一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法

摘要

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法。本发明方法包括：a、转炉冶炼控制铁水比，使铁水比＞0.9；b、在吹炼后期，采用低枪位操作：以转炉吹氧量为基准，在吹氧量达到总氧量的70～80％时，降低氧枪枪位，直至出钢；c、出钢至2/3时加入白云石，同时加入白灰，在钢液面形成一层顶渣，渣层厚度＜60mm；d、出钢结束后加入顶渣改质剂；e、维护出钢口，保证出钢钢流不发散。本发明一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，通过转炉冶炼来控制出钢氮含量，使得出钢氮含量控制在15ppm以内，可以满足对氮含量要求较高的钢种的需要，本发明方法具有良好的应用前景和推广价值。

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法。

背景技术

对于大多数钢种来说，氮是有害元素，钢中氮含量对钢的机械性能影响较大，尤其 是生产用于深冲条件下的低碳、超低碳钢时，氮的不利影响特别明显。钢中氮含量增加，会 使钢的屈服极限、强度极限和硬度提高，塑性下降，冲击韧性降低，并导致时效硬化。氮还会 大幅度提高钢的韧脆转变温度，而且还有可能使钢产生低温回火脆性，某些氮化物还会导 致钢的热脆。因此，在冶炼具有高深冲性、高强度等高附加值产品，必须降低钢中的氮含量， 减少氮在钢水中的危害程度，从而保证钢材的深冲性能，减少时效性，消除了屈服点延伸现 象，使钢材表面光洁，成材率高。

半钢炼钢由于其碳质量百分数较一般铁水低(3.4％～4.0％)，半钢中硅、锰发热 成渣元素含量为痕迹，因此半钢冶炼具有吹炼过程中酸性成渣物质少、渣系组元单一、并且 热量不足等特点，这使得半钢炼钢比铁水炼钢更加困难，同时根据钢中氮含量的溶解度公 式可知：$\left(\begin{array}{c}{w}_{\left[N\right]}=0.044-0.01w_{\left[C\right]}-0.0025w_{\left[Mn\right]}-0.003w_{\left[Si\right]}-0.0043w_{\left[P\right]}-0.001w_{\left[S\right]}+0.0069w_{\left[Cr\right]}\\ +0.013w_{\left[V\right]}-0.001w_{\left[Ni\right]}-0.01w_{\left[Al\right]}+0.1w_{\left[Ti\right]}+0.0015w_{\left[Mo\right]}+0.0102w_{\left[Nb\right]}-0.0004w_{\left[Cu\right]}\end{array}\right)$钢中含有V、Ti且Si、Mn含量少均可增加钢水中氮含量的理论溶解度。因此，半钢冶炼时钢水 中氮含量控制较一般铁水要更困难。

转炉冶炼是脱除铁水中氮含量最有效的手段之一，在钢水氮含量较高的情况下RH 真空处理也能脱去部分氮含量，实践证明当钢水中氮含量小于35ppm时RH真空处理脱氮效 果很差，往往还会因为真空装置密封效果不好导致钢液增氮。采用传统冶炼方法转炉终点 钢水氮含量能控制在30ppm以内，且波动大，而对氮含量要求较高的钢种则需转炉出钢氮含 量控制在15ppm以内，采用本方法后可以稳定控制在15ppm以内。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种通过转炉冶炼来控制出钢氮含量，使最终 钢液中氮含量稳定控制在15ppm以下的方法。

本发明一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中该方法包括：

a、转炉冶炼控制铁水比，其中铁水比＞0.9；

b、在吹炼后期，采用低枪位操作：以转炉吹氧量为基准，在吹氧量达到总氧量的70 ～80％时，降低氧枪枪位，直至出钢；

c、出钢至2/3时加入白云石，同时加入白灰，在钢液面形成一层顶渣，渣层厚度＜ 60mm；

d、出钢结束后加入顶渣改质剂；

e、维护出钢口，保证出钢钢流圆整不发散。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方 法，其中a步骤优选为0.9＜铁水比＜1。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中b步骤中降低氧枪枪位至底 部以上1～1.4m。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中半钢冶炼过程中，为了避免 N₂等其他气体进入氧气中，影响最终半钢性能，吹氧用的氧气纯度＞99.7％。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中c步骤中加入白云石的同时， 按照4～6kg/t钢，加入精炼用小粒白灰，所述小粒白灰的粒度≤50mm。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方 法，其中5mm＜粒度≤50mm的小粒白灰占全部小粒白灰的95wt％以上；粒度≤5mm的小粒白 灰不大于全部小粒白灰的5wt％。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中d步骤中顶渣改质剂主要成 分为MgO≥56.83％，C≥10％，水分≤2.53％。

进一步的，上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中d步骤中顶渣改质 剂的加入量为1～4kg/t钢。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方 法，其中d步骤中顶渣改质剂的加入量为2～3kg/t钢。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中转炉停吹后钢液中氮含量＜ 15ppm。

