专利名称：减少铝镇静钢吸氮的方法、低氮铝镇静钢及其生产方法
技术领域：
本发明涉及钢铁冶金技术领域，更具体地讲，涉及一种能够减少铝镇静钢的钢液在出钢过程和后续的合金化过程中吸氮的方法、一种低氮铝镇静钢及其生产方法。
背景技术：
通常，氮含量控制是生产高级别高附加值低氮钢的一大难题。在现有的冶金技术中，通过转炉冶炼全程吹氩，冶炼终点避免深吹和减少补吹等方式能将转炉终点氮含量稳定控制在20ppm以内，但由于空气中氮含量较高，且出钢时钢液裸露在空气中，出钢过程钢液吸氮一直是氮含量控制的一大难题，出钢时采用铝铁进行彻底脱氧的铝镇静钢由于钢液表明活性元素氧的急剧降低，出钢时吸氮更为严重，出钢时最大吸氮量时高达30ppm，而出钢后通过RH真空处理去除钢水中氮含量的方法效果不佳。因此，控制出钢过程钢液吸氮对铝镇静钢氮含量控制有着重要的作用。 于2009年6月17日公开的申请号为CN101457275A的专利申请公开披露了一种控制转炉生产工艺铝脱氧钢氮含量的方法。该方法主要通过转炉冶炼和连铸使用带帽沿的密封圈保护浇注的方法对钢液中氮含量进行控制，最终实现连铸坯氮含量小于35ppm的稳定控制。没有明确说明出钢过程控制钢液吸氮的方法。于2009年7月I日公开的申请号为CN101469356的专利申请公开披露了一种利用转炉出钢弱脱氧降低钢中氮含量的炼钢方法。该方法通过保证铁水预处理出站硫在O. 004%以下，氩气软吹，及转炉终点用氩气搅拌5 10分钟，出钢加入石灰，锰铁和合成渣不加脱氧剂而在LF进行脱氧操作的方法，在不需添加新设备或改造旧设备的情况下，能将钢坯中的氮含量控制在15 25ppm之间。但是该专利出钢过程不脱氧而改在LF进行脱氧操作，有效的避免了钢水由于出钢后氧活度急剧降低导致钢液吸氮严重的问题。但是大量的脱氧合金在LF加入会延长LF处理时间且脱氧操作推迟后缩短了钢水中夹杂物上浮的时间，不利于钢水质量控制。
发明内容
针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的之一在于提供一种能够减少铝镇静钢的钢液在生产过程(例如，出钢过程和后续的合金化过程)中吸氮的方法。根据本发明的一方面提供了一种减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法，所述方法包括步骤:A、在转炉出钢前，对钢包吹氩以排除钢包内空气，并向钢包中加入含铝脱氧合金或铝；B、在转炉出钢过程中，向钢包中加入活性石灰以覆盖钢液面；C、在转炉出钢结束后，向钢包中加入活性石灰及萤石以覆盖钢液面；D、在转炉出钢后，在吹氩站通过喂铝线对钢水进行彻底脱氧并同时控制钢包底吹氩强度以防止钢水裸露，以制得铝镇静钢，其中，步骤A的含铝脱氧合金或铝的加入量能够使得吹氩站到站时钢水氧活度在20(T300ppm之间，步骤D的铝线的喂入量能够使得钢水的氧含量达到铝镇静钢的目标氧含量。在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤B中，活性石灰的加入量为5kg/t· lOkg/t 钢。在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤C中，活性石灰的加入量为3kg/t·
6kg/t 钢,萤石 lkg/tiH 2kg/t 钢。在本发明的一个示例性实施例中，所述方法还包括在所述步骤B和C中，对钢包进行底吹IS操作，并且吹IS强度为O. 0004m3/ (min · t钢广O. OOlm3/ (min · t钢)。在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤A中，吹氩强度为O. 0008m3/(min · t■广O. 0012m3/(min 。这里，如果吹氩强度过大会导致钢包底部透气原件温降大，出钢后容易造成透气原件堵塞；吹氩强度过小可能达不到排除空气的目的。在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤D中，喂铝线的喂线速度在5m/iTl0m/s之间。 