一种RH真空处理过程中的脱氢增氮控制方法

摘要

本发明公开了一种RH真空处理过程中的脱氢增氮控制方法，包括以下步骤：在LF精炼将钢水合金成分调整至目标值后，在通过底吹N2或者喂入氮化硅丝线的方式将氮含量提高至150~250ppm之间；钢包到RH工位进行真空脱气，使用N2作为提升气体，使真空室的真空度维持在2进行填充真空室，将真空室的真空度稳定控制在10~30kpa之间，并提高N2流量，使钢液中的氮含量增加到400~600ppm。由本发明的方法可知，通过真空处理前期的钢水增氮先一步提高钢水氮含量，钢水经过RH真空处理时，在可以脱去钢水氢含量的同时，还可以有效保留钢液中的氮含量，减少后续钢液增氮的时间和难度。

说明书

技术领域

本发明涉及一种RH真空处理过程中脱氢增氮生产的领域，具体涉及一种RH真空处理过程中的脱氢增氮控制方法。

背景技术

氮在钢中的有益作用逐渐被发掘和运用，在冶炼一些特殊用途的钢种时，成分设计时通过增加一定的氮含量，氮与钢中的其他元素交互作用时能赋予钢许多优异的性能。如与一些合金元素化合形成非常稳定的氮化物，在晶界内弥散分布起沉淀强化作达到提高钢的强度、韧性好，提高蠕变和持久强度、耐腐蚀性好。

目前诸多特殊钢厂对于钢水控制200ppm左右氮时主要采取喂入氮化硅、氮化锰、氮化铬等丝线方法。但对于钢水要求氮含量控制在400~700ppm时，采用喂氮化丝线时喂入量大而不稳定，钢液增氮困难，且钢中的Si、Mn成分收得率不稳定，容易造成出格或者二次微调整，使得生产节奏难以控制。尤其在RH破空后喂入大量丝线后容易引起钢水的二次污染而严重影响钢水纯净度。通过LF~RH工艺调整可以在保证钢水纯净度的同时实现钢水脱氢增多。

发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的不足，提供一种RH真空处理过程中的脱氢增氮控制方法，通过真空处理前期的钢水增氮先一步提高钢水氮含量，钢水经过RH真空处理时，在可以脱去钢水氢含量的同时，还可以有效保留钢液中的氮含量，减少后续钢液增氮的时间和难度；在保证脱除钢水中的氢含量后使用真空处理过程钢水增氮，使钢水的氮含量可以稳定达到400~600ppm；避免RH破空后需喂入大量丝线，解决喂丝线带来的不稳定，无法准确控制钢水氮、硅、锰含量问题，同时还可以避免钢水的二次污染，且有效保证钢水温度而利于生产节奏控制。使用代替Ar和氮化硅丝线后，可以实现降低生产成本。

本发明所采取的技术方案是：

一种RH真空处理过程中的脱氢增氮控制方法，包括以下步骤：

1）在 LF精炼中期将钢水合金中除氮以外的其余成分调整至目标值后，在通过底吹N₂或者喂入氮化硅丝线的方式将钢水中的氮含量提高至150~250ppm之间；

2）钢包到RH工位进行真空脱气处理后，并使用无水的N₂作为提升气体，使真空室的真空度维持在<100pa的条件下；

3）在真空度<100pa条件下保持10~20min后，关闭部分真空泵组，并使用提升气体N₂进行填充真空室，将真空室的真空度稳定控制在10~30kpa之间，并提高N₂流量，使钢液中的氮含量增加到400~600ppm，随后破空进行其它冶炼步骤处理。

本发明进一步改进方案是，所述步骤1）中，当通过底吹N₂的方式将钢水中的氮含量进行提高的时候，在LF精炼中后期通过切换Ar/N₂气体进行底吹，向钢包液中通15~35min的N₂，N_{>的流量控制在小于6m³/h的范围内。}

本发明更进一步改进方案是，所述步骤1）中，当通过喂入氮化硅丝线的方式将钢水中的氮含量进行提高的时候，在LF精炼末期以1.5~5m/s的喂入速度喂入氮化硅丝线，喂入氮化硅丝线的长度在400~700m的范围内。

本发明更进一步改进方案是，所述氮化硅丝线的氮含量在30~40%的范围内。

本发明更进一步改进方案是，通过喂丝机将氮化硅丝线喂入炉内的时候，氮化硅丝线进入钢液时，与渣面的角度控制在80~90度的范围内。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤2）中，所述无水的N₂为纯度99.9%。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤2）中，提升气体的流量控制在<55m³/h的范围内。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤3）中，关闭1~4组真空泵组。

