轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，包括：將鐵水經(jīng)過脫碳爐連續(xù)進(jìn)行半鋼冶煉時(shí)，先向轉(zhuǎn)爐內(nèi)添加提溫劑，再采用全程底吹氬模式進(jìn)行轉(zhuǎn)爐吹煉，吹煉過程中添加造渣劑進(jìn)行化渣，將渣量控制在40-60kg/t，在轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間達(dá)到總吹煉時(shí)間的80-90%時(shí)，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入500kg-3000kg冷卻劑，將轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)N控制在≤15ppm，同時(shí)控制轉(zhuǎn)爐終渣TFe≤20%。本發(fā)明提供的一種轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，通過控制轉(zhuǎn)爐的吹煉時(shí)間及冷卻劑的加入，將轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氮含量控制在小于等于15ppm，大大降低了鋼水中氮含量。
【專利說明】轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于本發(fā)明屬于煉鋼【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼中含有一定量的氮，鋼中氮會(huì)降低鋼鐵材料的性能，特別是鋼的韌性、焊接性能和熱應(yīng)力區(qū)韌性，使鋼材脆性增加；另一方面，氮會(huì)造成連鑄坯開裂。特別是對于某些高端、高附加值鋼鐵產(chǎn)品，例如汽車面板，除上述影響外氮還會(huì)與鋼中的T1、Al等元素形成氮化物夾雜，引起鋼的表面質(zhì)量惡化，降低成材率。故某些高質(zhì)量的鋼材應(yīng)嚴(yán)格控制氮含量。
[0003]故隨著冶金技術(shù)的進(jìn)步，鋼中其他雜質(zhì)元素如0、P、S、H等的含量已經(jīng)通過鐵水預(yù)處理、爐外精煉等工藝和設(shè)備可脫到很低程度，但是，脫氮卻并不容易。由于氮的離子半徑比氫大，在鋼中的擴(kuò)散系數(shù)比氫小兩個(gè)數(shù)量級，真空脫氫效果非常好，鋼中H可脫到Ippm以下。由于氮在鋼中活性較差，與大多數(shù)合金元素形成的氮化物在高溫下都要分解。目前造成脫氮難的主要原因有以下幾個(gè)方面:輔料和合金增氮、LF爐電弧增氮、鋼液與空氣接觸時(shí)吸氮等。轉(zhuǎn)爐在冶煉過程中會(huì)產(chǎn)生大量的CO氣泡，CO氣泡相當(dāng)于N的真空，根據(jù)熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)條件，轉(zhuǎn)爐在吹煉過程中可達(dá)到脫氮的目的。但隨著轉(zhuǎn)爐冶煉的進(jìn)行，鋼中的C越來越低，產(chǎn)生的CO氣泡越來越少，會(huì)造成鋼水與空氣接觸產(chǎn)生吸氮。因此只有嚴(yán)格的控制轉(zhuǎn)爐吹煉過程，減少鋼水吸氮，方能得到低氮鋼水。
[0004]特別是對于脫硫、脫硅和脫磷的“全三脫”鐵水來說，由于其幾乎不含Si，轉(zhuǎn)爐冶煉渣量少，渣層覆蓋面小，在轉(zhuǎn)爐吹煉過程中如化渣不良、終點(diǎn)碳偏低等情況都會(huì)造成轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氮含量偏高，對冶煉N ( 30ppm的鋼種帶來較大難度。通過試驗(yàn)證明在正常生產(chǎn)情況下，全三脫鐵水與常規(guī)鐵水轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氮含量偏差在6-7ppm之間，即全三脫鐵水冶煉轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氮含量要高6-7ppm。
[0005]目前，武鋼、寶鋼等諸多國內(nèi)鋼廠在全三脫冶煉鋼水時(shí)，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)的氮均在20ppm左右，無法達(dá)到更低的水平。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種能降低鋼水中氮含量的轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法。
