轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法
【專利摘要】本發明公開了一種轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，包括：將鐵水經過脫碳爐連續進行半鋼冶煉時，先向轉爐內添加提溫劑，再采用全程底吹氬模式進行轉爐吹煉，吹煉過程中添加造渣劑進行化渣，將渣量控制在40-60kg/t，在轉爐吹煉時間達到總吹煉時間的80-90%時，向轉爐內加入500kg-3000kg冷卻劑，將轉爐終點N控制在≤15ppm，同時控制轉爐終渣TFe≤20%。本發明提供的一種轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，通過控制轉爐的吹煉時間及冷卻劑的加入，將轉爐終點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】轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于本發明屬于煉鋼【技術領域】，具體涉及一種轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法。
【背景技術】
[0002]在鋼中含有一定量的氮，鋼中氮會降低鋼鐵材料的性能，特別是鋼的韌性、焊接性能和熱應力區韌性，使鋼材脆性增加；另一方面，氮會造成連鑄坯開裂。特別是對于某些高端、高附加值鋼鐵產品，例如汽車面板，除上述影響外氮還會與鋼中的T1、Al等元素形成氮化物夾雜，引起鋼的表面質量惡化，降低成材率。故某些高質量的鋼材應嚴格控制氮含量。
[0003]故隨著冶金技術的進步，鋼中其他雜質元素如0、P、S、H等的含量已經通過鐵水預處理、爐外精煉等工藝和設備可脫到很低程度，但是，脫氮卻并不容易。由于氮的離子半徑比氫大，在鋼中的擴散系數比氫小兩個數量級，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方面:輔料和合金增氮、LF爐電弧增氮、鋼液與空氣接觸時吸氮等。轉爐在冶煉過程中會產生大量的CO氣泡，CO氣泡相當于N的真空，根據熱力學和動力學條件，轉爐在吹煉過程中可達到脫氮的目的。但隨著轉爐冶煉的進行，鋼中的C越來越低，產生的CO氣泡越來越少，會造成鋼水與空氣接觸產生吸氮。因此只有嚴格的控制轉爐吹煉過程，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，轉爐冶煉渣量少，渣層覆蓋面小，在轉爐吹煉過程中如化渣不良、終點碳偏低等情況都會造成轉爐終點氮含量偏高，對冶煉N ( 30ppm的鋼種帶來較大難度。通過試驗證明在正常生產情況下，全三脫鐵水與常規鐵水轉爐終點氮含量偏差在6-7ppm之間，即全三脫鐵水冶煉轉爐終點氮含量要高6-7ppm。
[0005]目前，武鋼、寶鋼等諸多國內鋼廠在全三脫冶煉鋼水時，轉爐終點的氮均在20ppm左右，無法達到更低的水平。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在于提供一種能降低鋼水中氮含量的轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法。
[0007]本發明提供的一種轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，包括:將鐵水經過脫碳爐連續進行半鋼冶煉時，先向轉爐內添加提溫劑，再采用全程底吹氬模式進行轉爐吹煉，吹煉過程中添加造渣劑進行化渣，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]在轉爐吹煉時間達到總吹煉時間的80-90%時，向轉爐內加入500kg_3000kg冷卻劑，將轉爐終點N控制在< 15ppm，同時控制轉爐終渣TFe ( 20%，再采用非鎮靜出鋼，減少出鋼過程增氮。[0009]進一步地，所述冷卻劑包括燒結礦、球團礦、冷固球團或含有FeO的物質。
[0010]進一步地，所述提溫劑包括碳化硅或提溫硅鐵。
[0011 ] 進一步地，所述造渣劑包括石灰或輕燒白云石。
[0012]本發明提供的一種轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，通過對化渣過程中提溫劑、轉爐吹煉模式及造渣劑的控制將渣量控制在40-60kg/t，通過對轉爐的吹煉時間及冷卻劑的加入量的控制，將轉爐終點氮含量控制在小于等于15ppm，大大降低了鋼水中的氮含量。
【具體實施方式】
[0013]本發明提供的一種轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，具體步驟包括:
[0014]步驟S1:將鐵水經過脫碳爐連續進行半鋼冶煉時，向轉爐內添加提溫劑。
[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容易與轉爐渣中FeO反應，減少爐渣氧化性，不易化渣。所以本發明通過加入碳化硅、提溫硅鐵等提溫劑進行提溫而不采用常規的焦炭進行提溫，確保轉爐終點合理的碳和溫度，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行轉爐吹煉，吹煉過程中添加造渣劑進行化渣，將渣量控制在40-60kg/t ；
[0017]為保證鋼水純凈不吸收其他雜質氣體，特別是氮氣，轉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，減少因為渣量少、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:在轉爐吹煉時間達到總吹煉時間的80-90%時，向轉爐內加入500kg-3000kg含有FeO的冷卻劑，將轉爐終點N控制在< 15ppm，同時控制轉爐終渣TFe ( 20%，再采用非鎮靜出鋼，減少出鋼過程增氮。其中，冷卻劑包括燒結礦、球團礦、冷固球團或含有FeO的物質。
