本发明属于炼钢技术领域，尤其涉及一种控制高氮钢中氮含量的方法。
背景技术：
随着我国铁路的高速化和重载化，对制造火车大梁的材料——高强度高氮钢的强度、耐大气腐蚀性能以及低温冲击性能等质量指标的要求，也越来越高。而钢中的氮含量控制，决定了钢的屈服强度和低温冲击性能等钢材质量。如果氮含量控制过低，则钢材的屈服强度达不到要求，如果氮含量控制过高，则在浇注过程中钢水中的[N]呈游离态，易产生皮下气泡，从而引起钢材表面纵裂、横裂以及皮下裂纹。
部分高氮钢对氮含量的控制精度要求很高，但是受吸收率等因素的影响现有高氮钢中氮含量控制波动很大，现有生产高氮钢方法中，通常采用往钢包液中加氮化合金来配氮，或在氮化合金结合部分工艺阶段采用气体控氮；例如：在出钢过程往钢包液中加氮合金增氮，在钢液出至钢包三分之一时，氮合金由炉顶料仓称量后经合金溜槽加入钢包中，或在炉后将称量好的氮合金预先加入底开式中间料斗，打开阀门加入钢包中，加入氮合金的种类根据钢中元素成分的需要而定，氮化合金的加入量按钢的成品目标氮而定。
但通过加入氮化合金配氮通常具有以下缺点：氮化合金配氮吸收率不稳定，无法做到精确控氮，又增加了较大的合金成本；另外，在加入氮化合金的同时，也带入的其他杂质元素和夹杂物。
技术实现要素：
针对现有技术中的上述缺陷，本发明的主要目的在于提供一种控制高氮钢中氮含量的方法，不加入任何氮化合金，即可精确控制钢中氮含量，满足高氮钢的要求。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种控制高氮钢中氮含量的方法，所述方法包括如下步骤：
在转炉炉后安装用于提供氮气或氩气的系统；
获取前一天的转炉碳氧积；
根据所述转炉碳氧积来设定出钢过程及强搅过程中钢水车底吹气体种类及流量。
作为进一步的优选，前一天转炉碳氧积≥0.0030且小于0.01时，出钢过程中钢水车底吹氮气；强搅过程中钢水车底吹氮气。
作为进一步的优选，前一天转炉碳氧积为大于0.0015且小于0.0030时，出钢过程中钢水车底吹氩气；强搅过程中钢水车底吹氮气。
作为进一步的优选，前一天转炉碳氧积大于0且≤0.0015，出钢过程中钢水车底吹氩气气；强搅过程中钢水车底吹氩气。
作为进一步的优选，所述方法还包括：RH精炼工艺中，循环气体使用氮气，根据钢的成品目标氮含量不同来设定平衡真空度。
作为进一步的优选，所述目标氮含量为30-55ppm时，设定平衡真空度为20-35mbar。
作为进一步的优选，所述目标氮含量为55-105ppm时，设定平衡真空度为35-70mbar。
作为进一步的优选，所述目标氮含量为105-155ppm时，设定平衡真空度为70-100mbar。
作为进一步的优选，所述方法还包括：在RH精炼工艺中，取钢水的过程样化验氮含量，根据化验得出的氮含量值和最终目标值的差值，选择最终循环气体参数，以用于最终控氮微调。
作为进一步的优选，所述循环气体参数包括气体种类及循环时间。
作为进一步的优选，在转炉炉后钢水车上安装用于提供氮气或氩气的系统，所述系统包括气体管路、调切阀以及流量计。
作为进一步的优选，所述系统连接至控制系统的一级程序中，实现自动及手动控制。
作为进一步的优选，所述转炉采取全程吹氮。
本发明的有益效果是：
(1)本发明在转炉炉后安装用于提供氮气或氩气的系统，实现了炉后钢水车底吹气体的自由切换和流量的精确控制，为炉后底吹气体控氮创造条件；本发明摸索出以前一天碳氧积为指标的不同炉况对应的出钢过程及强搅过程的控氮参数；不加入任何氮化合金，即可精确控制钢中氮含量，满足高氮钢的要求。
(2)本发明摸索出不同真空度下RH的平衡氮，为RH结束精确控氮创造条件。
