专利名称：一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法
技术领域：
本发明涉及一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法，属于冶金工业生产的炼钢领域。
背景技术：
随着钢铁行业的高速发展，对钢材深冲性、高强度、高温塑性的要求越来越高。氮作为钢中的元素之一，大多数情况下是作为杂质元素存在的，严重影响钢的高温强度和高温塑性，降低钢的深冲性能。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，才能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。
实践证明，在冶炼过程中钢水增氮有如下几个环节转炉复吹工艺控制不当或氮-氩切换不及时造成钢水氮含量增加；转炉出钢过程中，一是由于脱氧而造成钢水吸氮， 二是由于加入的铁合金、脱氧剂，增碳剂等，都会将氮带入钢中，而其中增碳剂带入的最多； LF炉精炼过程由于电弧区温度高、钢液面裸露和电弧将空气电离而造成钢水吸氮；连铸过程中保护浇注不好，也会使钢水增氮。
在生产高碳钢时，转炉通过顶底复吹转炉冶炼，合理的供氧及底吹氩制度，并充分利用钢中碳氧反应的剧烈沸腾，少的补吹次数，及时的氮氩切换，转炉终点钢水中氮含量可达到较低水平，平均23X10_6 ；转炉出钢过程中，由于转炉终点碳控制较低(出钢碳在0. 06-0. 之间)，需向钢中加入大量的增碳剂，以满足钢种对碳含量的要求，这样会使增碳剂中大量的氮带入钢中，转炉出钢过程钢中增氮平均44. 9X10_6，其中主要是增碳剂带入；LF炉精炼过程由于电弧区温度高、钢液面裸露和电弧将空气电离等，钢中增氮平均 20. 6 X 10_6 ；连铸过程通过采用长水口和侵入式水口、大包覆盖剂和结晶器保护渣等保护措施，钢中增氮只有平均2. 1X10—6。因此，在生产高碳钢时，转炉出钢和LF精炼过程是钢水增氮的重要环节。发明内容
本发明目的在于在铁水预处理(脱S)—顶底复吹转炉冶炼一LF炉精炼一VD真空处理一连铸工艺条件下，提供一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法，本方法使高碳钢中[N]质量分数彡65Χ10Λ
本发明技术方案如下
在铁水预处理(脱S)—顶底复吹转炉冶炼一LF炉精炼一VD真空处理一连铸工艺条件下
(1)在转炉出钢过程中用煅烧无烟煤作增碳剂，增碳剂的加入量按碳的收得率不低于93. 0at%计算；由于煅烧无烟煤中氮含量较低，使得钢中增氮量减少。
(2)在LF精炼过程中，精炼渣中配入埋弧泡沫渣，埋弧泡沫渣组份按重量百分数 CaO 38-55%, SiO2 <6%,Al2O3 <2%,F 3-6%,Fe2O3 < 2%,MgO 4-8%，Ig(灼减)25-40%；埋弧泡沫渣的加入量为2. 5-3kg/t钢。
为了使埋弧泡沫渣成渣快且均勻，LF就位时加入总量的一半，给电后分两批加入总量的另外一半。由于埋弧泡沫渣可以防止电弧将空气电离增氮和钢液面裸露吸氮，因而降低了钢中氮含量。
所述煅烧无烟煤的组份按重量百分数C(_) > 92% ；灰份彡5.0% ；挥发份 ^ 1. 5% ；S ^ 0. 3% ；N < 0. 5%。
本发明的有益效果是转炉出钢过程中采用低氮增碳剂煅烧无烟煤代替浙青焦增碳，可有效减少钢中增氮量；在LF精炼过程中，精炼渣中配入埋弧泡沫渣，防止了电弧将空气电离增氮。本方法可使高碳钢中[N]质量分数<65X10_6。
具体实施方式
在铁水预处理(脱S)—顶底复吹转炉冶炼一LF炉精炼一VD真空处理一连铸工艺条件下生产高速轨钢时，对钢中氮含量的控制，采取了如下
具体实施例方式
(1)转炉出钢采用低氮增碳剂煅烧无烟煤增碳技术
在生产高碳钢时，由于转炉终点控制采用低碳出钢，钢中碳含量大多数分布在 0. 06-0. 之间，转炉出钢过程需加入大量的增碳剂，以满足钢种对碳含量的要求，研究表明采用浙青焦增碳，钢中每增加0.01%质量分数的碳，就会使钢中增加1Χ10—6质量分数的氮。
