本发明属于冶金技术领域，具体涉及一种高强微合金钢多段组合控氮方法。
背景技术：
氮在钢中的作用既有有利的一面又有有害的一面，如氮在不锈钢中可以代替部分合金，氮在与含钒钢中可以起到细化晶粒的作用提高材料的强度，氮成为有益元素；氮在低碳钢中可引起材料的冷脆，氮在一般钢材中会造成材料的时效性，使钢材的硬度、强度提高，但塑性和韧性降低，特别是在形变时效的情况下，塑性和韧性降低显著。因此对低合金钢来说，时效现象是有害的。
另一方面由于氮与钢中微合金元素结合造成连铸坯开裂，因此高强微合金钢生产时要求严格控制氮含量。
因此，本行业内亟需开发一种高强微合金钢生产过程中氮含量的有效控制方法。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强微合金钢多段组合控氮方法。通过多工序联合控氮，最终实现高强微合金钢低氮钢的生产。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是，一种高强微合金钢多段组合控氮方法，所述方法步骤为：转炉提钒、转炉冶炼、LF精炼以及板坯连铸保护浇注工序，所述微合金钢成品钢中N≤0.005%。
本发明所述转炉提钒工序，得到的半钢温度为1360-1400℃，半钢中P≤0.080%、S≤0.020%、C≥3.5%。
本发明所述转炉冶炼工序，半钢冶炼结束钢水中C：0.03-0.06%、P≤0.012%、S≤0.020%，钢水温度为1650-1690℃。
本发明所述转炉冶炼工序，承接钢水前2min底吹氩气置换钢包为无氧环境，钢包红热清洁，钢包内衬温度≥600℃。
本发明所述转炉冶炼工序，出钢1/5时加入预融型精炼渣1.0-2.5kg/t，优质小粒石灰0.5-2kg/t；所述优质小粒石灰的CaO含量≥88%，粒度为10-30mm。利用钢水的高温条件及动力学条件进行造渣操作，在钢液表面形成一定厚度的渣层，起到隔绝空气的作用。
本发明所述转炉冶炼工序，出钢1/4时加入合金料，出钢3/4时合金料加入完毕。
本发明所述转炉冶炼工序，先加入脱氧能力弱的合金料，后加入脱氧能力强的合金料，避免钢包内发生强烈的脱氧反应造成钢水与空气接触增氮的发生，加入量为目标成分的85-90%。
本发明所述转炉冶炼工序，出钢结束，向钢包中吹氩搅动2-5min，调整钢水O≤0.002%。
本发明所述LF精炼工序，电加热时间8-15min，电石加入量为1.0-1.5kg/t，精炼加热过程分批加入电石使炉渣形成良好的泡沫渣，覆盖在钢水表面形成保护层，隔绝空气与钢水的直接接触。
本发明所述板坯连铸保护浇注工序，开浇前5分钟向中包吹氩气置换气体；当钢水在中间包液面高度没过钢包长水口时开始向中间包内加入预融型中间包覆盖剂0.5-0.8kg/t，此时停止向中间包吹氩操作。
本发明设计思路及关键控制点如下：1、转炉冶炼半钢成分温度、成分控制要求；2、终点控制成分、温度控制要求；3、所用钢包温度及洁净度的要求；4、钢包使用前2分钟进行氩气置换，同时利用出钢良好的动力学搅拌条件将加入的精炼渣和优质小粒石灰熔化覆盖在钢水表面隔绝钢水与空气的接触；5、出钢过程采用先加合金化在脱氧的顺序进行操作；6、控制钢水精炼过程升温时间，并在精炼处理前期分批加入电石；7、连铸浇注前采用中间包吹氩进行氩气置换，及浇注过程保持中间包恒液面浇注，钢水液面采预融型中间包覆盖剂进行隔绝空气。通过以上多工序联合控制最终获得微合金钢成品钢中氮含量重量百分比 ≤0.005%。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：1、承接钢水前2min底吹氩气置换钢包为无氧环境，出钢1/5时加入预融型精炼渣1.0-2.5kg/t，优质小粒石灰0.5-2kg/t，利用钢水的高温条件及动力学条件进行造渣操作，在钢液表面形成一定厚度的渣层，起到隔绝空气的作用。2、出钢1/4时加入合金料，出钢3/4时合金料加入完毕，采用先加入脱氧能力弱的合金料，后加入脱氧能力强的合金料，避免钢包内发生强烈的脱氧反应造成钢水与空气接触增氮的发生。3、出钢结束后将钢包车开入吹氩操作站吹氩搅动2min，调整钢水O：≤0.002%。LF精炼控制电加热时间，精炼加热过程分批加入电石使炉渣形成良好的泡沫渣，覆盖在钢水表面形成保护层，隔绝空气与钢水的直接接触。通过以上多工序联合控制最终获得微合金钢成品钢中氮含量为≤0.005%。本发明成本低，易于实现工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