(3)本发明全程不配加任何氮化合金，避免了氮化合金中带入的其他杂质元素和夹杂物，提高了钢水洁净度，同时也极大降低加工成本，增强最终产品的市场竞争力。
附图说明
图1为本发明实施例控制高氮钢中氮含量的方法的流程示意图。
具体实施方式
本发明通过提供一种控制高氮钢中氮含量的方法，避免了加入任何氮化合金，即可精确控制钢中氮含量，满足高氮钢的要求。
为了解决上述缺陷，本发明实施例的主要思路是：
如图1所示，本发明实施例控制高氮钢中氮含量的方法，所述方法包括如下步骤：
S01：在转炉炉后安装用于提供氮气或氩气的系统；
S02：获取前一天的转炉碳氧积；
S03：根据所述转炉碳氧积来设定出钢过程及强搅过程中钢水车底吹气体种类及流量。
底吹氮气，氮气会向钢液传氮，氮会溶解进钢水，增加钢水氮含量。
底吹氩气，氩气泡向真空泵一样，会脱除钢水里的氮分子，降低钢水氮含量。
当前一天转炉碳氧积评级为差时，则转炉终点氮低，需要增氮，则可采取模式一：出钢底吹氮气；强搅底吹氮气；即模式一增氮效果最好。
当前一天转炉碳氧积评级为良，转炉终点氮中等，需要少量增氮，则可采取模式二：出钢底吹氩气；强搅底吹氮气。
当前一天转炉碳氧积评级为优，则转炉终点氮高，则可采取模式三少量脱氮：出钢底吹氩气气；强搅底吹氩气；模式三可以少量脱氮。
一般情况下，碳氧积≤0.0015评为优，碳氧积在0.0015-0.0030之间评为良，碳氧积≥0.0030评为差。
另外，本发明实施例可选取复吹效果好的转炉进行冶炼，转炉采取全程吹氮工艺。可在转炉炉后钢水车上安装用于提供氮气或氩气的系统，所述系统包括气体管路、调切阀以及流量计。所述系统还可以连接至控制系统的一级程序中，实现自动及手动控制。
在RH精炼工艺中可根据钢的成品目标氮含量不同来设定平衡真空度；并可选择最终循环气体参数，以用于最终控氮微调。
为了让本发明之上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举数实施例，来说明本发明所述之控制高氮钢中氮含量的方法。
实施例1
本发明实施例1控制高氮钢中氮含量的方法，所述方法包括如下步骤：
S101：在转炉炉后安装用于提供氮气或氩气的系统；
S102：获取前一天的转炉碳氧积；
S103：根据所述转炉碳氧积来设定出钢过程及强搅过程中钢水车底吹气体种类及流量。
所述步骤S101中，本发明实施例在转炉炉后钢水车上安装用于提供氮气或氩气的系统，所述系统包括气体管路、调切阀以及流量计。所述系统连接至控制系统的一级程序中，实现自动及手动控制。
所述步骤S103中，前一天转炉碳氧积≥0.0030时，出钢底吹氮气；强搅底吹氮气。
前一天转炉碳氧积为大于0.0015且小于0.0030时，出钢底吹氩气；强搅底吹氮气。
前一天转炉碳氧积大于0且≤0.0015，出钢底吹氩气；强搅底吹氩气。
实施例2
本发明实施例2控制高氮钢中氮含量的方法，所述方法包括如下步骤：
S201：在转炉炉后安装用于提供氮气或氩气的系统；
S202：获取前一天的转炉碳氧积；
S203：根据所述转炉碳氧积来设定出钢过程及强搅过程中钢水车底吹气体种类及流量；
S204：RH精炼工艺中循环气体使用氮气，根据钢的成品目标氮含量不同来设定平衡真空度。
所述步骤S201中，本发明实施例在转炉炉后钢水车上安装用于提供氮气或氩气的系统，所述系统包括气体管路、调切阀以及流量计。所述系统连接至控制系统的一级程序中，实现自动及手动控制。
所述步骤S203中，前一天转炉碳氧积≥0.0030时，出钢底吹氮气；强搅底吹氮气。
前一天转炉碳氧积为大于0.0015且小于0.0030时，出钢底吹氩气；强搅底吹氮气。
前一天转炉碳氧积大于0且≤0.0015，出钢底吹氩气气；强搅底吹氩气。