生产高碳钢过程中，转炉出钢时采用低氮增碳剂煅烧无烟煤代替浙青焦增碳，煅烧无烟煤的重量百分数C(固)>92% ；灰份彡5.0% ；挥发份彡1.5% ；S^O.3% ；N <0.5%。煅烧无烟煤是在转炉出钢过程中随钢水流加入钢水中，加入量按低氮增碳剂煅烧无烟煤中碳的收得率不低于93.0%计算。结果表明从转炉出钢到LF就位，与浙青焦增碳相比，钢中增氮量(质量分数)减少了 20X ΙΟ"60
(2) LF精炼过程配加埋弧泡沫渣技术。
钢水在LF精炼加热时，电弧区钢液的温度较其它部位钢液温度高，钢液中氮的溶解度增加，故电弧区增氮严重。为减少电弧区钢水增氮和钢液面裸露吸氮，LF精炼过程中必须要造好泡沫渣，进行埋弧操作。同时埋弧泡沫渣可以防止电弧将空气电离增氮。
生产高碳钢过程中，在LF精炼渣中配入埋弧泡沫渣，埋弧泡沫渣的重量百分数 CaO 38-55 % ；SiO2 < 6 % ；Al2O3 < 2 % ;F 3-6%;Fe203 < 2%;Mg0 4-8% ； Ig (灼减)25-40%， 埋弧泡沫渣的加入量为2. 5-3kg/t钢，为了使埋弧泡沫渣成渣快且均勻，LF就位时加入总量的一半，给电后分两批加入总量的另外一半。结果表明从LF就位到LF离位，与不配加埋弧泡沫渣相比，钢中增氮量(质量分数)减少了 8.7X10_6。
(3)采用低氮增碳剂煅烧无烟煤同时采用LF精炼过程配加埋弧渣技术，即转炉出钢过程中随钢水流加入低氮增碳剂煅烧无烟煤增碳、LF精炼渣中配入埋弧泡沫渣，可使成品钢中氮含量同比降低了 IOX 10_6。
通过上述实施方式，使在铁水预处理(脱S)—顶底复吹转炉冶炼低碳出钢一LF 炉精炼一VD真空处理一连铸工艺条件下生产的高碳钢(高速轨钢)，钢中氮含量(质量分数)控制在彡65X10—6范围之内。
权利要求
1.一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法，其特征是在铁水预处理一顶底复吹转炉冶炼一LF炉精炼一VD真空处理一连铸工艺条件下，在转炉出钢过程中用煅烧无烟煤作增碳剂，增碳剂的加入量按碳的收得率不低于93. 0at%计算；在LF精炼过程中，精炼渣中配入埋弧泡沫渣，埋弧泡沫渣组份按重量百分数CaO 38-55%, SiO2 < 6%, Al2O3 < 2%, F 3-6%, Fe2O3 < 2%, MgO 4-8%, Ig 25-40% ；埋弧泡沫渣的加入量为 2. 5_3kg/t 钢。
2.根据权利要求1所述的高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法，其特征是所述煅烧无烟煤的组份按重量百分数C(_) >92% ；灰份彡5.0% ；挥发份彡1.5% ；S ^ 0.3% ；N < 0. 5%。
全文摘要
本发明涉及一种高碳钢生产中降低钢中氮含量的方法，其特征是在铁水预处理→顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→VD真空处理→连铸工艺条件下，在转炉出钢过程中用煅烧无烟煤作增碳剂，增碳剂的加入量按碳的收得率不低于93.0at％计算；在LF精炼过程中，精炼渣中配入埋弧泡沫渣，埋弧泡沫渣组份按重量百分数CaO 38-55％，SiO2＜6％，Al2O3＜2％，F 3-6％，Fe2O3＜2％，MgO 4-8％，Ig 25-40％；埋弧泡沫渣的加入量为2.5-3kg/t钢。其优点是转炉出钢过程中采用低氮增碳剂煅烧无烟煤代替沥青焦增碳，可有效减少钢中增氮量；在LF精炼过程中，精炼渣中配入埋弧泡沫渣，防止了电弧将空气电离增氮。本方法可使高碳钢中[N]质量分数≤65×10-6。
文档编号C21C7/076GK102517415SQ20111044032
公开日2012年6月27日 申请日期2011年12月8日 优先权日2011年12月8日
发明者刘平, 张晓光, 智建国, 陈爱梅 申请人:内蒙古包钢钢联股份有限公司