采用本发明生产高强汽车用钢有C700L、C750L、S700MC等高强微合金钢，现已累计生产610炉次共计达到10万吨，生产过程中控氮均达到指标。
实施例1
生产C700L高强微合金汽车用钢，16308199炉次，提钒后半钢成分为C： 3.97%，P：0.072%，S：0.017%，温度为1385℃；半钢入转炉冶炼，冶炼终点C：0.04%，P：0.009%，S：0.019%，温度为1685℃，使用680℃周转钢包出钢，出钢前吹氩2min，出钢1/5时加入预融型精炼渣2kg/t，加入优质小粒石灰1.2kg/t，出钢1/4时加入铌铁、钒铁、低碳锰铁、台铝合金料，出钢3/4时加入完毕，加入顺序为先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的合金料，加入量为目标成分的88%。出钢结束后在吹氩站吹氩搅拌2min，定氧结果为8ppm，取样分析，测定氮含量为0.0027%，出站去LF精炼调整温度及成分，造渣过程分批加入电石共计1.2kg/t，加入优质石灰造渣，精炼累计加热时间为8min，精炼过程埋弧良好，调整成分温度达到目标值后出站去连铸，出站检验氮含量为0.003%，连铸开浇前5min向中包吹氩气进行气体置换，开浇后钢液面没过钢包长水口后加入预融型中间包覆盖剂加入量为0.6kg/t，中包开浇后控制拉速为1.1m/min进行浇注，经以上步骤控制最终成品检验氮含量为0.0032%。
实施例2
生产C700L高强微合金汽车用钢，16101786炉次，提钒后半钢成分为C： 4.07%，P：0.053%，S：0.015%，温度为1389℃；半钢入转炉冶炼，冶炼终点C：0.04%，P：0.007%，S：0.016%，温度为1675℃，使用640℃周转钢包出钢，出钢前吹氩2分钟，出钢1/5时加入预融型精炼渣2kg/t，加入优质小粒石灰1.2kg/t，出钢1/4时加入铌铁、钒铁、低碳锰铁、台铝合金料，出钢3/4时加入完毕，加入顺序为先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的合金料，加入量为目标成分的85%。出钢结束后在吹氩站吹氩搅拌2min，定氧结果为4ppm，取样分析，测定氮含量为0.0032%，出站去LF精炼调整温度及成分，造渣过程分批加入电石共计1.5kg/t，加入优质石灰造渣，精炼累计加热时间为10min，精炼过程埋弧良好，调整成分温度达到目标值后出站去连铸，出站检验氮含量为0.0035%，连铸开浇前5min向中包吹氩气进行气体置换，开浇后钢液面没过钢包长水口后加入预融型中间包覆盖剂加入量为0.6kg/t，中包开浇后控制拉速为1.1m/min进行浇注，经以上步骤控制最终成品氮含量检验氮含量为0.0037%。
实施例3
生产C750L高强微合金汽车用钢，16306970炉次，提钒后半钢成分为C： 4.2%，P：0.058%，S：0.019%，温度为1379℃；半钢入转炉冶炼，冶炼终点C：0.05%，P：0.010%，S：0.019%，温度为1679℃，使用660℃周转钢包出钢，出钢前吹氩2min，出钢1/5时加入预融型精炼渣2kg/t，加入优质小粒石灰1.5kg/t，出钢1/4时加入铌铁、钒铁、低碳锰铁、台铝合金料，出钢3/4时加入完毕，加入顺序为先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的合金料，加入量为目标成分的86%。出钢结束后在吹氩站吹氩搅拌2min，定氧结果为13ppm，取样分析，测定氮含量为0.0024%，出站去LF精炼调整温度及成分，造渣过程分批加入电石共计1.2kg/t，加入优质石灰造渣，精炼累计加热时间为10min，精炼过程埋弧良好，调整成分温度达到目标值后出站去连铸，出站检验氮含量为0.003%，连铸开浇前5min向中包吹氩气进行气体置换，开浇后钢液面没过钢包长水口后加入预融型中间包覆盖剂加入量为0.5kg/t，中包开浇后控制拉速为1.05m/min进行浇注，经以上步骤控制最终成品氮含量检验氮含量为0.0034%。