在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤D中，钢包底吹氩强度控制在O. OOlm3/(min · t钢) O. 0015m3/ (min · t钢)之间。本发明的另一目的在于提供一种生产低氮铝镇静钢的方法。所述方法包括在转炉冶炼过程中脱除钢液中的氮元素，并且所述方法还包括采用根据上述任意一项的减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法来防止钢液吸氮。与现有技术相比，本发明的有益效果包括能够有效地将铝镇静钢出钢过程中的吸氮量控制在5ppm以内，且为钢水中夹杂物的上浮提供了足够的时间，保证了钢水质量；不需要添加任何设备，且操作简单。
具体实施例方式在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明。根据本发明一方面的减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法包括步骤:A、在转炉出钢前，对钢包吹氩以排除钢包内空气，并在出钢开始时向钢包中加入含铝脱氧合金；B、在转炉出钢过程中，向钢包中加入活性石灰以覆盖钢液面；C、在转炉出钢结束后，向钢包中加入活性石灰及萤石以覆盖钢液面；D、在转炉出钢后，在吹氩站通过喂铝线对钢水进行彻底脱氧并同时控制钢包底吹氩强度以防止钢水裸露，以制得铝镇静钢，其中，步骤A的脱氧合金的加入量能够使得吹氩站到站时钢水氧活度在20(T300ppm之间，步骤D的铝线的喂入量能够使得钢水的氧含量达到铝镇静钢的目标氧含量。在步骤A中的含铝脱氧合金可以为铝铁合金。此外，也可以用铝锭代替含铝脱氧合金。在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤B中，活性石灰的加入量可以为5kg/t
钢 10kg/t钢。在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤C中，活性石灰的加入量可以为3kg/t
钢 6kg/t钢，萤石lkg/tiH 2kg/t钢。在本发明的一个示例性实施例中，所述方法还包括在所述步骤B和C中，对钢包进行底吹IS操作，并且吹IS强度为O. 0004m3/ (min · t钢广O. OOlm3/ (min · t钢)。在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤A中，吹氩强度为O. 0008m3/ (min · t
钢) O. 0012m3/ (min · t 钢)。在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤D中，喂铝线的喂线速度在5m/iTl0m/s之间。
在本发明的一个示例性实施例中，所述步骤D中，钢包底吹氩强度控制在O. OOlm3/(min · t钢) O. 0015m3/ (min · t钢)之间。根据本发明另一方面的生产低氮铝镇静钢的方法包括在转炉冶炼过程中脱除钢液中的氮元素，并且所述方法还包括采用根据上述示例性实施例中的任意一项所述的减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法来防止钢液吸氮。在本发明的一个示例性实施例中，减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法要求出钢前提前对钢包进行吹氩，并改变出钢时脱氧合金的加入方式，采取“两步脱氧”法脱氧，即出钢开始时将脱氧合金加入钢包对钢水进行部分脱氧，出钢后在吹氩站通过喂铝线对钢水进行彻底脱氧；出钢过程向钢包中加入活性石灰，出钢后向钢包中加入活性石灰及萤石，吹氩站通过控制钢包底吹氩强度的方式，防止钢水喂线过程裸露吸氮。该方法不需要添加任何设备，且操作简单，能有效将铝镇静钢出钢过程吸氮控制在5ppm以内，且为钢水中夹杂物的上浮提供了足够的时间，保证了钢水质量。
在本发明的一个示例性实施例中，提前对钢包吹氩是指钢包提前lmirT2min开到出钢位并通过钢包底部吹氩管对钢包吹氩，排出钢包内的空气，吹氩强度为O. 0008m3/(min · t钢广O. 0012m3/ (min · t),出钢过程适当降低钢包底吹IS强度到O. 0004m3/ (min · t