[0019]為確定轉爐中鋼水的碳含量和溫度，目前轉爐系統一般會采用副槍TSC測量系統對轉爐吹煉過程進行動態測量一次，然后根據測量結果加入冷卻劑以達到吹煉終點目標值。在總吹煉時間的80-90%時加入冷卻劑，可使轉爐渣泡沫化，減少鋼水的吸氮。
[0020]且在冶煉過程中，轉爐終點要有一定的熱量富裕，如果冷卻劑量較少則起不到應有的爐渣泡沫化作用，而如果加入量過大將造成轉爐終渣較泡，需要先前倒渣，而無法吹煉完畢后直接搖轉爐至爐后進行出鋼操作。因此，本發明要求在總吹煉時間的80-90%時加入200kg-3000kg的冷卻劑，以達到爐渣泡沫化的作用，使轉爐終點吸氮量大幅度降低的效果。
[0021]轉爐爐渣發泡需要FeO，因此需要加入含FeO的物質。現在一般使用生白云石、石灰、輕燒白云石等其他輔料調整溫度，而本發明中采用燒結礦、球團礦、冷固球團或含有FeO的物質作為冷卻劑主要目的是增強爐渣的泡沫化，兩者作用不同。
[0022]轉爐出鋼過程中需要加入鋁鐵、錳鐵等進行脫氧合金化，而脫氧后的鋼水會加速吸氮，造成鋼水氮含量較高。因此通過非鎮靜出鋼可有效阻礙鋼液吸氮，降低鋼水氮含量，非鎮靜出鋼氮含量可降低至15ppm以下，而鎮靜出鋼可達到20ppm以上，所以本發明采用了非鎮靜出鋼。[0023]本發明提供的一種轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，通過控制轉爐的吹煉時間及冷卻劑的加入，將轉爐終點氮含量控制在小于等于15ppm，大大降低了鋼水中的氮含量，從而解決了轉爐在全三脫鐵水條件下由于渣量少鋼水覆蓋面少同時化渣不良造成的轉爐終點氮高的問題，實現了“全三脫”少渣冶煉模式下進行低氮鋼或超低氮鋼的生產，取得顯著經濟效益和社會效益。
[0024]下面通過具體實施例對本發明進行進一步說明。
[0025]實施例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，燒結礦加入
1.513噸，螢石加入0.22噸。轉爐在吹氧時間達到總供氧時間的87%時，采用TSC測量過程碳含量為0.304%，溫度為1658°C，同時加入燒結礦0.642噸。
[0028]終點情況:終點C為0.031%，P為0.0115%，終點氧為624ppm，溫度為1702°C，終點N 為 12ppm。
[0029]實施案例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，燒結礦加入1.047噸，，螢石加入0.512噸。轉爐在吹氧時間達到總供氧時間的80%時，采用TSC測量過程碳含量為0.422%，溫度為1616°C，同時加入燒結礦1.017噸。
[0032]終點情況:終點C為0.03%, P為0.012%，終點氧為1014ppm,溫度為1694°C，終點N 為 13ppm。
[0033]實施案例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，燒結礦加入2.81噸，。轉爐在吹氧時間達到總供氧時間的85.5%時，采用TSC測量過程碳含量為0.315%，溫度為1674°C，同時加入燒結礦2.210噸。
[0036]終點情況:終點C為0.030%, P為0.006%,終點氧為653ppm,溫度為1702°C，終點N 為 15ppm。
[0037]實施案例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，燒結礦加入
2.735噸。轉爐在吹氧時間達到總供氧時間的90%時，采用TSC測量過程碳含量為0.584%，溫度為1652°C，同時加入燒結礦3.004噸。
[0040]終點情況:終點C為0.039%, P為0.0075%,終點氧為627ppm，溫度為1693°C，終點N 為 14ppm。
[0041]最后所應說明的是，以上【具體實施方式】僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當 中。
【權利要求】
1.一種轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，其特征在于，包括: 將鐵水經過脫碳爐連續進行半鋼冶煉時，先向轉爐內添加提溫劑，再采用全程底吹氬模式進行轉爐吹煉，吹煉過程中添加造渣劑進行化渣，將渣量控制在40-60kg/t，所述鐵水中C含量≥3.0%, Si含量< 0.05% ； 在轉爐吹煉時間達到總吹煉時間的80-90%時，向轉爐內加入500kg-3000kg冷卻劑，將轉爐終點N控制在< 15ppm，同時控制轉爐終渣TFe ( 20%，再采用非鎮靜出鋼，減少出鋼過程增氮。
2.如權利要求1所述的轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，其特征在于: 所述冷卻劑包括燒結礦、球團礦、冷固球團或含有FeO的物質。
3.如權利要求2所述的轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，其特征在于: 所述提溫劑包括碳化硅或提溫硅鐵。
4.如權利要求2所述的轉爐少渣冶煉模式下的轉爐控氮方法，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 優先權日:2013年8月15日
【發明者】趙長亮, 田志紅, 關順寬, 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:首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司, 首鋼總公司