一种控制BOF-LF-CC工艺下钢水增氮的方法

技术领域

本发明属于钢铁冶炼技术领域，具体是一种控制BOF-LF-CC工艺下钢水增氮的方法。

背景技术

BOF-LF-CC即转炉→LF精炼炉→连铸的工艺路线，是当前最常用的品种钢冶炼工艺。一般情况下，从转炉终点到LF出站的钢水中氮元素增加量在40ppm左右，最终连铸中间包钢水氮含量在60ppm左右。

钢中氮的存在降低了钢的韧性和塑性，影响钢板的冲压性能，氮含量高，钢产生应变时效、时效沉淀硬化或时效脆性，造成钢的蓝脆、冷脆，影响钢种的深冲性能、焊接性能、热加工性能，造成铸坯开裂及引起晶间腐蚀。

当前BOF-LF-CC工艺路线的常规处理工艺关键技术如下，转炉出钢过程加入脱氧剂，氩站前期使用大氩气搅拌以使钢包渣与钢液充分反应，LF进站钢液中自由氧含量在30ppm以下，LF前期就开始彻底脱氧、造渣、脱硫。此时，LF出站时钢液中氮含量一般在50ppm以上，不能满足部分高级别品种钢的要求。因此，如何有效控制冶炼过程中钢水的增氮量成为共性的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种控制BOF-LF-CC工艺下钢水增氮的方法，可以有效控制整个冶炼过程中钢水增氮，使增氮量由原来的40ppm左右降低到20ppm以内，显著地提高了N的控制合格率，提高了钢水洁净度，以解决上述背景技术中提出的问题和缺陷的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，提供一种控制BOF-LF-CC工艺下钢水增氮的方法，包括以下步骤：

1)转炉出钢的钢水，出钢过程中每200t的钢水加入石灰300～800kg，保持钢液中自由氧含量在300ppm以上，加入石灰前钢水氮含量为18～21ppm，出钢结束后钢水氮含量为22～24ppm；

2)钢水在吹氩站杜绝大氩气搅拌，控制氩气压力≤1.5MPa，氩气流量介于50～100L/min之间，钢水不会严重地翻腾，避免了钢水与空气的直接接触，可以控制钢水在氩站的增氮量，吹氩后钢水氮含量为26～29ppm；

3)LF进站，进站前钢水氮含量为28～31ppm，送电前每200t的钢水加入调渣剂200～400Kg埋弧造渣。第一次送电结束后加脱氧剂不低于200kg，再分批加入石灰造渣脱硫，造渣脱硫的过程中调整钢水成分和温度，当钢水成分、温度都满足钢种要求后，再进行钙处理，软吹6～10min后出站，出站钢水的氮含量38～42ppm；

4)随后上台连铸，连铸过程中做好二次氧化防护，首先开浇时向中间包加入200～400Kg碱性覆盖剂和100～200Kg的酸性覆盖剂，再向中间包加入50～100Kg的酸性覆盖剂，要求中间包液面没有发红发亮的现象，连铸后中包钢水氮含量40～45ppm。

可选地，所述调渣剂的化学成分及质量百分含量为：SiO

可选地，所述脱氧剂包括以下质量比的成分：铝块：硅锰合金＝1：4～5。

可选地，所述碱性覆盖剂的化学成分及质量百分含量为：SiO

可选地，所述碱性覆盖剂的特性指标为：容重≤0.85g/ml；熔化温度1300-1400℃。

可选地，所述酸性覆盖剂的化学成分及质量百分含量为：SiO

可选地，所述酸性覆盖剂的特性指标为：容重≤0.25g/ml；熔化温度1500-1600℃。

可选地，步骤3)中，每200t的钢水中所述石灰加入量不低于800kg，每批200kg。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

使用本方案，转炉终点到出钢结束的增氮量由原来的9ppm降低到5ppm以下，出钢结束到LF进站的增氮量由原来的17ppm降低到8ppm以下，从第一次送电前到LF出站的增氮量由原来的15ppm降低到7ppm以下，使钢水在前期的冶炼过程中一直保持较高的氧含量，有效地控制了氮含量的增加，满足了高级别品种钢的要求，如热轧车轮用钢、高强钢。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面通过实施例，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。一种控制BOF-LF-CC工艺下钢水增氮的方法限制。

另外，在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本披露实施例的全面理解。然而明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。

一方面，根据本发明的一个总体技术构思，提供一种控制BOF-LF-CC工艺下钢水增氮的方法，包括以下步骤：

1)转炉出钢的钢水，出钢过程中每200t的钢水加入石灰300～800kg，转炉终点钢水氮含量为18～21ppm，出钢结束后钢水氮含量为22～24ppm；

2)钢水在吹氩站杜绝大氩气搅拌，控制氩气压力≤1.5MPa，氩气流量介于50～100L/min之间，吹氩后钢水氮含量为26～29ppm；

3)LF进站，进站前钢水氮含量为28～31ppm，送电前每200t的钢水加入调渣剂200～400Kg埋弧造渣，不加脱氧剂，保持钢水的氧化性可抑制送电过程中的增氮，第一次送电结束后加脱氧剂不低于200kg，再分批加入石灰造渣脱硫，造渣脱硫的过程中调整钢水成分和温度，当钢水成分、温度都满足钢种要求后，再进行钙处理，软吹6～10min后出站，出站钢水的氮含量38～42ppm；

