专利名称：：一种在精炼炉中增氮的方法
技术领域：
：本发明涉及一种在精炼炉中增氮的方法，具体讲是在VOD精炼炉还原结束或在VD精炼炉脱氢结束后，在真空下增氮的方法。
背景技术：
：氮作为合金化元素加入钢中能起稳定奥氏体、改善钢的力学性能和耐腐蚀性等作用。为此，部分不锈钢和碳钢要求钢中有一定的氮含量。现在VOD或VD精炼炉内增加钢中氮含量的方法是在VOD精炼炉还原结束或在VD精炼炉脱氢结束后，在大气下往钢液中加入氮化合金进行氮合金化。这种方法不足之处是一是氮化合金中的杂质会进入钢中给钢带来污染；二是增加吨钢生产成本；三是易造成钢水二次氧化，会降低钢水纯净度。
发明内容为了克服现有在精炼炉中增氮的方法的上述不足，本发明提供一种成本低的在精炼炉中增氮的方法。本发明的技术方案是在VOD或VD精炼炉中，根据不同钢种在精炼炉处理结束对氮含量的要求，在VOD精炼炉还原结束或在VD精炼炉脱氢结束后，钢液温度不低于该钢种液相线以上3(TC，底吹气体改为氮气，将真空度调至40kPa-60kPa、底吹压力大于O.5MPa、底吹总流量大于500L/min，往钢液中吹入一定量的氮气，用氮气在钢液中进行氮合金化，从而达到增氮的目的。本发明在VOD或VD精炼炉内、真空下增氮方法的步骤特征是(一)在VOD精炼炉还原结束或在VD精炼炉脱氢结束后，钢液温度不低于该钢种液相线温度以上3(TC,将真空度调到40kPa—60kPa，通过钢包的底吹装置，往钢液中吹入压力不小于O.5MPa、底吹总流量不小于500L/min的氮气。(二)用公式(1)和(2)计算增氮时间，确保钢液在精炼炉中处理结束后的氮含量。1、求出钢液需增氮量AN。针对每个钢种在VOD或VD精炼炉处理结束后要求钢液达到的目标氮含量，结合增氮前钢液中氮含量，用公式(1)求出钢液需增氮量AN。△N=[N]—[N]前(1)(1)式中AN—钢液需增氮量(%)—每个钢种在VOD或VD精炼炉处理结束后要求钢液达到的目标氮含量(%)[N]前一增氮前钢液中氮含量(%)2、计算出增氮时间。在增氮过程中钢液温降按y为l.2'C/min—2.(TC/min计算，一般按l.5'C/min计算，用公式(2)计算出增氮时间，但在确定增氮时间时要确保增氮后钢液温度不低于其液相线温度，以防止钢液凝固。△N=1.25XQXtX10-18—273)-L25+0.51gP-lgf(2)(2)式中厶N—钢液需增氮量(%)Q—底吹总流量(L/min)t一增氮时间(min)T—增氮前钢液的温度(X:)P_炉内真空度(10，3)y—增氮过程中钢液的温降("C/min)lgf=0.13[%C]-0.047[%Cr]+0.01[%Ni]-0.02[%Mn]+0.047[%Si]+0.011[%Co]-0.Oil[%Mo]-0.1[%V]一O.06[%Nb]-0.028[%A1]+0.045[%P]+0.007[%S]注[]括号内为增氮前钢液中各元素的质量分数。本发明在VOD或VD精炼炉内、真空下增氮方法的有益效果1、用廉价的氮气替代氮化锰或氮化铬等氮化合金进行氮合金化，可减少氮化合金中的杂质给钢带来的污染，可降低吨钢生产成本。2、在真空下进行氮合金化，可避免钢水二次氧化，提高钢水纯净度。3、在真空下通过钢包底吹向钢液中吹入氮气进行氮合金化，可将钢液中的氮含量增加到O.110%以上。具体实施例方式下面结合实施例详细说明在VOD精炼炉内、真空下增氮方法的具体实施方式，但本在精炼炉中增氮的方法的具体实施方式不局限于下述的实施例。实施例一本实施例是在90吨双工位V0D炉上进行的，所用钢包底部装有2个底吹供气装置，单底供气流量最大为600L/min，V0D最高真空度为67Pa。冶炼钢种0Crl8Ni9，液相线温度1460'C，钢种成品化学成分的质量百分配比见表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注在VOD精炼炉处理结束后要求钢液达到的目标氮含量为O.050%。到站钢水温度1630。C，钢包空间1350mm(炉渣液面到钢包上沿的距离)，渣厚40mm，钢水量84.3吨，钢水成分的质量百分配比为C0.245%Si0.13%Mn1.20%P0.015%S0.015%Cr18.15%Ni8.06%N0.1707%其余为Fe与不可避免的杂质。