超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于鋼鐵冶金【技術領域】,特別涉及一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,利用氮氣作為提升氣體進行脫碳并控制提升氣體流量在150-170Nm3/h之間,抽氣,使脫碳爐的真空度不大于100Pa;逐漸將提升氣體流量提至210-230Nm3/h,脫碳爐真空度不大于1kPa,直至鋼水中碳含量不大于20ppm時脫碳期結(jié)束;進行脫氧操作,添加合金并控制提升氣體流量在160-180Nm3/h或200-220Nm3/h對應區(qū)間內(nèi),至鋼水符合超低碳搪瓷鋼成分后破真空。通過控制脫碳與脫氧工藝中氮氣的提升氣體流量、脫碳爐真空度大小及脫碳時間使得在除碳同時進行增氮,能精確的控制成品氮含量;減少合金的使用,降低成本。
【專利說明】超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于鋼鐵冶金【技術領域】,特別涉及一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法。
【背景技術】
[0002]氮易與Al、T1、Nb、B等元素結(jié)合形成化合物,當?shù)cB元素結(jié)合形成氮化硼時,會無法發(fā)揮氮的作用,且增加變形時的裂紋源。因此,對于大多數(shù)鋼種來說,氮屬于有害元素,在冶煉過程中需盡量降低其含量。但是對于超低碳搪瓷鋼來說,不僅需要深沖性能,而且為了保證有足夠的第二相粒子,滿足該鋼種的抗爆性要求,需氮與鋼中的鈦結(jié)合形成氮化物,進而需要在冶煉的過程中進行鋼水增氮,且需較為精確的控制成品氮含量。
[0003]目前,依據(jù)生產(chǎn)工藝的不同可以通過兩種方式對鋼水進行增氮。其一是合金增氮,采用此種工藝進行增氮作業(yè)可以得到穩(wěn)定的增氮量,但是在添加合金和取樣分析鋼中氮含量的過程中,隨著鋼水的循環(huán),鋼水中的氮會不斷的損失。導致難以準確計算合金的添加量和添加合金后的循環(huán)時間,進而難以精確控制成品的氮含量。與此同時,合金的添加亦會增加生產(chǎn)成本。另一種方式為通過RH使用氮氣作為提升氣體對鋼水進行增氮。其運作過程無需添加額外設備,但真空度及提升氣體流量對鋼水增氮的效果影響很大。另外,還需保證鋼水脫碳過程的正常進行及對純凈度方面的要求,需對真空系統(tǒng)進行合適的控制,以便使得增氮作業(yè)時間、精煉周期及連鑄節(jié)奏相匹配。這在實際操作中難以實現(xiàn),進而使得增氮量不穩(wěn)定。
[0004]專利號:201110235702.4-—種低成本RH鋼水增氮控氮工藝,轉(zhuǎn)爐出鋼采用脫氧合金化,出鋼過程按鋼種目標值加入釩鐵合金配釩,鋼包爐按正常工藝進行鋼水升溫、合金微調(diào)及深脫硫處理,鋼水吊至RH爐后,將RH爐提升氣體設置為氮氣,流量按照800 ?1200NL/min控制,抽真空處理時間8 ? lOmin,真空結(jié)束后進行正常喂線、軟吹操作,達到鋼中氮含量在80? 120ppm水平。本發(fā)明通過部分替代釩氮合金并在精煉階段用氮氣替代氬氣,降低了生產(chǎn)成本,但仍未解決增氮作業(yè)時間、精煉周期及連鑄節(jié)奏相匹配的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,以實現(xiàn)在不弱化鋼水脫碳效果和對純凈度等方面要求的情況下,穩(wěn)定成品氮含量,使得增氮作業(yè)時間、精煉周期及連鑄節(jié)奏相匹配。
[0006] 為解決上述技術問題,本發(fā)明提供了一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,將鐵水轉(zhuǎn)爐至脫碳爐冶煉,在脫碳期,利用氮氣作為提升氣體進行脫碳并控制提升氣體流量在150-170Nm3/h之間,與此同時控制真空系統(tǒng)抽氣,使得所述脫碳爐的真空度不大于IOOPa;在所述脫碳爐的真空度不大于IOOPa后,逐漸提升氣體流量至210-230Nm3/h并維持,且在所述提升氣體流量達到210-230Nm3/h時控制所述脫碳爐的真空度不大于IkPa ;當所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,控制所述脫碳期結(jié)束;添加鋁粒進行脫氧操作,然后根據(jù)所述超低碳搪瓷鋼成分添加合金并控制提升氣體流量在160-180Nm3/h或200-220Nm3/h對應的區(qū)間內(nèi),直至所述脫碳爐內(nèi)的鋼水符合所述超低碳搪瓷鋼成分后破真空。
[0007]進一步,所述利用氮氣作為提升氣體進行脫碳并控制提升氣體流量在150-170Nm3/h之間還包括對所述鐵水進行測溫和定氧操作,并依據(jù)測得的數(shù)據(jù)選擇自然脫碳模式或者強制脫氧模式。
[0008]進一步,所述脫碳期對應的時間等于脫碳時間,所述脫碳時間、脫碳期鋼水增氮量、脫氧后至破真空時間、脫氧后至破真空增氮量及鋼水總增氮量之間的關系由下列公式表示:脫碳期鋼水增氮量=脫氮時間*0.93ppm ;所述控制提升氣體流量在所述160-180Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*2.5ppm ;所述控制提升氣體流量在所述200-220Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*3.3ppm;鋼水總增氮量=脫碳期鋼水增氮量+脫氧后至破真空增氮量。
[0009]進一步,所述控制所述脫碳爐的真空度不大于IkPa對應的時間為5-8min之間。