[0007]本發(fā)明提供的一種轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，包括:將鐵水經(jīng)過脫碳爐連續(xù)進(jìn)行半鋼冶煉時(shí)，先向轉(zhuǎn)爐內(nèi)添加提溫劑，再采用全程底吹氬模式進(jìn)行轉(zhuǎn)爐吹煉，吹煉過程中添加造渣劑進(jìn)行化渣，將渣量控制在40_60kg/t，所述鐵水中C含量> 3.0%, Si含量< 0.05% ；
[0008]在轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間達(dá)到總吹煉時(shí)間的80-90%時(shí)，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入500kg_3000kg冷卻劑，將轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)N控制在< 15ppm，同時(shí)控制轉(zhuǎn)爐終渣TFe ( 20%，再采用非鎮(zhèn)靜出鋼，減少出鋼過程增氮。[0009]進(jìn)一步地，所述冷卻劑包括燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、冷固球團(tuán)或含有FeO的物質(zhì)。
[0010]進(jìn)一步地，所述提溫劑包括碳化硅或提溫硅鐵。
[0011 ] 進(jìn)一步地，所述造渣劑包括石灰或輕燒白云石。
[0012]本發(fā)明提供的一種轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，通過對化渣過程中提溫劑、轉(zhuǎn)爐吹煉模式及造渣劑的控制將渣量控制在40-60kg/t，通過對轉(zhuǎn)爐的吹煉時(shí)間及冷卻劑的加入量的控制，將轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氮含量控制在小于等于15ppm，大大降低了鋼水中的氮含量。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明提供的一種轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，具體步驟包括:
[0014]步驟S1:將鐵水經(jīng)過脫碳爐連續(xù)進(jìn)行半鋼冶煉時(shí)，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)添加提溫劑。
[0015]其中，鐵水中C含量> 3.0%，Si含量< 0.05%，提溫劑采用碳化硅或提溫硅鐵等，碳化硅、提溫硅鐵等含有Si，為造渣元素，可以起到化渣作用，焦炭含C容易與轉(zhuǎn)爐渣中FeO反應(yīng)，減少爐渣氧化性，不易化渣。所以本發(fā)明通過加入碳化硅、提溫硅鐵等提溫劑進(jìn)行提溫而不采用常規(guī)的焦炭進(jìn)行提溫，確保轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)合理的碳和溫度，從而以獲得良好的過程化渣效果，減少鋼水吸氮。
[0016]步驟S2:然后采用全程底吹氬模式進(jìn)行轉(zhuǎn)爐吹煉，吹煉過程中添加造渣劑進(jìn)行化渣，將渣量控制在40-60kg/t ；
[0017]為保證鋼水純凈不吸收其他雜質(zhì)氣體，特別是氮?dú)?，轉(zhuǎn)爐吹煉過程采用全程底吹氬模式，且在吹煉過程加入石灰、輕燒白云石等造渣劑，將渣量控制在40-60kg/t，減少因?yàn)樵可?、鋼水面覆蓋差等問題造成的鋼水吸氮，更有利于控制鋼水中氮含量。
[0018]步驟S3:在轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間達(dá)到總吹煉時(shí)間的80-90%時(shí)，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入500kg-3000kg含有FeO的冷卻劑，將轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)N控制在< 15ppm，同時(shí)控制轉(zhuǎn)爐終渣TFe ( 20%，再采用非鎮(zhèn)靜出鋼，減少出鋼過程增氮。其中，冷卻劑包括燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、冷固球團(tuán)或含有FeO的物質(zhì)。