所述步骤S204中，所述目标氮含量为30-55ppm时，RH精炼工艺中设定平衡真空度为20-35mbar。
所述目标氮含量为55-105ppm时，RH精炼工艺中设定平衡真空度为35-70mbar。
所述目标氮含量为105-155ppm时，RH精炼工艺中设定平衡真空度为70-100mbar。
实施例3
本发明实施例3控制高氮钢中氮含量的方法，所述方法包括如下步骤：
S301：在转炉炉后安装用于提供氮气或氩气的系统；
S302：获取前一天的转炉碳氧积；
S303：根据所述转炉碳氧积来设定出钢过程及强搅过程中钢水车底吹气体种类及流量；
S304：RH精炼工艺中循环气体使用氮气，根据钢的成品目标氮含量不同来设定平衡真空度；
S305：在RH精炼工艺中，取钢水的过程样化验氮含量，根据化验得出的氮含量值和最终目标值的差值，选择最终循环气体参数，以用于最终控氮微调。
所述步骤S301中，本发明实施例在转炉炉后钢水车上安装用于提供氮气或氩气的系统，所述系统包括气体管路、调切阀以及流量计。所述系统连接至控制系统的一级程序中，实现自动及手动控制。
所述步骤S303中，前一天转炉碳氧积≥0.0030时，出钢底吹氮气；强搅底吹氮气。
前一天转炉碳氧积为大于0.0015且小于0.0030时，出钢底吹氩气；强搅底吹氮气。
前一天转炉碳氧积大于0且≤0.0015，出钢底吹氩气气；强搅底吹氩气。
所述步骤S304中，所述目标氮含量为30-55ppm时，RH精炼工艺中设定平衡真空度为20-35mbar。
所述步骤S304中，所述目标氮含量为55-105ppm时，RH精炼工艺中设定平衡真空度为35-70mbar。
所述步骤S304中，所述目标氮含量为105-155ppm时，RH精炼工艺中设定平衡真空度为70-100mbar。
所述步骤S305中，循环气体参数包括气体种类及循环时间。
试验例：
下面以高N钢为例详细描述根据本发明的示例性实施例3的控制高氮钢中氮含量的方法。
此高N钢主要成分范围为(wt/％)：C:0.1-0.15；Si:0.2-0.4％；Mn:14-16；Ni:1.6-2.0；Cr:21-23；N:0.008-0.012。
此钢种主要合金成分为Mn、Cr、Ni、Si，C，余量为铁和不可避免的杂质。主要利用N元素部分或完全替代合金Ni元素，以获得奥氏体组织。
获取前一天的转炉碳氧积为0.002左右，本试验例采取模式二：即出钢底吹氩气；强搅底吹氮气，气体流量可以为50m3/h～500m3/h，吹气时间大于10min。
RH精炼工艺中设定平衡真空度为70mbar。
在RH精炼工艺中，取钢水的过程样化验氮含量，根据化验得出的氮含量值和最终目标值的差值，选择最终循环气体为氮气，气体流量可以为10m3/h～200m3/h，吹气时间大于5min，以用于最终控氮微调。
经由本试验例处理得到的成品钢的氮含量实测达到100ppm，满足高氮钢的要求。
上述本申请实施例中的技术方案，至少具有如下的技术效果或优点：
(1)本发明在转炉炉后安装用于提供氮气或氩气的系统，实现了炉后钢水车底吹气体的自由切换和流量的精确控制，为炉后底吹气体控氮创造条件；本发明摸索出以前一天碳氧积为指标的不同炉况对应的出钢过程及强搅过程的控氮参数；不加入任何氮化合金，即可精确控制钢中氮含量，满足高氮钢的要求。
(2)本发明摸索出不同真空度下RH的平衡氮，为RH结束精确控氮创造条件。
(3)本发明全程不配加任何氮化合金，避免了氮化合金中带入的其他杂志元素和夹杂物，提高了钢水洁净度，同时也极大降低加工成本，增强最终产品的市场竞争力。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。