OOlm3/(min · t·)以在保证出钢过程钢水合金化均匀和减少出钢过程钢液翻腾的前提下减少钢液从空气中吸氮。在本发明的一个示例性实施例中，改变脱氧合金加入方式是指在转炉开始时，通过合金料仓将脱氧合金加入钢包。在本发明的一个示例性实施例中，部分脱氧是指根据转炉终点钢水氧含量计算所需脱氧合金的总量，并将脱氧合金总量的509Γ70%加入钢包，保证吹氩站到站时钢水氧活度在20(T300ppm之间。在本发明的一个示例性实施例中，出钢过程向钢包中加入活性石灰，出钢后向钢包中加入活性石灰及萤石的方式是指出钢量约为钢水总量的1/3时向钢包中加入5kg/吨钢 10kg/吨钢的活性石灰以覆盖钢液面防止脱氧后的钢液严重吸氮。出完钢后向钢液表面加入3kg/吨钢飞kg/吨钢的活性石灰及用于化渣的的萤石Ikg/吨钢 2kg/吨钢覆盖钢液面，防止钢液从空气中吸氮。所述吹氩站喂入铝线对钢液进行彻底脱氧要求钢水进入吹氩站后对钢水进行氧活度的测定，并根据钢液氧活度确定喂入铝线的长度，铝线喂入量与钢液中氧含量对应关系如下L=L 125f a[o]*Mh/ (1000*MA1)其中，L一喂入铝线长度，m。Mh—钢水重量，toMai — Im铝线中铝的重量，kg。a[。]—吹氩站钢液氧活度，ppm。f一招线脱氧利用系数，取I. 5^2. 5.所述喂线过程控制喂线速度在5m/iTl0m/S之间，以缩短喂线时间和防止喂线速度太快钢液翻腾厉害，从空气中吸氮。在本发明的一个示例性实施例中，钢包喂铝线过程为防止钢包中钢液剧烈翻腾，钢液裸露吸氮，喂线期间钢包底吹氩供气强度控制在O. OOlm3/(min · t·广O. 0015m3/(min · t钢)之间，喂线后软吹3 5min。在本发明的一个不例性实施例中，招线直径为IOmm,招含量大于99%。为了更好地理解本发明、下面结合具体示例进行详细描述。示例 I某厂公称容量为120t的转炉冶炼氧气瓶钢，出钢过程采用铝铁脱氧。出钢前利用副枪对转炉内钢水进行取样并定氧，测得终点钢水中氧活度为562ppm，出钢时钢液中氮含量为12ppm。出钢前Imin提前对钢包吹気,并控制底吹気强度为O. 0008m3/(min · t·)以排除钢包内空气，出钢开始时向钢包中加入铝铁250kg (占脱氧合金总量的65%)，出钢时底吹氩强度为O. 0006m3/(min ，出钢约1/3时向钢包中加入活性石灰5kg/吨钢，出钢结束后向钢液表面加入3kg/吨钢活性石灰萤石Ikg/吨钢以覆盖钢液面减少吸氮。出钢量为 135t，钢包到达吹氩站后进行定氧操作，测出钢液中氧含量为200ppm，喂入铝线282m，喂线时钢包底吹氩强度为O. OOlm3/(min ，喂线速度为5m/s，喂线结束后软吹4min取样，定氧，测出钢液中氧含量为4. 7ppm，钢水中氮含量为14ppm，出钢过程钢液吸氮2ppm。示例 2某厂公称容量为200t的转炉冶炼Q345B钢，出钢过程采用铝铁脱氧。出钢前利用副枪对转炉内钢水进行取样并定氧，测得终点钢水中氧活度为654ppm，出钢时钢液中氮含量为13ppm。出钢前Imin提前对钢包吹氩，并控制底吹氩强度为O. 0012m3/(min 以排除钢包内空气，出钢开始时向钢包中加入铝铁295kg (占脱氧合金总量的55%)，出钢时底吹氩强度为O. OOlm3/(min ，出钢时向钢包中加入活性石灰8kg/吨钢，出钢结束后向钢液表面加入5kg/吨钢活性石灰萤石I. 5kg/吨钢以覆盖钢液面减少吸氮。出钢量为185t，钢包到达吹氩站后进行定氧操作，测出钢液中氧含量为295ppm，经计算喂入铝线572m，喂线时钢包底吹氩强度为O. OOlm3/(min · t·)，喂线速度为10m/S，喂线结束后软吹5min取样，定氧，测出钢液中氧含量为8. 3ppm，钢水中氮含量为16ppm，出钢过程钢液吸氮3ppm。综上所述，本发明通过出钢时改变脱氧合金的加入方式，并对钢水进行部分脱氧，出钢过程及出钢后向钢包中加入活性石灰并在吹氩站通过喂铝线对钢水进行彻底脱氧，并通过控制吹氩站吹氩强度的方式，防止钢水喂线过程裸露吸氮，能够有效地将铝镇静钢出钢过程中的吸氮量控制在5ppm以内，且为钢水中夹杂物的上浮提供了足够的时间，保证了钢水质量。此外，本发明的方法不需要添加任何设备，且操作简单。尽管上面已经结合示例性实施例描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。
