一种低碳高氮不锈钢钢包增氮的方法

摘要

本发明涉及一种低碳高氮不锈钢钢包增氮的方法，它包括下述的步骤：

说明书

技术领域

本发明涉及一种低碳高氮不锈钢钢包增氮的方法，具体讲是成品中碳含量不大于百分之0.03，氮含量不小于百分之0.60的增氮的方法。

背景技术

氮作为合金化元素加入钢中起稳定奥氏体，改善钢力学性能和耐蚀性等作用。为此，部分不锈钢为满足性能要求，将钢中氮含量控制在0.60％以上。

用廉价的氮气可替代氮化锰或氮化铬等氮化合金进行氮合金化，提高钢质纯净度，降低生产成本，减少加氮化合金给钢质和环境带来的污染。

现有增氮的方法，生产高氮不锈钢，不同精炼炉有其各自特点：

第一、AOD炉生产高氮不锈钢时，将钢中碳含量脱到0.02％以下，特别是锰含量大于10％的钢种，不但冶炼周期长影响产能，而且还影响炉衬寿命。

AOD炉对控制钢中氮含量具有一定的优势，通过炉子底吹装置可将钢中氮含量控在0.40-0.60％，但将钢中氮含量控在0.60％以上比较困难，只有用氮化合金增氮。

第二、用VOD精炼炉可将钢中碳含量脱到0.02％以下，但是钢中氮含量在脱碳的同时被脱至0.08％以下，对于高氮不锈钢，还需增氮。若通过钢包底吹增氮，在VOD精炼炉还原后，将钢中氮含量增到0.40％以上，钢液温度有限，钢液温度低于其液相线温度，会导致钢液凝固，无法继续生产。

发明内容

为克服现有低碳高氮不锈钢在增氮的方法上的不足，本发明提供一种低碳高氮不锈钢钢包增氮的方法，它可兼顾钢中碳和氮含量的控制，将钢中碳含量控制在0.02％以下，氮含量达到0.60-0.80％。

本发明的技术方案是：

对于高氮不锈钢，在AOD炉冶炼，出钢扒渣后，在VOD精炼炉将钢中碳含量脱至0.02％以下，还原后，在0.8-1.3×10⁵Pa下，钢包扣盖，通过顶枪将氮气吹入钢液中进行氮合金化，增氮至钢液温度不低于钢种液相线温度＋20℃，之后在LF炉将钢液升温后增氮，直到钢中氮含量达到要求。

一种低碳高氮不锈钢钢包增氮的方法，它包括下述依次的步骤：

Ⅰ 在AOD炉冶炼，出钢扒渣后，进VOD精炼炉，钢包内带渣厚度0-60mm，钢包内空间高度大于1000mm。在VOD精炼炉将钢中碳含量脱至0.02％以下，还原。

钢包扣盖，在0.8-1.3×10⁵Pa气压下，将压强0.8～1.5MPa氮气，通过顶枪吹入钢液中进行氮合金化，顶枪喷头插入钢液内深度800-1300mm，增氮至钢液温度不能低于其液相线温度＋20℃；化验分析钢中氮含量。

Ⅱ将盛有钢液的钢包吊运到LF炉，升温后，钢包扣盖，在0.8-1.3×10⁵Pa气压下，将压强0.8～1.5MPa氮气，通过顶枪吹入钢液中进行氮合金化，顶枪喷头插入钢液内深度800-1300mm，增氮时钢液温度不能低于其液相线温度＋20℃，直到增氮达到钢种要求。提起顶枪再升温至浇铸温度，通过钢包底吹供气装置按每吨钢液每分吹入氩气7-15L，吹搅1-5min混匀钢液，之后浇铸。

本发明可兼顾钢中碳和氮含量的控制，可将钢中碳含量控制在0.02％以下，氮含量达到0.60-0.80％；用廉价的氮气替代氮化合金，进行氮合金化，不但可提高钢质纯净度，降低生产成本，缩短AOD炉冶炼时间，提高产能，而且彻底消除加氮化合金增氮时巨大烟尘给环境带来的污染。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明一种低碳高氮不锈钢钢包增氮的方法的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

实施例

本实施例是在180t AOD、180t VOD和180t LF炉上进行，顶枪最大流量8000L/min，钢种TSMF166，液相线温度1412℃，成品化学成分质量百分配比：

C≤0.03；Si≤1.00；Mn 15.00-19.00；P≤0.030；S≤0.010；

Cr 17.00-19.00；Ni≤0.80；Mo 0.40-0.80；N≥0.40；  

其余为Fe与不可避免的杂质。

本实施例包括下述依次的步骤：

Ⅰ AOD出钢扒渣后，钢液量145t，钢包带渣厚度40mm，钢包内空间2200mm，钢液化学成分质量百分配比：

C 0.32；Si 0.07；Mn 1.95；P 0.012；S 0.010；Cr 21.60；Ni 0.55； Mo 0.70；N 0.479；其余为Fe与不可避免的杂质。

a  VOD脱碳后还原

进VOD精炼炉钢液温度1610℃，在VOD精炼炉吹氧916m³脱碳后，加石灰4.5t，萤石1.2t，硅铁1.72t(Si含量75％)，电解锰10t(Mn含量99％)，在真空度1.3×10²Pa下，还原13min，真空处理结束，钢液温度1506℃，钢液化学成分质量百分配比：

C 0.012；Si 0.50；Mn 7.98；P 0.012；S 0.003；Cr 20.15；Ni 0.51；  Mo 0.66；N 0.072；其余为Fe与不可避免的杂质。

b  VOD精炼炉增氮

钢包扣盖，在0.99×10⁵Pa气压下，将压强1.2MPa氮气通过顶枪吹入钢液中进行氮合金化，顶枪喷头插入钢液内1200mm，顶枪氮气流量7200L/min，增氮40min，钢液温度1440℃，钢液化学成分质量百分配比：

C 0.015；Si 0.51；Mn 7.99；P 0.012；S 0.002；Cr 20.16；Ni 0.51； Mo 0.66；N 0.282；其余为Fe与不可避免的杂质。

经化学分析，N 0.282%，钢中氮含量未达到钢种的要求。

Ⅱ将盛有钢液的钢包吊运到LF炉，升温送电120min，加电解锰21.8t，合金化后钢液温度1520℃，又送电62min升温，在0.99×10⁵Pa气压下，用压强1.1MPa氮气通过顶枪吹入钢液中进行氮合金化，顶枪喷头插入钢液内1200mm，顶枪氮气流量7200L/min，增氮86min，顶枪提出钢液，升温至1510℃，钢液量177.5t，钢液化学成分质量百分配比：

C 0.018；Si 0.42；Mn 18.65；P 0.012；S 0.002；Cr 17.50；Ni 0.44；  Mo 0.57；N 0.663；其余为Fe与不可避免的杂质。

通过钢包底吹供气装置按每吨钢液每分吹入氩气13L，吹搅3min混匀钢液，温度1495℃，模铸。