实施例4
生产C750L高强微合金汽车用钢，16206338炉次，提钒后半钢成分为C： 4.13%，P：0.062%，S：0.013%，温度为1395℃；半钢入转炉冶炼，冶炼终点C：0.04%，P：0.009%，S：0.017%，温度为1665℃，使用630℃周转钢包出钢，出钢前吹氩2min，出钢1/5时加入预融型精炼渣2kg/t，加入优质小粒石灰1.5kg/t，出钢1/4时加入铌铁、钒铁、低碳锰铁、台铝合金料，出钢3/4时加入完毕，加入顺序为先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的合金料，加入量为目标成分的89%。出钢结束后在吹氩站吹氩搅拌2min，定氧结果为12ppm，取样分析，测定氮含量为0.0035%，出站去LF精炼调整温度及成分，造渣过程分批加入电石共计1.0kg/t，加入优质石灰造渣，精炼累计加热时间为12min，精炼过程埋弧良好，调整成分温度达到目标值后出站去连铸，出站检验氮含量为0.0038%，连铸开浇前5min向中包吹氩气进行气体置换，开浇后钢液面没过钢包长水口后加入预融型中间包覆盖剂加入量为0.5kg/t，中包开浇后控制拉速为1.1m/min进行浇注，经以上步骤控制最终成品氮含量检验氮含量为0.0038%。
实施例5
生产S700MC高强微合金汽车用钢，16206862炉次，提钒后半钢成分为C： 3.89%，P：0.065%，S：0.012%，温度为1397℃；半钢入转炉冶炼，冶炼终点C：0.03%，P：0.011%，S：0.019%，温度为1690℃，使用720℃周转钢包出钢，出钢前吹氩2min，出钢1/5时加入预融型精炼渣2kg/t，加入优质小粒石灰1.2kg/t，出钢1/4时加入铌铁、钒铁、低碳锰铁、台铝合金料，出钢3/4时加入完毕，加入顺序为先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的合金料，加入量为目标成分的88%。出钢结束后在吹氩站吹氩搅拌2min，定氧结果为16ppm，取样分析，测定氮含量为0.0036%，出站去LF精炼调整温度及成分，造渣过程分批加入电石共计1.2kg/t，加入优质石灰造渣，精炼累计加热时间为9min，精炼过程埋弧良好，调整成分温度达到目标值后出站去连铸，出站检验氮含量为0.0038%，连铸开浇前5min向中包吹氩气进行气体置换，开浇后钢液面没过钢包长水口后加入预融型中间包覆盖剂加入量为0.7kg/t，中包开浇后控制拉速为1.05m/min进行浇注，经以上步骤控制最终成品氮含量检验氮含量为0.0043%。
实施例6
生产CGLC780高强微合金汽车用钢，16306777炉次，提钒后半钢成分为C： 3.77%，P：0.064%，S：0.017%，温度为1382℃；半钢入转炉冶炼，冶炼终点C：0.04%，P：0.012%，S：0.019%，温度为1673℃，使用660℃周转钢包出钢，出钢前吹氩2min，出钢1/5时加入预融型精炼渣2kg/t，加入优质小粒石灰1.5kg/t，出钢1/4时加入铌铁、钒铁、低碳锰铁、台铝合金料，出钢3/4时加入完毕，加入顺序为先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的合金料，加入量为目标成分的87%。出钢结束后在吹氩站吹氩搅拌2min，定氧结果为6ppm，取样分析，测定氮含量为0.0032%，出站去LF精炼调整温度及成分，造渣过程分批加入电石共计1.5kg/t，加入优质石灰造渣，精炼累计加热时间为12min，精炼过程埋弧良好，调整成分温度达到目标值后出站去连铸，出站检验氮含量为0.0038%，连铸开浇前5min向中包吹氩气进行气体置换，开浇后钢液面没过钢包长水口后加入预融型中间包覆盖剂加入量为0.8kg/t，中包开浇后控制拉速为1.0m/min进行浇注，经以上步骤控制最终成品氮含量检验氮含量为0.0038%。