抽真空3min后开底吹，钢包底吹&，底吹总流量为600L/min，真空度为12kPa时降顶枪吹氧347m3，之后抽真空至67Pa，底吹总流量调到1000L/min沸腾脱碳13min，加石灰2.0吨，萤石O.6吨，硅铁O.65吨(硅铁中硅含量75%)，还原15min，测温、取样，温度为1553'C，钢水量84.6吨，钢水成分的质量百分配比为C0.053%Si0.41%Mn1.19%P0.015%S0.001%Crl8.16%Ni8.05%N0.0322%其余为Fe与不可避免的杂质。之后将真空度调到45kPa，通过钢包2个底吹装置，吹入压力0.63MPa、底吹总流量为1200L/min的氮气给钢水增氮，增氮6min后，测温、取样，温度为1545"C，钢水成分的质量百分配比为C0.051%Si0.40%Mn1.19%P0.015%S0.001%Crl8.15%Ni8.05%N0.0491%其余为Fe与不可避免的杂质。下面以本实施例为例说明计算增氮量与含氮量的过程。第一步求出钢液需增氮量AN。已知[N]=0.050%，[N]前二O.0322%。用公式AN二[N]—[N]前，求出钢液需增氮量AN^0.0178%。第二步计算出增氮时间。己知AN=0.0178%，Q=1200L/min，T=1553°C，P=45kPa=0.45X105Pa，y=1.5°C/min。Lgf=0.13[o/oC]-0.047[%Cr]+0.01[%Ni]_0.02[%Mn]+0.047[%Si]+0.011[%Co]-0.011[%Mo]-0.1[%V]一O.06[%Nb]—0.028[%A1]+0.045[%P]+0.007[%S]=0.13X0.053-0.047X18.16+0.01X8.05-0.02X1.19+0.047X0.41+0.011X0-0.011X0-0.1X0-0.06X0-0.028X0+0.045X0.015+0.007X0.001=-0.77用公式AN二L25XQXtX10—188/(T—y"273)-1.25+。.W艮P:0.0178=1.25X1200XtX10一188/(1553—Lw273)—1'25+0.5诚.45一(—0.77)通过解方程计算出增氮时间t二6min。实施例二本实施例是在90吨双工位VD上进行的，所用钢包底部装有2个底吹供气装置，单底供气流量最大为600L/min，VD最高真空度为67Pa。冶炼钢种S30432,液相线温度144(TC，钢种成品化学成分的质量百分配比见表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注在VD精炼炉处理结束后要求钢液达到的目标氮含量为O.110%。到站钢水温度1629。C，钢包空间1290mm(炉渣液面到钢包上沿的距离)，渣厚50mm，钢水量83.5吨，钢水成分的质量百分配比为C0.081%Si0.13%Mn0.82%P0.013%S0.016%Cr18.43%Ni9.02%Mo0.31%Co0.13%Cu3.01%Nb0.53%N0.1975%其余为Fe与不可避免的杂质。抽真空3min后开底吹，钢包底吹&，底吹总流量为600L/min，真空度为20kPa时加石灰1.2吨，萤石0.4吨，铝粒80公斤；抽真空至67Pa，底吹总流量调到1200L/min强搅拌脱氢16min，测温、取样，温度为1575T:，钢水成分的质量百分配比为CO.076%Si0.14%MnO.82%P0.013%S0.001%Cr18.42%Ni9.06%Mo0.31%Co0.13%Cu3.01%NbO.53%NO.0232%其余为Fe与不可避免的杂质。之后将真空度调到45kPa，通过钢包2个底吹装置，吹入压力0.65MPa、底吹总流量为1200L/min的氮气给钢水增氮，增氮26min后，测温、取样、定氢，温度为1530。C，钢水成分的质量百分配比为C0.073%Si0.15%Mn0.83%P0.013%S0.001%Cr18.43%Ni9.05%Mo0.31%Co0.13%Cu3.01%Nb0.53%N0.1126%H0.00012%其余为Fe与不可避免的杂质。实施例三本实施例是在90吨双工位VD上进行的，所用钢包底部装有2个底吹供气装置，单底供气流量最大为600L/min，VD最高真空度为67Pa。冶炼钢种T91，液相线温度1505X:，钢种成品化学成分的质量百分配比见表4:元素cSiPSCrMoNbVAlN标准0.080.200.30《《8.000.850.060.18《0.030-0.12-0.50-0.600.0200.010-9.50-1.05-0.10-0.250.015-0.070目标0.090.300.40《0.012《0.0038.300.950.080.200.0100.040注在VD精炼炉处理结束后要求钢液达到的目标氮含量为O.040%。