本发明一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，通过转炉冶炼来控制出钢氮含量， 使得出钢氮含量控制在15ppm以内，可以满足对氮含量要求较高的钢种的需要，而采用传统 冶炼方法转炉终点钢水氮含量能控制在30ppm以内，且波动大。本发明方法具有良好的应用 前景和推广价值，可以为企业创造500万/年以上的收益。

具体实施方式

本发明一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中该方法包括：

a、转炉冶炼控制铁水比，减少加入废钢过程增氮量，使铁水比＞0.9；

b、在吹炼后期，采用低枪位操作：以转炉吹氧量为基准，在顶吹吹氧量达到总氧量 的70～80％时，降低氧枪枪位减少增氮，避免补吹，直至出钢；

c、出钢至2/3时加入白云石，同时加入白灰，在钢液面形成一层顶渣，有效地隔绝 了空气，而且保证了钢水有一定的氧含量，防止吸氮，渣层厚度＜60mm；

d、出钢结束后加入顶渣改质剂，是为了调渣，防止吸氮；

e、维护出钢口，保持好出钢口状态，保证出钢钢流圆整不发散，减少钢水与空气接 触面。

进一步的，上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中铁水比无上限，但 是为了消耗废钢和经济效益考虑，a步骤优选为0.9＜铁水比＜1，。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中b步骤中降低氧枪枪位至底 部以上1～1.4m。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中半钢冶炼过程中，为了避免 N₂等其他气体进入氧气中，影响最终半钢性能，吹氧用的氧气纯度＞99.7％。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中c步骤中加入白云石的同时， 按照4～6kg/t钢，加入精炼用小粒白灰，所述小粒白灰的粒度≤50mm。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方 法，其中5mm＜粒度≤50mm的小粒白灰占全部小粒白灰的95wt％以上；粒度≤5mm的小粒白 灰不大于全部小粒白灰的5wt％。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中d步骤中顶渣改质剂主要成 分为MgO≥56.83％，C≥10％，水分≤2.53％。

进一步的，上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中d步骤中顶渣改质 剂的加入量为1～4kg/t钢。

进一步的，作为更优选的技术方案，上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方 法，其中d步骤中顶渣改质剂的加入量为2～3kg/t钢。

上述所述一种降低转炉半钢炼钢氮含量的方法，其中转炉停吹后钢液中氮含量＜ 15ppm。

下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限 制在所述的实施例范围之中。

实施例1

某厂200t转炉采用半钢炼钢，转炉冶炼控制铁水比，铁水比0.9，在转炉吹炼后期 加入铁矿石，氧气纯度，质量分数大于99.7％；在吹炼后期，采用低枪位操作：以转炉吹氧量 为基准，在吹氧量达到总氧量的75％时，降低氧枪枪位至1～1.4m，避免补吹出钢；出钢至2/ 3时投入白云石，同时加入1000kg的精炼用小粒白灰，在钢液面形成一层顶渣，渣层厚度小 于60mm，有效地隔绝了空气，而且保证了钢水有一定的氧含量，防止吸氮，出钢结束后加入 400kg顶渣改质剂；对转炉出钢口要勤维护，保持好出钢口状态，保证出钢钢流圆整不发散； 在采用这些措施后，转炉停吹氮可控制在15ppm以内。

实施例2

某厂200t转炉采用半钢炼钢，转炉冶炼控制铁水比，铁水比0.91，在转炉吹炼后期 加入铁矿石，氧气纯度，质量分数大于99.8％；在吹炼后期，采用低枪位操作：以转炉吹氧量 为基准，在吹氧量达到总氧量的75％时，降低氧枪枪位至1～1.35m，避免补吹出钢；出钢至 2/3时投入白云石，同时加入1010kg的精炼用小粒白灰，在钢液面形成一层顶渣，渣层厚度 小于60mm，有效地隔绝了空气，而且保证了钢水有一定的氧含量，防止吸氮，出钢结束后加 入410kg顶渣改质剂；对转炉出钢口要勤维护，保持好出钢口状态，保证出钢钢流圆整不发 散；在采用这些措施后，转炉停吹氮可控制在15ppm以内。

实施例3

转炉冶炼控制铁水比，铁水比0.95，在转炉吹炼后期加入铁矿石，氧气纯度，质量 分数大于99.9％；在吹炼后期，采用低枪位操作：以转炉吹氧量为基准，在吹氧量达到总氧 量的75％时，降低氧枪枪位至1～1.36m，避免补吹出钢；出钢至2/3时投入白云石，同时加入 1020kg的精炼用小粒白灰，在钢液面形成一层顶渣，渣层厚度小于60mm，有效地隔绝了空 气，而且保证了钢水有一定的氧含量，防止吸氮，出钢结束后加入420kg顶渣改质剂；对转炉 出钢口要勤维护，保持好出钢口状态，保证出钢钢流圆整不发散；在采用这些措施后，转炉 停吹氮可控制在15ppm以内。

综上所述，采用此方法后可以降低转炉出钢氮含量。