盖，开始启动真空处理程序。

真空处理过程中，真空度从大气压到66.7Pa以下后，进入真空保持阶段，保持时间15～30分钟后解除真空。随后将氮气压力调整到0.12MPa～0.25MPa，氮气流量调整到量20～80升/分钟；吹氮气直至钢水达到要求的浇注温度，关闭氮气，根据温度情况，吹氮气时间一般为10～25分钟；吊包浇注。

（3）若是连铸，因浇注系统封闭较好，不用采取别的措施；若是模铸，则采用氮气保护浇注，一方面可避免钢液二次氧化，另一方面可减少钢中的氮析出。

实施例1－6：本含氮钢的冶炼方法的具体生产工艺以及成品中的氮含量见表1。

表1：各实施例工艺条件

试验例：河北某钢厂采用本冶炼方法生产含氮量0.010wt%～0.030wt%的钢45炉；所得产品中，含氮量最低0.0118wt%，含氮量最高0.0175wt%，含氮量合格率100%。