本發(fā)明屬于冶金技術領域，具體涉及一種轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法。
背景技術：
對于大多數(shù)鋼種來說，氮是有害元素，鋼中氮含量對鋼的機械性能影響較大，尤其是生產(chǎn)用于深沖條件下的低碳、超低碳鋼時，氮的不利影響特別明顯。鋼中氮含量增加，會使鋼的屈服極限、強度極限和硬度提高，塑性下降，沖擊韌性降低，并導致時效硬化。氮還會大幅度提高鋼的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，而且還有可能使鋼產(chǎn)生低溫回火脆性，某些氮化物還會導致鋼的熱脆。因此，在冶煉具有高深沖性、高強度等高附加值產(chǎn)品時，必須降低鋼中的氮含量，減少氮在鋼水中的危害程度，從而保證鋼材的深沖性能，減少時效性，消除了屈服點延伸現(xiàn)象，使鋼材表面光潔，成材率高。
半鋼煉鋼由于其碳質(zhì)量百分數(shù)較一般鐵水低(3.4％～4.0％)，半鋼中硅、錳發(fā)熱成渣元素含量為痕跡，因此半鋼冶煉具有吹煉過程中酸性成渣物質(zhì)少、渣系組元單一、并且熱量不足等特點，這使得半鋼煉鋼比鐵水煉鋼更加困難，同時根據(jù)鋼中氮含量的溶解度公式可知：w[N]＝0.044-0.01w[C]-0.0025w[Mn]-0.003w[Si]-0.0043w[P]-0.001w[S]+0.0069w[Cr]+0.013w[V]-0.001w[Ni]-0.01w[Al]+0.1w[Ti]+0.0015w[Mo]+0.0102w[Nb]-0.0004w[Cu]
鋼中含有V、Ti，且Si、Mn含量低，均使得鋼水中氮含量的理論溶解度增加。因此，半鋼冶煉時鋼水中氮含量控制較一般鐵水更困難。
轉(zhuǎn)爐冶煉是脫除鐵水中氮含量最有效的手段之一，在鋼水氮含量較高的情況下RH真空處理也能脫去部分氮，實踐證明當鋼水中氮含量小于35ppm時RH真空處理脫氮效果很差，往往還會因為真空裝置密封效果不好導致鋼液增氮。采用傳統(tǒng)冶煉方法轉(zhuǎn)爐終點鋼水氮含量能控制在30ppm以內(nèi)，但波動較大，對于某些對氮含量要求較高的鋼種，需要將轉(zhuǎn)爐出鋼氮含量控制在13ppm以內(nèi)，現(xiàn)有技術還沒有有效的方法來穩(wěn)定的將氮含量控制在13ppm以內(nèi)。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術問題是現(xiàn)有技術不能穩(wěn)定的將轉(zhuǎn)爐冶煉鋼水中氮含量控制在13ppm以下，不能冶煉對氮含量要求高的鋼種的問題。
本發(fā)明解決技術問題的技術方案為：提供一種轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法，包括以下內(nèi)容：
鋼水入爐時控制轉(zhuǎn)爐冶煉鐵水比，鋼水脫氮時頂吹氧氣、底吹氬氣；
所述的轉(zhuǎn)爐冶煉鐵水比是指入爐鐵水與轉(zhuǎn)爐鐵物料加入量的重量比，為0.9～1；
所述的頂吹氧氣時采用大流量吹煉；并在吹氧冶煉1/2～2/3時加入鐵礦石；吹煉后期，當吹氧量占總氧量的70～80％時，降低氧槍槍位至距離鋼液1～1.4m，保持此氧槍槍位直至出鋼；
所述的底吹氬氣是指鋼水入爐到出鋼，全程吹氬氣。
其中，上述轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法中，所述的鐵水的組成成分為：按重量百分比計，C 3.04％～4.43％、Si 0.005％～0.078、Mn 0.01％～0.31％、P 0.048％～0.094％、S 0.002％～0.031％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
其中，上述轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法中，所述的鐵礦石為Tfe含量為40～60％的鐵礦石。
其中，上述轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法中，所述鐵礦石的加入量為5～10kg/t鋼，鐵礦石的粒度為6～40mm。
其中，上述轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法中，所述吹氧用的氧氣為純度＞99.7％的氧氣。
其中，上述轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法中，頂吹氧氣時所述大流量為單位截面積的氧氣流量為43000～45000m3/h。
本發(fā)明的有益效果為：本發(fā)明通過對轉(zhuǎn)爐冶煉各參數(shù)的控制來降低鋼液中的氮含量，使得出鋼氮含量穩(wěn)定控制在13ppm以內(nèi)，可以滿足對氮含量要求較高的鋼種的需要。本發(fā)明方法具有良好的應用前景和推廣價值，可以為企業(yè)創(chuàng)造較大的經(jīng)濟效益。
具體實施方式