[0010]進一步,當所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,控制所述脫碳期結(jié)束時所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中[O]:800ppm, [C]:0.025-0.04%,所述脫碳爐的溫度在1670-1690°C。
[0011]進一步,將所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量降至不大于20ppm對應的時間在15-18min 之間。
[0012]進一步,添加鋁粒進行脫氧操作包括脫氧后控制真空泵使得真空度在4_7kPa之間,添加鋁粒進行脫氧,并在添加鋁粒2min后添加錳鐵和鈦鐵。
[0013]進一步,符合所述超低碳搪瓷鋼成分的所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中各成分質(zhì)量百分比為:[C]〈0.003,[Mn]:0.11-0.15, [P]:〈0.012,[S]:0.020-0.030,[Ti]:0.08-0.12,[Al]:
0.020-0.045, [N]:0.0060-0.0120,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0014]進一步,所述合金為猛鐵和/或欽鐵等。
[0015]相對于現(xiàn)有技術,本發(fā)明提供的一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,通過控制脫碳與脫氧工藝中氮氣的提升氣體流量、脫碳爐的真空度大小、脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量及脫碳時間使得在除碳的同時進行增氮,且能精確的控制成品氮含量,具體為在5-8min內(nèi)將提升氣體流量由150-170Nm3/h之間的數(shù)值逐漸提升至210-230Nm3/h,真空度降至IOOPa以下,并維持至脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,使得不影響脫碳的同時進行增氮到特定數(shù)值;另外,通過控制真空度大小,利用改變的提升氣體流量與適量的合金將鋼水增氮至目標值;并且通過設定的脫碳與脫氧工藝中氮氣的提升氣體流量、脫碳爐的真空度大小及脫碳時間,使得脫碳期鋼水增氮量=脫氮時間*0.93ppm ;控制提升氣體流量在160-180Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*2.5ppm,;控制提升氣體流量在200-220Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*3.3ppm,,實現(xiàn)了精確的控制成品的氮含量;脫碳過程全程只使用氮氣作為提升氣體進行增氮,不影響除碳的效果;減少了氮合金的使用,降低了生產(chǎn)成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案,下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹,顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下,還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1為本發(fā)明實施方式一提供的一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖,對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述,顯然,所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例,而不是全部的實施例?;诒景l(fā)明中的實施例,本領域普通技術人員所獲得的所有其他實施例,都屬于本發(fā)明保護的范圍。
[0019]實施方式一
[0020]如圖1所示,圖1為本發(fā)明實施方式一提供的一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法的流程示意圖。
[0021]本發(fā)明提供的一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,包括
[0022]步驟SlO:將鐵水轉(zhuǎn)爐至脫碳爐冶煉,在脫碳期,利用氮氣作為提升氣體進行脫碳并控制提升氣體流量在150-170Nm3/h之間,與此同時控制真空系統(tǒng)抽氣,使得所述脫碳爐的真空度不大于lOOPa。在本實施例中,將鐵水轉(zhuǎn)爐至脫碳爐后,首先對脫碳爐進行測溫和定氧的操作,根據(jù)測得的溫度值和氧含量值確定進行自然脫碳工藝流程或強制吹氧脫碳工藝流程。然后以氮氣作為提升氣體以便降低鋼水中的碳,其中提升氣體流量控制在150-170Nm3/h之間,同時將提升氣體設置為氮氣還可以增加鋼水中氮含量。與此同時控制真空系統(tǒng)的真空泵對脫碳爐進行抽真空處理,并使得其真空度不大于lOOPa。
[0023]步驟S20:在所述脫碳爐的真空度不大于IOOPa后,逐漸提升氣體流量至210-230Nm3/h并維持,且在所述提升氣體流量達到210_230Nm3/h時控制所述脫碳爐的真空度不大于lkPa。在本實施例中,利用氮氣作為提升氣體進行脫碳處理5-8min,即開啟2級泵5-8min,此時脫碳爐的真空度不大于lkPa。在此期間,逐步將提升氣體的流量提升至210-230Nm3/h之間的數(shù)值,并維持此數(shù)值到脫碳工序的結(jié)束。
