一种取向电工钢氮含量的精确控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及炼钢技术领域，具体涉及一种取向电工钢氮含量的精确控制方法。
【背景技术】
[0002]冷轧取向电工钢含有3% (质量分数)左右的硅，其最易磁化的结晶方向〈100〉与轧制方向一致，这使得取向电工钢在轧制方向上的电磁性能良好，因此，取向电工钢是用于制造各种变压器铁芯的材料。为了达到控制产品的晶体结构沿{110}〈100〉方向排列，形成高斯织构，获得电磁性能优良的取向电工钢产品，要求取向电工钢冶炼过程中要精确控制钢液氮的含量和酸溶铝含量，使电工钢经过热轧、常化工序后在钢带中析出一定数量弥散分布的细小AlN颗粒，抑制一次晶粒长大，在高温退火过程中促使二次再结晶晶粒充分长大并且形成有利的高斯织构。因此，钢液氮的含量通常控制在70ppm?130ppm，过高或过低都会造成成品二次再结晶不完全，影响最终成品的电磁性能。目前，在RH炉精炼过程中，通过加入氮化合金或使用氩气、氮气切换增氮，也有全程氮气增氮，精确控制增氮存在不足，影响企业生产效率和制造成本。
[0003]现有取向电工钢氮含量控制技术中有以下几种:
[0004]国内外采用了加入氮化合金的增氮方法。
[0005]申请号201210099900.7公开了《一种高磁导度级取向电工钢带氮含量的控制方法》，该方法是在RH精炼炉全程增氮，分为两步，在5?35KPa真空度增氮，I?15KPa真空度稳氮，并且在实施例说明在RH精炼炉20KPa真空度增氮，1KPa真空度稳氮。
[0006]申请号201310603774.9公开了《一种晶粒取向电工钢RH精炼钢水增氮方法》，该方法是在RH炉增氮，分为两步，第一步使用氩气作为提升气体，第二步使用氮气作为提升气体，在1000?2000Pa真空度对钢液进行增氮。
[0007]以上几种取向电工钢氮含量控制技术存在以下不足:
[0008]1、加入氮化合金方法的缺点是氮化合金的氮回收率不稳定，氮含量不能精确稳定控制，此外，生产成本高。
[0009]2、按201210099900.7的方法，实际真空度数值控制偏上限，钢水循环速度减慢，
不能精确控制氮含量，精炼周期长，生产效率低。
[0010]3、按201310603774.9的方法，在1000?2000Pa这种真空度下增氮速度慢，不能精确控制氮含量，精炼周期长，生产效率低。
【发明内容】
[0011]鉴于现有取向电工钢氮含量控制技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种取向电工钢氮含量的精确控制方法，提高企业生产效度，降低制造成本。
[0012]一种取向电工钢氮含量的精确控制方法，其特征在于，具体包括以下步骤:
[0013](I)转炉全程底吹氮气，对钢水进行吹氮处理，出钢过程脱氧、初步合金化；
[0014](2)钢水到RH站后，初始使用氩气作为提升气体，氩气压力1.0?1.5MPa，循环流量150?240Nm3/h，在< 67Pa的极限真空下精炼5分钟，使钢水成分均匀，测温、取样，分析钢水氮和其他元素含量；
[0015](3)5分钟后，提升气体由氩气切换为氮气，氮气压力1.1?1.6MPa，循环流量200?280Nm3/h，RH炉的真空度调整为3?5KPa，增氮速度1.4?2.0ppm/min，进行第一次增氮，同时加入合金对钢水成分进行调整，增氮时间20?22分钟；
[0016](4)第一次增氮后，RH炉继续精炼，提升气体由氮气切换为氩气，RH炉的真空度调整为2?3KPa，5分钟后取样分析氮及其他元素含量，计算第一次增氮速度，同时加入合金对钢水除氮以外的元素进行微调达到设计要求，此阶段处理13?15分钟；
[0017](5) RH炉继续精炼，提升气体由氩气切换为氮气，RH炉的真空度调整为3?5KPa，根据第一次增氮后钢水氮含量与目标值差距，按第一次增氮工况进行第二次增氮，并根据增氮速度确定增氮时间；
[0018](6)第二次增氮结束后，在RH炉破空前3?5分钟提升气体由氮气切换为氩气；
[0019](7) RH炉破空后取样分析钢水氮及其他元素含量。
[0020]本发明的总体思路是转炉冶炼时使用氮气底吹使钢水保持一定量的氮含量，为后续精确控制增氮打下基础，通过合理切换提升气体，控制RH炉的循环气体流量，选择与连铸时间相匹配的真空度，并且计算第一次增氮工况下的增氮速度，实现第二次增氮准确并稳定地控制钢液的氮含量。
[0021]本发明与现有技术相比，具有以下优点:
[0022]1、在转炉冶炼时采用氮气底吹，可以提高钢水的氮含量，使RH炉精炼时增氮快速稳定。