[0019]為確定轉(zhuǎn)爐中鋼水的碳含量和溫度，目前轉(zhuǎn)爐系統(tǒng)一般會(huì)采用副槍TSC測量系統(tǒng)對轉(zhuǎn)爐吹煉過程進(jìn)行動(dòng)態(tài)測量一次，然后根據(jù)測量結(jié)果加入冷卻劑以達(dá)到吹煉終點(diǎn)目標(biāo)值。在總吹煉時(shí)間的80-90%時(shí)加入冷卻劑，可使轉(zhuǎn)爐渣泡沫化，減少鋼水的吸氮。
[0020]且在冶煉過程中，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)要有一定的熱量富裕，如果冷卻劑量較少則起不到應(yīng)有的爐渣泡沫化作用，而如果加入量過大將造成轉(zhuǎn)爐終渣較泡，需要先前倒渣，而無法吹煉完畢后直接搖轉(zhuǎn)爐至爐后進(jìn)行出鋼操作。因此，本發(fā)明要求在總吹煉時(shí)間的80-90%時(shí)加入200kg-3000kg的冷卻劑，以達(dá)到爐渣泡沫化的作用，使轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)吸氮量大幅度降低的效果。
[0021]轉(zhuǎn)爐爐渣發(fā)泡需要FeO，因此需要加入含F(xiàn)eO的物質(zhì)?，F(xiàn)在一般使用生白云石、石灰、輕燒白云石等其他輔料調(diào)整溫度，而本發(fā)明中采用燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、冷固球團(tuán)或含有FeO的物質(zhì)作為冷卻劑主要目的是增強(qiáng)爐渣的泡沫化，兩者作用不同。
[0022]轉(zhuǎn)爐出鋼過程中需要加入鋁鐵、錳鐵等進(jìn)行脫氧合金化，而脫氧后的鋼水會(huì)加速吸氮，造成鋼水氮含量較高。因此通過非鎮(zhèn)靜出鋼可有效阻礙鋼液吸氮，降低鋼水氮含量，非鎮(zhèn)靜出鋼氮含量可降低至15ppm以下，而鎮(zhèn)靜出鋼可達(dá)到20ppm以上，所以本發(fā)明采用了非鎮(zhèn)靜出鋼。[0023]本發(fā)明提供的一種轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，通過控制轉(zhuǎn)爐的吹煉時(shí)間及冷卻劑的加入，將轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氮含量控制在小于等于15ppm，大大降低了鋼水中的氮含量，從而解決了轉(zhuǎn)爐在全三脫鐵水條件下由于渣量少鋼水覆蓋面少同時(shí)化渣不良造成的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氮高的問題，實(shí)現(xiàn)了“全三脫”少渣冶煉模式下進(jìn)行低氮鋼或超低氮鋼的生產(chǎn)，取得顯著經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
[0024]下面通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明。
[0025]實(shí)施例1
[0026]全三脫冶煉:爐次號為131B02730，入爐半鋼重量319噸，半鋼C含量3.15% ；Si含量 0.02% ；S 含量 0.0043% ；P 含量 0.0235% ；Mn 含量 0.03% ;鐵水溫度 1339°C。
[0027]操作方案:該爐次石灰加入6.530噸，輕燒白云石加入2.019噸，燒結(jié)礦加入
1.513噸，螢石加入0.22噸。轉(zhuǎn)爐在吹氧時(shí)間達(dá)到總供氧時(shí)間的87%時(shí)，采用TSC測量過程碳含量為0.304%，溫度為1658°C，同時(shí)加入燒結(jié)礦0.642噸。
[0028]終點(diǎn)情況:終點(diǎn)C為0.031%，P為0.0115%，終點(diǎn)氧為624ppm，溫度為1702°C，終點(diǎn)N 為 12ppm。
[0029]實(shí)施案例2
[0030]全三脫冶煉:爐次號為131C03386，入爐半鋼重量308噸，半鋼C含量3.24% ；Si含量 0.02% ；S 含量 0.0042% ；P 含量 0.0303% ；Mn 含量 0.02% ;鐵水溫度 1309°C。