本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法，包括以下內(nèi)容：
鋼水入爐時控制轉(zhuǎn)爐冶煉鐵水比，鋼水脫氮時頂吹氧氣、底吹氬氣；
所述的轉(zhuǎn)爐冶煉鐵水比是指入爐鐵水與轉(zhuǎn)爐鐵物料加入量的重量比，為0.9～1；
所述的頂吹氧氣時采用大流量吹煉；并在吹氧冶煉1/2～2/3時加入鐵礦石；吹煉后期，當吹氧量占總氧量的70～80％時，降低氧槍槍位至距離鋼液1～1.4m，保持此氧槍槍位直至出鋼；
所述的底吹氬氣是指鋼水入爐到出鋼，全程吹氬氣。
其中，上述轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法中，所述的鐵水的組成成分為：按重量百分比計，C3.04％～4.43％、Si 0.005％～0.078、Mn 0.01％～0.31％、P 0.048％～0.094％、S 0.002％～0.031％，余量為鐵和不可避免的雜質(zhì)。
鐵礦石能增強后期渣中氧活度，促進碳氧反應，增強脫氮能力,為了有效的脫氮，并且在后期不再增加氮，上述轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法中，在吹氧冶煉進行至1/2～2/3時加入鐵礦石，鐵礦石為Tfe含量為40～60％的鐵礦石，加入量為5～10kg/t鋼，鐵礦石的粒度以6～40mm為宜，粒度太大脫氮效果不好，粒度太小增加粉碎難度，增加成本。
為了將氮含量穩(wěn)定的脫至13ppm以內(nèi)，上述轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼的脫氮方法中，頂吹氧氣采用大流量吹煉，所述的大流量為單位截面積的氧氣流量為43000～45000m3/h，在此流量范圍內(nèi)吹煉，可避免氧氣吹煉時增加氮含量；所述吹氧時所用氧氣的純度＞99.7％。
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的具體實施方式做進一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實施例范圍之中。實施例中所用的鐵礦時為Tfe含量51.33％的鐵礦石。
實施例1采用本發(fā)明技術方案進行脫氮
200t轉(zhuǎn)爐采用半鋼煉鋼，轉(zhuǎn)爐冶煉控制鐵水比，鐵水比0.9，在吹氧冶煉至2/3時加入鐵礦石1800kg，氧氣純度，質(zhì)量分數(shù)大于99.7％；在吹煉后期，采用低槍位操作：以轉(zhuǎn)爐吹氧量為基準，在吹氧量達到總氧量的75％時，降低氧槍槍位至1.2m，避免補吹出鋼；氧氣流量為43000m3/h，全程采用底吹氬氣模式，在采用這些措施后，轉(zhuǎn)爐停吹時鋼液中的氮含量為12ppm。
實施例2采用本發(fā)明技術方案進行脫氮
200t轉(zhuǎn)爐采用半鋼煉鋼，轉(zhuǎn)爐冶煉控制鐵水比，鐵水比0.91，在吹氧冶煉至2/3時加入鐵礦石2000kg，氧氣純度，質(zhì)量分數(shù)大于99.7％；在吹煉后期，采用低槍位操作：以轉(zhuǎn)爐吹氧量為基準，在吹氧量達到總氧量的75％時，降低氧槍槍位至1.2m，避免補吹出鋼；氧氣流量為44000m3/h，全程采用底吹氬氣模式，；在采用這些措施后，轉(zhuǎn)爐停吹時鋼液中的氮含量為13ppm。
實施例3采用本發(fā)明技術方案進行脫氮
轉(zhuǎn)爐冶煉控制鐵水比，鐵水比大于0.95，在吹氧冶煉至2/3時加入鐵礦石1900kg，氧氣純度，質(zhì)量分數(shù)大于99.7％；在吹煉后期，采用低槍位操作：以轉(zhuǎn)爐吹氧量為基準，在吹氧量達到總氧量的75％時，降低氧槍槍位至1.3m，避免補吹出鋼；氧氣流量為45000m3/h，全程采用底吹氬氣模式，；在采用這些措施后，轉(zhuǎn)爐停吹時鋼液中的氮含量為11ppm。
對比例1不采用本發(fā)明技術方案進行脫氮
除鐵水比為0.8外，其余各步驟與實施例1相同。轉(zhuǎn)爐冶煉終點，停吹時鋼液中的氮含量為20ppm。
對比例2不采用本發(fā)明技術方案進行脫氮
除不加入鐵礦石外，其余各步驟與實施例1相同。轉(zhuǎn)爐冶煉終點，停吹時鋼液中的氮含量為22ppm。
對比例3不采用本發(fā)明技術方案進行脫氮
除吹氧氧槍高度為2.5m外，其余各步驟與實施例1相同。轉(zhuǎn)爐冶煉終點，停吹時鋼液中的氮含量為18ppm。
對比例4不采用本發(fā)明技術方案進行脫氮
除氧氣流量為43000m3/h外，其余各步驟與實施例1相同。轉(zhuǎn)爐冶煉終點，停吹時鋼液中的氮含量為19ppm。
由對比例和實施例可知，本發(fā)明通過控制加入鐵水的鐵水比為0.9～1，氧氣頂吹時控制氧氣流量、加入鐵礦石、降低氧槍槍位至距離鋼液表面1～1.4m等關鍵條件的控制，各參數(shù)相互配合，共同作用，缺一不可。在上述各參數(shù)的綜合配合下，有效地脫除了轉(zhuǎn)爐半鋼煉鋼時的氮，并且在脫氮后期不增氮，從而成果的將氮含量穩(wěn)定降低至13ppm以內(nèi)，滿足對氮含量要求高的特殊鋼種的冶煉要求。