权利要求
1.一种减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法，其特征在于，所述方法包括步骤 A、在转炉出钢前，对钢包吹氩以排除钢包内空气，并在出钢开始时向钢包中加入含铝脱氧合金或铝； B、在转炉出钢过程中，向钢包中加入活性石灰以覆盖钢液面； C、在转炉出钢结束后，向钢包中加入活性石灰及萤石以覆盖钢液面； D、在转炉出钢后，在吹氩站通过喂铝线对钢水进行彻底脱氧并同时控制钢包底吹氩强度以防止钢水裸露，以制得铝镇静钢， 其中，步骤A的含铝脱氧合金或铝的加入量能够使得吹氩站到站时钢水氧活度在20(T300ppm之间，步骤D的铝线的喂入量能够使得钢水的氧含量达到铝镇静钢的目标氧含量。
2.根据权利要求I所述的减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法，其特征在于，所述步骤B中，活性石灰的加入量为5kg/tiH"10kg/tiH。
3.根据权利要求I所述的控制铝镇静钢生产过程中吸氮的方法，其特征在于，所述步骤C中，活性石灰的加入量为3kg/tiH 6kg/t钢,萤石lkg/tiH 2kg/t钢。
4.根据权利要求I所述的减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述步骤B和C中，对钢包进行底吹氩操作，并且吹氩强度为O. 0004m3/(min · t 钢) O. 00 Im3/ (min · t 钢)。
5.根据权利要求I所述的减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法，其特征在于，所述步骤 A 中，吹IS强度为 O. 0008m3/ (min · t 钢) O. 0012m3/ (min · t 钢)。
6.根据权利要求I所述的减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法，其特征在于，所述步骤D中，喂招线的喂线速度在5m/s"l0m/s之间。
7.根据权利要求I所述的减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法，其特征在于，所述步骤D中，钢包底吹IS强度控制在O. OOlm3/ (min · t钢广O. 0015m3/ (min · t,H)之间。
8.—种生产低氮铝镇静钢的方法，所述方法包括在转炉冶炼过程中脱除钢液中的氮元素，其特征在于，所述方法还包括采用根据权利要求I至7中任意一项所述的减少铝镇静钢生产过程中钢液吸氮的方法来防止钢液吸氮。
9.一种低氮铝镇静钢，其特征在于，所述低氮铝镇静钢根据权利要求8所述的生产低氮铝镇静钢的方法得到。
全文摘要
本发明公开了一种减少铝镇静钢吸氮的方法、低氮铝镇静钢及其生产方法。上述减少钢液吸氮的方法包括在转炉出钢前，对钢包吹氩，并在出钢开始时向钢包中加入铝质脱氧合金；在转炉出钢过程中，向钢包中加入活性石灰；在转炉出钢结束后，向钢包中加入活性石灰及萤石；在转炉出钢后，在吹氩站通过喂铝线对钢水进行彻底脱氧并同时控制钢包底吹氩强度以防止钢水裸露，以制得铝镇静钢，其中，脱氧合金的加入量能够使得吹氩站到站时钢水氧活度在200～300ppm之间，铝线的喂入量能够使得钢水的氧含量达到铝镇静钢的目标氧含量。本发明能够有效地将铝镇静钢出钢过程中的吸氮量控制在5ppm以内，且为钢水中夹杂物的上浮提供了足够的时间，保证了钢水质量。
文档编号C21C7/04GK102827996SQ20121023068
公开日2012年12月19日 申请日期2012年7月5日 优先权日2012年7月5日
发明者陈均, 陈天明, 曾建华, 陈永, 李清春, 熊开伟, 翁建军, 何为 申请人:攀钢集团研究院有限公司, 攀钢集团攀枝花钢钒有限公司, 攀钢集团西昌钢钒有限公司