[0023]2、RH炉精炼提升气体使用氮、氩气相互切换，通过两次增氮，能够精确控制钢液氮的含量，满足钢坯经过热轧、常化后在钢带中析出一定数量的弥散分布的细小AlN颗粒，抑制一次退火过程中晶粒长大，保持晶粒中有较高的能量，在高温退火过程中促进晶粒长大并形成有利的高斯织构。
[0024]3、采用转炉冶炼、RH炉精炼，过程简单、操作方便，选择与连铸时间相匹配的真空度，并且计算第一次增氮工况下的增氮速度，实现第二次增氮准确并稳定地控制钢液的氮含量，生产效率高，制造成本低。
【附图说明】
[0025]图1为RH炉在氮气流量230Nm3/h的条件下增氮速度与真空度关系图。
[0026]图2为本发明在RH阶段精确控制增氮过程示意图。
【具体实施方式】
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[0027]以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0028]固定提升气体氮的循环流量，发现增氮速度与RH炉的真空度有密切关系。经过研宄试验，在氮气流量230Nm3/h的条件下，真空度I?6KPa下的增氮速度见图1。从图1可以看出，在真空度3KPa以下，增氮速度缓慢，精炼周期长，难以满足与连铸工序匹配的要求；在真空度5KPa以上，虽然增氮速度快，所需增氮时间短，但是钢水循环速度减慢，精炼时间要延长；3?5KPa真空度下增氮速度合理，在精炼过程氮含量能得到准确控制。根据炼钢和连铸的节奏，选择真空度为3?5KPa增氮效果最佳。
[0029]一种取向电工钢氮含量的精确控制方法，具体包括以下步骤:
[0030](I)转炉全程底吹氮气，对钢水进行吹氮处理，出钢过程脱氧、初步合金化；
[0031](2)钢水到RH站后，初始使用氩气作为提升气体，氩气压力1.0?1.5MPa，循环流量150?240Nm3/h，在< 67Pa的极限真空下精炼5分钟，使钢水成分均匀，测温、取样，分析钢水氮和其他元素含量；
[0032](3)5分钟后，提升气体由氩气切换为氮气，氮气压力1.1?1.6MPa，循环流量200?280Nm3/h，RH炉的真空度调整为3?5KPa，增氮速度1.4?2.0ppm/min，进行第一次增氮，同时加入合金对钢水成分进行调整，增氮时间20?22分钟；
[0033](4)第一次增氮后，RH炉继续精炼，提升气体由氮气切换为氩气，RH炉的真空度调整为2?3KPa，5分钟后取样分析氮及其他元素含量，计算第一次增氮速度，同时加入合金对钢水除氮以外的元素进行微调达到设计要求，此阶段处理13?15分钟；
[0034](5) RH炉继续精炼，提升气体由氩气切换为氮气，RH炉的真空度调整为3?5KPa，根据第一次增氮后钢水氮含量与目标值差距，按第一次增氮工况进行第二次增氮，并根据增氮速度确定增氮时间；
[0035](6)第二次增氮结束后，在RH炉破空前3?5分钟提升气体由氮气切换为氩气；
[0036](7) RH炉破空后取样分析钢水氮及其他元素含量。
[0037]下列实施例中是采用“铁水预处理一210吨转炉冶炼一RH精炼一连铸”工艺，按照本发明的精确控制增氮方法生产取向电工钢。
[0038]实施例1:
[0039]本实施例取向电工钢的成分设计为:C:0.032?0.048% ；S1:3.00?3.20 % ;Mn:0.20 ?0.25%;P:0 ?0.015%；S:0.0065 ?0.010%；Cu:0.30 ?0.50%；Als:0.015 ?0.020% ；N:0.0080 ?0.0090%,目标值 0.0085% ；Sn:0.040 ?0.060%，其余为铁及不可避免的残余元素。钢水在RH阶段精确控制增氮过程见图2。
[0040](I)转炉炼钢工艺:
[0041]采用210吨顶底复吹氧气转炉进行冶炼。底吹采用全程底吹氮气模式，出钢过程按照正常工艺脱氧、初步合金化。
[0042](2) RH精炼工艺:
[0043]a)钢水到站后，初始使用氩气作为提升气体，氩气压力1.2MPa，循环流量170Nm3/h，抽真空至小于67Pa的极限真空状态下循环5分钟。测量温度，取样分析钢水化学成分为:C:0.035% ；S1:2.89% ；Mn:0.06% ；P:0.011% ；S:0.0054% ；Cu:0.45% ；Als:0.0027% ；N:0.0028% ；Sn:0.012%，其余为铁及不可避免的残余元素。
[0044]b) RH炉真空精炼到5分钟时，提升气体切换为氮气，氮气压力1.2MPa，调节循环流量为230Nm3/h，调节真空度为5KPa，加入合金对钢水成分进行调整，循环20分钟后结束第一次增氮。
[0045]c)RH炉真空精炼到25分钟时，提升气体切换为氩气，氩气压力1.2MPa，循环流量170Nm3/h，真空度调节为3KPa，此状态下精