[0031]操作方案:該爐次石灰加入4.66噸，輕燒白云石加入2.003噸，燒結(jié)礦加入1.047噸，，螢石加入0.512噸。轉(zhuǎn)爐在吹氧時(shí)間達(dá)到總供氧時(shí)間的80%時(shí)，采用TSC測量過程碳含量為0.422%，溫度為1616°C，同時(shí)加入燒結(jié)礦1.017噸。
[0032]終點(diǎn)情況:終點(diǎn)C為0.03%, P為0.012%，終點(diǎn)氧為1014ppm,溫度為1694°C，終點(diǎn)N 為 13ppm。
[0033]實(shí)施案例3
[0034]全三脫冶煉:爐次號為131B04407，入爐半鋼重量303噸，半鋼C含量3.38% ；Si含量 0.02% ；S 含量 0.0050% ；P 含量 0.026% ；Mn 含量 0.03% ;鐵水溫度 1320°C。
[0035]操作方案:該爐次石灰加入5.665噸，輕燒白云石加入3.029噸，燒結(jié)礦加入2.81噸，。轉(zhuǎn)爐在吹氧時(shí)間達(dá)到總供氧時(shí)間的85.5%時(shí)，采用TSC測量過程碳含量為0.315%，溫度為1674°C，同時(shí)加入燒結(jié)礦2.210噸。
[0036]終點(diǎn)情況:終點(diǎn)C為0.030%, P為0.006%,終點(diǎn)氧為653ppm,溫度為1702°C，終點(diǎn)N 為 15ppm。
[0037]實(shí)施案例4
[0038]全三脫冶煉:爐次號為131C05057，入爐半鋼重量304噸，半鋼C含量3.61% ；Si含量 0.02% ；S 含量 0.0049% ；P 含量 0.026% ；Mn 含量 0.035% ;鐵水溫度 1328°C。
[0039]操作方案:該爐次石灰加入5.042噸，輕燒白云石加入2.807噸，燒結(jié)礦加入
2.735噸。轉(zhuǎn)爐在吹氧時(shí)間達(dá)到總供氧時(shí)間的90%時(shí)，采用TSC測量過程碳含量為0.584%，溫度為1652°C，同時(shí)加入燒結(jié)礦3.004噸。
[0040]終點(diǎn)情況:終點(diǎn)C為0.039%, P為0.0075%,終點(diǎn)氧為627ppm，溫度為1693°C，終點(diǎn)N 為 14ppm。
[0041]最后所應(yīng)說明的是，以上【具體實(shí)施方式】僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng) 中。
【權(quán)利要求】
1.一種轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，其特征在于，包括: 將鐵水經(jīng)過脫碳爐連續(xù)進(jìn)行半鋼冶煉時(shí)，先向轉(zhuǎn)爐內(nèi)添加提溫劑，再采用全程底吹氬模式進(jìn)行轉(zhuǎn)爐吹煉，吹煉過程中添加造渣劑進(jìn)行化渣，將渣量控制在40-60kg/t，所述鐵水中C含量≥3.0%, Si含量< 0.05% ； 在轉(zhuǎn)爐吹煉時(shí)間達(dá)到總吹煉時(shí)間的80-90%時(shí)，向轉(zhuǎn)爐內(nèi)加入500kg-3000kg冷卻劑，將轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)N控制在< 15ppm，同時(shí)控制轉(zhuǎn)爐終渣TFe ( 20%，再采用非鎮(zhèn)靜出鋼，減少出鋼過程增氮。
2.如權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，其特征在于: 所述冷卻劑包括燒結(jié)礦、球團(tuán)礦、冷固球團(tuán)或含有FeO的物質(zhì)。
3.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，其特征在于: 所述提溫劑包括碳化硅或提溫硅鐵。
4.如權(quán)利要求2所述的轉(zhuǎn)爐少渣冶煉模式下的轉(zhuǎn)爐控氮方法，其特征在于: 所述造渣劑包括石灰或輕燒 白云石。
【文檔編號】C21C5/28GK103468851SQ201310356113
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2013年8月15日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】趙長亮, 田志紅, 關(guān)順寬, 彭國仲, 李勇, 羅伯鋼, 李金柱, 袁天祥, 邊吉明, 季晨曦, 李一丁 申請人:首鋼京唐鋼鐵聯(lián)合有限責(zé)任公司, 首鋼總公司