一種含氮鋼種的rh脫氫增氮工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬于RH精煉技術領域，設及一種含氮鋼種的冊脫氨增氮工藝，它能夠在RH 精煉過程中既能脫氨，同時也可增氮。
【背景技術】
[0002] 通過RH真空精煉手段冶煉高品質含氮鋼種，向鋼液增氮的方式通常有W下S種： 一是真空處理過程中向鋼液加入含氮合金，如氮化銘鐵、氮化儘鐵等；二是真空處理結束后 通過喂絲機向鋼液喂入含氮絲線，如氮化銘絲、氮化儘絲等；=是真空處理過程中向鋼液吹 入氮氣。
[0003] 向鋼液中加入合金增氮，操作簡單方便，但由于真空處理過程中有脫氮趨勢，氮的 收得率低，氮含量不易控制。氮化銘鐵、氮化儘鐵一般雜質含量較高，污染鋼液。含氮合金 價格昂貴，生產成本高。
[0004] 在真空處理結束后向鋼液中喂入絲線，目的是提高氮的收得率，穩定增氮效果。但 與加入合金增氮相比，兩者并無本質區別。此外，冶煉氮含量較高的鋼種時，絲線喂入量較 大，喂絲時間過長，喂絲過程中鋼包內鋼液翻滾劇烈，易引起鋼液二次氧化，鋼包表面的鋼 渣也容易卷入鋼液造成污染，鋼液溫降過大不易控制。
[0005] 在真空處理過程中，將氮氣取代氣氣作為環流提升氣體，不僅為鋼液在真空槽內 的環流提供了動力源，而且將氮氣作為了合金化的原料向鋼液增氮。氮氣資源豐富、價格低 廉，不但大幅度降低含氮鋼的生產成本，且操作簡便，鋼的純凈度高。彌散的氮氣泡會大大 改善氣體氮合金化的動力學條件，使鋼液快速增氮。整個生產過程調控手段靈活，是一種理 想的增氮方式。
[0006] 申請(專利）號為CN201110235702. 4《一種低成本RH鋼水增氮控氮工藝》中介紹 了一種將RH爐提升氣體設置為氮氣，對鋼液進行真空處理，W此增氮控氮的方法。但該方 法未設及增氮同時又要脫氨的問題。
[0007] 根據氣體在鋼液中溶解的熱力學原理，氮在鋼液中的溶解遵守Sived定律。其溶 解度的相應表達式為：
由式似和做可計算出，在Iatm及溫度為1600°C時，氮在純鐵中溶解度或氮的平衡 常數K[閑=0.045%(或450卵m) 故式似可寫為：
由式（4)可計算出在同一溫度1600°C，壓力分別為I.OOOkPa及0. 100kPa時氮的溶 解度：
就鋼液中的溶解氮而言，與氨相同，其溶解度也遵守Sived定律，相應的表達式為：
式化）即為Sived定律，由該定律可定量確定在不同溫度和壓力下鋼中的氨含量。例 如，在溫度為1600°C、latm條件下，由上式（7)、（8)可算出氨的溶解度為0.00268% (即 27ppm)。由此在1600°C，式（7)也可改寫為：
由式（9)可計算出在同一溫度1600°C，壓力分別為1. 000kPa及0. 100kPa時氮的溶 解度： 1kPa: [%H]=2. 66ppm 0.Ik化： [0/0田=0. 27ppm 下表為1600°C，不同壓力條件下，氮、氨在鋼液中的溶解度。
[0008] 表1 1600°C，不同壓力條件下，氮、氨在鋼液中的溶解度
由表1可知，當真空度為5kPa時，[閑在鋼液中的平衡濃度為100卵m，當真空度為 0.IkPa時，[閑在鋼液中的平衡濃度為14ppm。理論數據及生產實踐都表明，在RH處理過 程中，較高的真空度不利于通過氮氣環流增氮。但是，由上表還可W看出，當真空度為5kPa 時，氨的溶解度達到了驚人的化pm，真空度太低，就無法達到脫氨效果。
[0009]此外，氮在鋼液中的溶解平衡還受[閑在鋼液中擴散的動力學條件的影響，在真 空增氮處理結束時，[閑在鋼液中的溶解并未達到平衡，故真空處理結束時，鋼液中的溶解 [閑往往會超過10化pm。通過RH真空處理增氮，真空度一定不能太高，否則不但達不到增 氮效果，甚至還會引起"脫氮"。但真空度也不能太低，真空度太低，會影響鋼液環流，甚至無 法環流。一般真空度保持在4~6kPa為宜。而運一真空度條件，會對RH的脫氨效果產生 致命影響，鋼中出]的存在，則會對鋼材質量帶來嚴重后果。根據氨在鋼液中溶解的Sived 定律，要想使鋼液中的出]在RH真空處理后達到化pmW下，必須保證真空度達到0. 5kPa W下的高真空，考慮到RH脫氨的動力學條件，為提高RH脫氨速度，縮短真空處理時間，須將 真空度提高至〇.266kPa(2毛）W下。而運對真空條件下的增氮又極其不利。申請(專利） 號為CN201110235702. 4《一種低成本RH鋼水增氮控氮工藝》無法解決運一矛盾。
【發明內容】
[0010] 為克服上述的技術缺點，本發明提供一種含氮鋼種的R胡兌氨增氮工藝，它既能夠 大幅降低冶煉成本，又能減少甚至避免鋼液二次污染；同時能將鋼液氨脫至化pmW下，高 效穩定增氮至80~12化pm。
[0011] 本發明解決其技術問題所采用的技術方法是：一種含氮鋼種的R胡兌氨增氮工藝， RH精煉過程中全程采用氮氣作為提升氣體進行增氮，其具體工藝步驟是： 第一階段：全累投入階段，處理前將提升其體由氣氣切換為氮氣，然后啟動真空累開始 精煉處理，隨著真空度的逐漸升高，鋼液被"抽入"真空槽，開始環流，此時真空槽內鋼液面 較低，易引起鋼液飛瓣導致槽子內壁"結瘤"，為此，氮氣流量控制在約30~50Nm3/h，從處 理開始至全累投入，大約須時3分鐘左右； 第二階段：脫氨階段，待槽內鋼液面穩定后，立即調整氮氣流量至60~80Nm3/h，保持 全部投入，真空度保持在0. 266kPaW下約IOmin; 第=階段：增氮階段，高真空10分鐘后，鋼液氨含量達到目標值，手動關閉B1、B2增壓 累，只開啟S4A、S4B、S3A、S3B兩級累，W達到快速增氮的目的，此時，真空度保持在4~6kPa 左右，氮氣流量至60~SONm3A，處理時間約15min，增氮速率約2~化pm/min; 第四階段：軟吹階段，真空精煉結束，進行復壓操作，然后通過頂升裝置下降鋼包車，將 鋼包車開進喂絲位喂絲、軟吹，達到軟吹要求后上連鑄誘注。
[0012] 由于第二階段的目標是高真空脫氨，通過吹入氮氣增氮的效果并不明顯，增氮速 率約1~1. 5ppm/min，通過本階段的處理，可使鋼液氨含量達到化pm