[0024]在本實施例中,繼續(xù)進行脫碳操作并保持對應210-230Nm3/h的提升氣體流量,直至脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,脫碳期結(jié)束對應的鋼水中[O]:800ppm, [C]:
0.025-0.04%,脫碳爐的溫度在 1670-1690°C。
[0025]步驟S30:當所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,控制所述脫碳期結(jié)束。在本實施例中,操作人員可根據(jù)經(jīng)驗隔一段時間對脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量進行檢測,直至脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,結(jié)束對脫碳爐內(nèi)的鋼水進行脫碳的工序,
并轉(zhuǎn)至下一工序。 [0026]優(yōu)選的,在利用氮氣作為提升氣體進行脫碳處理5-8min,即開啟2級泵5_8min后,再進行脫碳工序lOmin,即可使得脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,結(jié)束對脫碳爐內(nèi)的鋼水進行脫碳的工序。
[0027]步驟S40:添加鋁粒進行脫氧操作,然后根據(jù)所述超低碳搪瓷鋼成分添加合金并控制提升氣體流量在160-180Nm3/h或200_220Nm3/h對應的區(qū)間內(nèi),直至所述脫碳爐內(nèi)的鋼水符合所述超低碳搪瓷鋼成分后破真空。在本實施例中,整個脫碳工序持續(xù)的時間大致在15-18min之間,并且在脫碳工序結(jié)束之后進行脫氧工序。即向鋼水中加入鋁粒,并循環(huán)運作2min。在2min后根據(jù)所需化學成分的質(zhì)量百分比為:[C]<0.003,[Mn]:0.11-0.15,[P]:〈0.012,[S]:0.020-0.030, [Ti]:0.08-0.12,[Al]:0.020-0.045,[N]:0.0060-0.0120,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)的鋼水,向鋼水中加入錳鐵或鈦鐵等合金。在鋼水脫氧后控制真空泵中的4級泵將真空度維持在4-7kPa,同時將提升氣體的流量控制在160-180Nm3/h或200-220Nm3/h對應的區(qū)間內(nèi)。并按照下列公式計算通過脫碳工序和脫氧工序后的增氮量:
[0028]脫碳期鋼水增氮量=脫氮時間*0.93ppm ;
[0029]控制提升氣體流量在所述160-180Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*2.5ppm ;
[0030]控制提升氣體流量在所述200-220Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*3.3ppm。[0031]本發(fā)明提供的一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,控制脫碳與脫氧工藝中氮氣的提升氣體流量、脫碳爐的真空度大小、脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量及脫碳時間使得在除碳的同時進行增氮,且能精確的控制成品氮含量,具體為在5-8min內(nèi)將提升氣體流量由150-170Nm3/h之間的數(shù)值,真空度降至IOOPa以下,隨后逐漸提升至210_230Nm3/h,真空度維持在IkPa以下,,并維持至脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,使得不影響脫碳的同時進行增氮到特定數(shù)值;另外,通過控制真空度大小,利用改變的提升氣體流量與適量的合金將鋼水增氮至目標值;并且通過設定的脫碳與脫氧工藝中氮氣的提升氣體流量、脫碳爐的真空度大小及脫碳時間,使得脫碳期鋼水增氮量=脫氮時間*0.93ppm ;控制提升氣體流量在所述160-180Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*2.5ppm ;控制提升氣體流量在所述200-220Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*3.3ppm,實現(xiàn)了精確的控制成品的氮含量;脫碳過程全程只使用氮氣作為提升氣體進行增氮,不影響除碳的效果;減少了氮合金的使用,降低了生產(chǎn)成本。
[0032]實施方式二
[0033]下面通過6次超低碳搪瓷鋼鋼水冶煉的冶煉實例,對本發(fā)明的技術方案做進一步的說明。
[0034]脫碳期間對真空系統(tǒng)的控制為:利用真空泵的2級泵抽氣,使得脫碳爐的真空度在IOOPa以下,并進行脫碳5-8min之間,此時脫碳爐的真空度不大于lkPa。同時向脫碳爐輸入提升氣體氮氣,且提升氣體流量為150-170Nm3/h。在進行脫碳的5_8min之間,將提升氣體流量逐漸提至210-230Nm3/h之間。整個脫碳時間大致為15_18min,維持此提升氣體流量210-230Nm3/h的水平至脫碳結(jié)束,此時脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm。