实施例7
生产S700MC-TY高强微合金汽车用钢，16208195炉次，提钒后半钢成分为C：3.72%，P：0.066%，S：0.012%，温度为1386℃；半钢入转炉冶炼，冶炼终点C：0.03%，P：0.009%，S：0.017%，温度为1687℃，使用640℃周转钢包出钢，出钢前吹氩2min，出钢1/5时加入预融型精炼渣2kg/t，加入优质小粒石灰1.5kg/t，出钢1/4时加入铌铁、钒铁、低碳锰铁、台铝合金料，出钢3/4时加入完毕，加入顺序为先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的合金料，加入量为目标成分的86%。出钢结束后在吹氩站吹氩搅拌2min，定氧结果为7ppm，取样分析，测定氮含量为0.0034%，出站去LF精炼调整温度及成分，造渣过程分批加入电石共计1.5kg/t，加入优质石灰造渣，精炼累计加热时间为11min，精炼过程埋弧良好，调整成分温度达到目标值后出站去连铸，出站检验氮含量为0.0039%，连铸开浇前5min向中包吹氩气进行气体置换，开浇后钢液面没过钢包长水口后加入预融型中间包覆盖剂加入量为0.6kg/t，中包开浇后控制拉速为1.05m/min进行浇注，经以上步骤控制最终成品氮含量检验氮含量为0.0044%。
实施例8
生产CGLC780高强微合金汽车用钢，16306747炉次，提钒后半钢成分为C：3.50%，P：0.080%，S：0.020%，温度为1360℃；半钢入转炉冶炼，冶炼终点C：0.06%，P：0.012%，S：0.020%，温度为1650℃，使用600℃周转钢包出钢，出钢前吹氩2min，出钢1/5时加入预融型精炼渣2.5kg/t，加入优质小粒石灰2kg/t，出钢1/4时加入铌铁、钒铁、低碳锰铁、台铝合金料，出钢3/4时加入完毕，加入顺序为先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的合金料，加入量为目标成分的90%。出钢结束后在吹氩站吹氩搅拌3min，定氧结果为13ppm，取样分析，测定氮含量为0.0034%，出站去LF精炼调整温度及成分，造渣过程分批加入电石共计1.5kg/t，加入优质石灰造渣，精炼累计加热时间为9min，精炼过程埋弧良好，调整成分温度达到目标值后出站去连铸，出站检验氮含量为0.0039%，连铸开浇前5min向中包吹氩气进行气体置换，开浇后钢液面没过钢包长水口后加入预融型中间包覆盖剂加入量为0.8kg/t，中包开浇后控制拉速为1.35m/min进行浇注，经以上步骤控制最终成品氮含量检验氮含量为0.005%。
实施例9
生产S700MC高强微合金汽车用钢，16206853炉次，提钒后半钢成分为C： 3.55%，P：0.075%，S：0.020%，温度为1400℃；半钢入转炉冶炼，冶炼终点C：0.03%，P：0.011%，S：0.019%，温度为1690℃，使用620℃周转钢包出钢，出钢前吹氩2min，出钢1/5时加入预融型精炼渣1.0kg/t，加入优质小粒石灰0.5kg/t，出钢1/4时加入铌铁、钒铁、低碳锰铁、台铝合金料，出钢3/4时加入完毕，加入顺序为先加入脱氧能力弱的，后加入脱氧能力强的合金料，加入量为目标成分的85%。出钢结束后在吹氩站吹氩搅拌5min，定氧结果为11ppm，取样分析，测定氮含量为0.0032%，出站去LF精炼调整温度及成分，造渣过程分批加入电石共计1.0kg/t，加入优质石灰造渣，精炼累计加热时间为15min，精炼过程埋弧良好，调整成分温度达到目标值后出站去连铸，出站检验氮含量为0.0036%，连铸开浇前5min向中包吹氩气进行气体置换，开浇后钢液面没过钢包长水口后加入预融型中间包覆盖剂加入量为0.5kg/t，中包开浇后控制拉速为1.15m/min进行浇注，经以上步骤控制最终成品氮含量检验氮含量为0.0046%。
以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。