4)随后上台连铸，连铸过程中做好二次氧化防护，首先开浇时向中间包加入200～400Kg碱性覆盖剂和100～200Kg的酸性覆盖剂，再向中间包加入50～100Kg的酸性覆盖剂，连铸后中包钢水氮含量40～45ppm。

表1调渣剂主要成分与指标(％)

表2覆盖剂主要成分与指标

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明进一步详细说明。

实施例1：

热轧汽车用钢，要求成品氮含量≤50ppm；

转炉出钢钢水量201t，终点氧含量754ppm，终点氮18ppm；

具体步骤如下：

1)出钢过程中加入400Kg石灰，不加任何脱氧剂，抑制出钢过程中空气向钢水中的增氮，出钢结束后钢水氮含量23ppm；

2)在氩站对钢水进行软吹，氩气压力1.2MPa，总流量为60L/min，不进行大氩气搅拌，避免钢水剧烈翻腾，减少钢水与空气的接触；测温1535℃，出站前5min内对钢水进行取样，氩站处理过程中不加任何脱氧剂，测定钢中自由含量527ppm，含氧钢水可以控制吸氮的发生，出站时钢中氮含量29ppm；

3)LF进站时钢中氮含量为31ppm，LF进站后只加入210Kg调渣剂。第一次送电升温15min，随后加入铝块180Kg、硅锰720Kg，分批加入石灰820Kg，每批205Kg，造渣调成分。待成分、温度合格后(具体要求如表3)，喂入300m钙线进行钙处理，软吹8min后出站。出站钢水的氮含量38ppm。

4)连铸过程，开浇时加入200Kg碱性覆盖剂和100Kg酸性覆盖剂，本炉钢水打开后加入50Kg酸性覆盖剂，浇铸全过程钢水无裸露，控制中间包钢水吸氮，中包钢水氮含量40ppm。

表3典型热轧汽车用钢LF出站成分与温度要求

实施例2：

工程机械用钢，要求成品氮含量≤50ppm；

转炉出钢钢水量195t，终点氧含量680ppm，终点氮20ppm；

具体步骤如下：

1)出钢过程中加入400Kg石灰，不加任何脱氧剂，抑制出钢过程中空气向钢水中的增氮，出钢结束后钢水氮含量22ppm；

2)在氩站对钢水进行软吹，氩气压力1.2MPa，总流量为60L/min，不进行大氩气搅拌，避免钢水剧烈翻腾，减少钢水与空气的接触；测温1557℃，出站前5min内对钢水进行取样，氩站处理过程中不加任何脱氧剂，测定钢中自由含量510ppm，含氧钢水可以控制吸氮的发生，出站时钢中氮含量27ppm；

3)LF进站时钢中氮含量为28ppm，LF进站后只加入250Kg调渣剂。第一次送电升温12min，随后加入铝块210Kg、硅锰1050Kg，分批加入石灰1000Kg，每批250Kg，造渣调成分。待成分、温度合格后(具体要求如表4)，喂入300m钙线进行钙处理，软吹8min后出站。出站钢水的氮含量42ppm；

4)连铸过程，开浇时加入250Kg碱性覆盖剂和150Kg酸性覆盖剂，本炉钢水打开后加入50Kg酸性覆盖剂，浇铸全过程钢水无裸露，控制中间包钢水吸氮，中包钢水氮含量45ppm。

表4典型工程机械用钢LF出站成分与温度要求

实施例3：

热轧汽车用钢，要求成品氮含量≤50ppm；

转炉出钢钢水量205t，终点氧含量690ppm，终点氮21ppm；

具体步骤如下：

1)出钢过程中加入400Kg石灰，不加任何脱氧剂，抑制出钢过程中空气向钢水中的增氮，出钢结束后钢水氮含量24ppm。

1)在氩站对钢水进行软吹，氩气压力1.2MPa，总流量为60L/min，不进行大氩气搅拌，避免钢水剧烈翻腾，减少钢水与空气的接触；测温1542℃，出站前5min内对钢水进行取样，氩站处理过程中不加任何脱氧剂，测定钢中自由含量483ppm，含氧钢水可以控制吸氮的发生，出站时钢中氮含量26ppm。

2)LF进站时钢中氮含量为28ppm，LF进站后只加入250Kg调渣剂。第一次送电升温15min，随后加入铝块190Kg、硅锰950Kg，分批加入石灰1000Kg，每批200Kg，造渣调成分。待成分、温度合格后(具体要求如表3)，喂入300m钙线进行钙处理，软吹8min后出站。出站钢水的氮含量39ppm。

3)连铸过程，开浇时加入300Kg碱性覆盖剂和150Kg酸性覆盖剂，本炉钢水打开后加入50Kg酸性覆盖剂，浇铸全过程钢水无裸露，控制中间包钢水吸氮，中包钢水氮含量43ppm。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。