[0035]脫碳工藝結(jié)束后,通過添加鋁粒進行脫氧工序。并在添加鋁粒循環(huán)兩分鐘后以化學成分的質(zhì)量百分比為:[C]〈0.003,[Mn]:0.11-0.15, [P]:〈0.012,[S]:0.020-0.030,[Ti]:0.08-0.12, [Al]:0.020-0.045,[N]:0.0060-0.0120,其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)的鋼水為標準,按照該標準補足錳鐵或鈦鐵。脫氧工序開始后,控制真空系統(tǒng)關閉1-3級真空泵,使用4級和5級真空泵,使得真空度控制在4-7kPa。表1和表2為6次超低碳搪瓷鋼鋼水冶煉的脫碳和脫氧過程參數(shù)。
[0036]表1為6次超低碳搪瓷鋼鋼水冶煉的脫碳過程
[0037]
【權利要求】
1.一種超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,其特征在于, 將鐵水轉(zhuǎn)爐至脫碳爐冶煉,在脫碳期,利用氮氣作為提升氣體進行脫碳并控制提升氣體流量在150-170NmVh之間,與此同時控制真空系統(tǒng)抽氣,使得所述脫碳爐的真空度不大于100Pa ; 在所述脫碳爐的真空度不大于IOOPa后,逐漸提升氣體流量至210-230Nm3/h并維持,且在所述提升氣體流量達到210-230Nm3/h時控制所述脫碳爐的真空度不大于IkPa ; 當所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,控制所述脫碳期結(jié)束; 添加鋁粒進行脫氧操作,然后根據(jù)所述超低碳搪瓷鋼成分添加合金并控制提升氣體流量在160-180Nm3/h或200_220Nm3/h對應的區(qū)間內(nèi),直至所述脫碳爐內(nèi)的鋼水符合所述超低碳搪瓷鋼成分后破真空。
2.如權利要求1所述的超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,其特征在于,所述利用氮氣作為提升氣體進行脫碳并控制提升氣體流量在150-170Nm3/h之間還包括對所述鐵水進行測溫和定氧操作,并依據(jù)測得的數(shù)據(jù)選擇自然脫碳模式或者強制脫氧模式。
3.如權利要求1所述的超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,其特征在于,所述脫碳期對應的時間等于脫碳時間,所述脫碳時間、脫碳期鋼水增氮量、脫氧后至破真空時間、脫氧后至破真空增氮量及鋼水總增氮量之間的關系由下列公式表示: 脫碳期鋼水增氮量=脫氮時間*0.93ppm ; 所述控制提升氣體流量在所述160-180Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*2.5ppm ; 所述控制提升氣體流量在所述200-220Nm3/h區(qū)間時,脫氧后至破真空增氮量=脫氧后至破真空時間*3.3ppm; 鋼水總增氮量=脫碳期鋼水增氮量+脫氧后至破真空增氮量。
4.如權利要求1至3任一項所述的超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,其特征在于,所述控制所述脫碳爐的真空度不大于IkPa對應的時間為5-8min之間。
5.如權利要求4所述的超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,其特征在于,當所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量不大于20ppm時,控制所述脫碳期結(jié)束時所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中[O]:800ppm, [C]:0.025-0.04%,所述脫碳爐的溫度在 1670_1690°C。
6.如權利要求5所述的超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,其特征在于,將所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中碳含量降至不大于20ppm對應的時間在15-18min之間。
7.如權利要求4所述的超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,其特征在于,添加鋁粒進行脫氧操作包括脫氧后控制真空泵使得真空度在4-7kPa之間,添加鋁粒進行脫氧,并在添加鋁粒2min后添加猛鐵和欽鐵。
8.如權利要求7所述的超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,其特征在于,符合所述超低碳搪瓷鋼成分的所述脫碳爐內(nèi)的鋼水中各成分質(zhì)量百分比為:[C]〈0.003,[Mn]:0.11-0.15, [P]:<0.012, [S]:0.020-0.030,[Ti]:0.08-0.12,[Al]:0.020-0.045,[N]:0.0060-0.0120,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
9.如權利要求8所述的超低碳搪瓷鋼鋼水增氮的方法,其特征在于,所述合金為錳鐵和/或鈦鐵。
【文檔編號】C21C7/06GK103911490SQ201410136827
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月4日 優(yōu)先權日:2014年4月4日
【發(fā)明者】李一丁, 季晨曦, 崔陽, 王志鵬, 田志紅, 趙長亮, 黃財?shù)? 劉再旺, 曾智 申請人:首鋼總公司