到站钢水温度1663'C，钢包空间1260mra(炉渣液面到钢包上沿的距离)，渣厚50mm，钢水量84吨，钢水成分的质量百分配比为C0.109%Si0.30%MnO.43%P0.011%S0.002%Cr8.24%Ni0.06%Mo0.95%Al0.035%V0.20%Nb0.083%NO.075%其余为Fe与不可避免的杂质。抽真空3min后开底吹，钢包底吹N2，抽真空至67Pa，底吹总流量调到1200L/min强搅拌脱氢18min测温、取样，温度为1615"C，钢水成分的质量百分配比为CO.106%Si0.28%MnO.42%P0.011%S0.002%Cr8.23%Ni0.06%Mo0.95%Al0.016%V0.20%Nb0.0830/0N0.0183%其余为Fe与不可避免的杂质。之后将真空度调到45kPa，通过钢包2个底吹装置，吹入压力0.65MPa、底吹总流量为1200L/min的氮气给钢水增氮，增氮16min后，测温、取样、定氢，温度为1589"C，钢水成分的质量百分配比为CO.105%Si0.27%MnO.42%P0.011%SO.0015%Cr8.23%Ni0.06%Mo0.95%Al0.01%V0.20%Nb0.083%NO.0390%H0.0001%其余为Fe与不可避免的杂质。注在精炼炉中脱碳或脱氢后的钢液中的氮含量均会降低，为达到精炼炉处理结束后要求钢液的目标氮含量，必须在VOD精炼炉还原结束或在VD精炼炉脱氢结束后用氮气给钢液增氮。权利要求1、一种在精炼炉中增氮的方法，其步骤特征是(一)在VOD精炼炉还原结束或在VD精炼炉脱氢结束后，钢液温度不低于该钢种液相线温度以上30℃，将真空度调到40kPa-60kPa，通过钢包的底吹装置，往钢液中吹入压力不小于0.5MPa、底吹总流量不小于500L/min的氮气；(二)用公式(1)和(2)计算增氮时间，确保钢液在精炼炉中处理结束后的氮含量；a、求出钢液需增氮量ΔN针对每个钢种在VOD或VD精炼炉处理结束后要求钢液达到的目标氮含量，结合增氮前钢液中氮含量，用公式(1)求出钢液需增氮量ΔN；ΔN＝[N]-[N]前(1)(1)式中ΔN-钢液需增氮量(％)[N]-每个钢种在VOD或VD精炼炉处理结束后要求钢液达到的目标氮含量(％)[N]前-增氮前钢液中氮含量(％)b、计算出增氮时间。钢液在增氮过程中温降按y为1.2℃/min-2.0℃/min计算，用公式(2)计算出增氮时间，但在确定增氮时间时要确保增氮后钢液温度不低于其液相线温度，以防止钢液凝固；ΔN＝1.25×Q×t×10-188/(T-yt+273)-1.25+0.51gP-1gf(2)(2)式中ΔN-钢液需增氮量(％)Q-底吹总流量(L/min)t-增氮时间(min)T-增氮前钢液的温度(℃)P-炉内真空度(105Pa)y-增氮过程中钢水的温降(℃/min)1gf＝0.13[％C]-0.047[％Cr]+0.01[％Ni]-0.02[％Mn]+0.047[％Si]+0.011[％Co]-0.011[％Mo]-0.1[％V]-0.06[％Nb]-0.028[％Al]+0.045[％P]+0.007[％S]上式中[]括号内为增氮前钢液中各元素的质量分数。2、一种在精炼炉中增氮的方法，其特征是在计算出增氮时间时，钢液在增氮过程中温降按y为l.5'C/min计算。全文摘要一种在精炼炉中增氮的方法，其步骤特征是(一)在VOD精炼炉还原结束或在VD精炼炉脱氢结束后，吹入压力不小于0.5MPa、底吹总流量不小于500L/min的氮气；(二)计算增氮时间；a.求出钢液需增氮量ΔN＝[N]一[N]<sub>前</sub>；其中ΔN为钢液需增氮量(％)，[N]为每个钢种处理结束后要求钢液达到的目标氮含量(％)，[N]<sub>前</sub>-增氮前钢液中氮含量(％)；b.计算出增氮时间钢液在增氮过程中温降按y为1.2℃/min-2.0℃/min计算；ΔN＝1.25×Q×t×10<sup>-188/(T-yt+273)-1.25+0.5lgP-lgf</sup>；其中Q为底吹总流量(L/min)，t为增氮时间(min)，T为增氮前钢液的温度(℃)，P为炉内真空度(10<sup>5</sup>Pa)，y-增氮过程中钢水的温降(℃/min)。本在精炼炉中增氮的方法成本低。文档编号C21C7/00GK101613783SQ20091007511公开日2009年12月30日申请日期2009年8月7日优先权日2009年8月7日发明者张增武申请人:山西太钢不锈钢股份有限公司