本发明更进一步改进方案是，所述步骤3）中，所述提升气体的流量控制在60~85m³/h的范围内。

本发明的有益效果在于：

第一、本发明的一种RH真空处理过程中的脱氢增氮控制方法，通过真空处理前期的钢水增氮先一步提高钢水氮含量，钢水经过RH真空处理时，在可以脱去钢水氢含量的同时，还可以有效保留钢液中的氮含量，减少后续钢液增氮的时间和难度。

第二、本发明的一种RH真空处理过程中的脱氢增氮控制方法，在保证脱除钢水中的氢含量后使用真空处理过程钢水增氮，使钢水的氮含量可以稳定达到400~600ppm。

第三、本发明的一种RH真空处理过程中的脱氢增氮控制方法，避免RH破空后需喂入大量丝线，解决喂丝线带来的不稳定，无法准确控制钢水氮、硅、锰含量问题，同时还可以避免钢水的二次污染，且有效保证钢水温度而利于生产节奏控制。使用代替Ar和氮化硅丝线后，可以实现降低生产成本。

具体实施方式

本发明专利提供了一种可以使钢液有效增氮在400~600ppm，且不造成钢水二次污染和生产节奏的技术方法。

下面通过具体实施方式对本发明技术方案做详细说明。

在江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司炼钢车间对38MnSiVS4、P91等钢种上进行工业生产，具体方案过程如下：

实例1

1）LF精炼工序进行38MnSiVS冶炼时，精炼中期将钢水合金除氮以外的元素成分调整至目标值后，精炼中后期通过底吹Ar/N₂气体切换,开始向钢包液中通N₂15~35min，N₂流量控制在<6m³/h；

2）钢包到RH工位后进行真空脱气处理，使用纯度为99.9%无水的N₂作为提升气体，提升气体流量控制在<55m³/h，开全组真空泵将RH真空度缓慢降至<100pa，并在此真空度下保持10~20min；

3）在真空度<100pa条件下保持10~20min后，选择性的关闭真空泵组（由原始泵组关闭1~4组），真空室使用N₂进行填充，通过调节开关泵组将真空室真空度稳定控制在10~30kpa之间，同时将提升气体流量由原来<55m³/h逐步提升到60~85m³/h；在此工作条件下有效保持15~35min；随后破空进行其它冶炼步骤处理。

具体生产过程脱氢增氮数据如表1所示：

表1 各时间段钢水氮、氢含量/ppm

实例2

1）LF精炼工序进行38MnSiVS冶炼时，精炼中期将钢水合金除氮元素以外的成分调整至目标值后，在精炼末期对渣面进行特殊处理后，通过喂丝机将氮含量在30~40%氮化硅丝线一定的垂直度——丝线进入钢液时与渣面的角度，其角度控制在80~90度的范围内，并以喂入速度1.5~5m/s的速度每炉喂入400~700m；

2）钢包到RH工位后进行真空脱气处理，使用纯度为99.9%无水的N₂作为提升气体，提升气体流量控制在<55m³/h。开全组真空泵将RH真空度缓慢降至<100pa，并在此真空度下保持10~20min；

3）在真空度<100pa条件下保持10~20min后，选择性的关闭真空泵组（由原始泵组关闭1~4组），真空室使用N₂进行填充，通过调节开关泵组将真空室真空度稳定控制在10~30kpa之间，同时将提升气体流量由原来<55m³/h逐步提升到60~85m³/h，在此工作条件下有效保持15~35min，随后破空进行其它冶炼步骤处理。

具体生产过程脱氢增氮数据如表2所示：

表2 各时间段钢水氮、氢含量/ppm

实例3

1）LF精炼工序进行P91冶炼时，精炼中期将钢水合金元素成分调整至目标值后，精炼中后期通过底吹Ar/N₂气体切换,开始向钢包液中通N₂15~35min，N₂流量控制在<6m³/h；

2）钢包到RH工位后进行真空脱气处理，使用纯度为99.9%无水的N₂作为提升气体，提升气体流量控制在<55m³/h，开全组真空泵将RH真空度缓慢降至<100pa，并在此真空度下保持10~20min；

3）在真空度<100pa条件下保持10~20min后，选择性的关闭真空泵组（由原始泵组关闭1~4组），真空室使用N₂进行填充，通过调节开关泵组将真空室真空度稳定控制在10~30kpa之间，同时将提升气体流量由原来<55m³/h逐步提升到60~85m³/h；此工作条件下有效保持15~35min；随后破空进行其它冶炼步骤处理。

具体生产过程脱氢增氮数据如表3所示：

表3 各时间段钢水氮、氢含量/ppm