專利名稱：搪瓷鋼的rh增氮控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及搪瓷鋼的增氮技術，更具體地說，涉及ー種搪瓷鋼的RH增氮控制方法。
背景技術：
對大多數鋼種來說，氮具有不良影響，容易使鋼產生時效硬化，造成鋼的塑性和沖擊韌性顯著降低。但是對于某些鋼種，氮和釩、鈮、鈦等元素可以形成氮化物，從而達到細化晶粒、提聞鋼材性能、提聞鋼材強度等效果。目如，隨著鋼鐵企業(yè)生廣的聞附價值鋼中聞氣鋼的比例越來越高，例如高級泊鏈鋼、核電站高壓鍋爐管鋼、搪瓷鋼、航母鋼等。由于氮在鋼水中的溶解度有限，為了提高鋼水中的氮含量，需要對鋼水進行增氮， 而鋼水增氮常用方式有兩種(I)采用氮化合金(氮化硅鐵、氮化錳鐵以及氮化鉻鐵等)進行增氮，其優(yōu)缺點是合金質量穩(wěn)定，增氮量穩(wěn)定可控，缺點是加入氮化合金前必須知道加入時刻鋼水氮含量，但是從取樣到鋼水氮成份分析出結果(即試樣分析時間)大約需要5-7min，在此期間鋼水中氮成份發(fā)生較大的變化，造成加入氮化合金時刻鋼水氮成份不準，合金加入量存在較大的模糊性和不確定性；并且在氮化合金加入結束后，鋼水需要在真空循環(huán)脫氣裝置內進行純脫氣，在純脫氣時間內，鋼水中的氮成份也不斷地損失，也給精煉終點氮成份控制帶來較大的影響；另外，氮化合金成本較高，在成本上不經濟。(2)采用真空循環(huán)脫氣裝置(以下簡稱RH裝置)進行氮氣環(huán)流增氮，其優(yōu)缺點是方法簡單，在RH裝置循環(huán)脫氣過程中，利用氮氣環(huán)流達到增氮的目的，可以節(jié)約大量的合金成本、降低轉爐出鋼溫度以及降低能源介質消耗，同時有利于鋼水質量的提高；缺點是采用RH氮氣環(huán)流增氮時，會因各種因素的影響造成鋼水增氮不穩(wěn)定，不利于鋼水氮含量的穩(wěn)定控制，并且現有的RH氮氣環(huán)流增氮均是在合金配加之后進行的，而在脫碳及合金配加配加過程中，均采用氬氣環(huán)流，因此在氬氣環(huán)流過程中，會使RH真空系統(tǒng)始終處在脫氮的狀態(tài)，嚴重影響了氮化合金增氮的效率，而且造成最終鋼水氮成份難以把握和RH處理時間長與連鑄澆注時間不匹配。

發(fā)明內容
針對現有技術中存在的上述缺點，本發(fā)明的目的是提供ー種搪瓷鋼真空循環(huán)脫氣增氮控制方法，以實現搪瓷鋼生產中的增氮精確、穩(wěn)定控制，大幅降低RH處理時間。為實現上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案該搪瓷鋼的RH增氮控制方法，包括脫碳、合金配加、加合金后增氮三個主要步驟，該控制方法采用全程氮氣環(huán)流的方式進行增氮，其中，在脫碳步驟中，先通過對鋼包鋼水進行測溫度定氧作業(yè)，準確得到鋼包鋼水中碳和游離氧的含量，為采用頂槍進行強制脫碳作業(yè)提供數據依據；然后通過真空循環(huán)脫氣裝置進行氮氣環(huán)流以進行脫碳和增氮作業(yè)。在脫碳步驟中的氮氣環(huán)流，其真空度控制在0. 006-0. 266Pa，氮氣環(huán)流量為3200±50NI/min，氮氣壓力 5. 5_8Kg/cm2。在脫碳至17-18分鐘時，進行合金配加步驟，合金配加量和種類如下硫鐵，加入量0. 47-0. 49Kg/t. s ； 電解金屬錳，加入量0. 33-0. 36Kg/t. s ；臺鋁，加入量I. 25-1. 30Kg/t. s ;鈦鐵，加入量I. 77-1. 80Kg/t. s ；在合金配加過程中，仍通過氮氣環(huán)流進行增氮作業(yè)。在加合金后增氮步驟中，通過降低氮氣環(huán)流量和真空度來進行氮氣環(huán)流的增 氮作業(yè)，其真空度控制在0. 6-lKpa，氮氣流量為2500±50NI/min，氮氣壓力繼續(xù)控制在
5.5_8Kg/cm、所述的全程氮氣環(huán)流的增氮計算公式如下最終鋼水中含氮量=轉爐鋼包取樣鋼水中的氮成份+脫碳期以及合金配加期間的增氮量+加合金后的增氮量；脫碳期以及合金配加期間的增氮量=脫碳處理開始至合金配加結束的時間 X0. 57ppm/min ；加合金后的增氮量=合金加入完畢至整個真空循環(huán)脫氣處理結束的時間 X2. 02ppm/min。在上述技術方案中，本發(fā)明的搪瓷鋼的RH增氮控制方法在RH處理時，全程采用氮氣環(huán)流的方式進行增氮，并在不同的階段采用相應的真空度及氮氣環(huán)流量和氮氣壓力，從而實現在搪瓷鋼生產中的增氮精確、穩(wěn)定控制，并提高了增氮效率，不但降低了合金添加成本，而且也大幅降低了整個RH處理時間。


圖I是本發(fā)明采用的RH裝置的原理圖；圖2是本發(fā)明采用的RH裝置的鋼水環(huán)流原理圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例進ー步說明本發(fā)明的技術方案。請參閱圖I所示，首先簡單先介紹ー下本發(fā)明所采用的RH(真空循環(huán)脫氣)裝置的排氣系統(tǒng)，其采用了大容量的蒸汽噴射泵，圖I中所示的真空泵(1B、2B、3A、3B、4A、4B)為四級蒸汽噴射系統(tǒng)，并帶有三臺冷凝器(Kl、K2、K3)和ー套真空壓カ調節(jié)裝置(圖中未示出)。該排氣系統(tǒng)的抽氣能力較強(真空度為67Pa時，抽氣能力為1100kg/h;6700Pa時為4000kg/h ；13300Pa時為8000kg/h)，啟動較快(預真空條件下，真空度從I X 105Pa降至67Pa的時間不超過3分鐘；無預真空條件下，也不超過3. 5分鐘)，真空度高(無負荷條件下最低真空度小于等于25Pa)。請結合圖2所示，同時，采用了盡可能大的真空槽I和浸潰管2內徑，浸潰管2內徑擴大為750mm，環(huán)流氣體流量達到4000L/min(氮氣環(huán)流方向如圖2中的實線箭頭，虛線箭頭為鋼水環(huán)流方向，圖2中的3為鋼包)，共采用了 16根環(huán)流氣管，這樣使鋼液的循環(huán)速度達到220t/min左右。另外，RH配備了多功能頂槍，具有吹氧脫碳、燃燒鋁化學加熱鋼水、燃氣烘烤加熱、噴粉脫硫等功能。此外，RH還建立了完善的合金加料系統(tǒng)。正是由于該RH裝置具備了這些優(yōu)勢特點，其處理鋼水的時間比較短，在比較短的時間內，就能夠完成需要的鋼水環(huán)流。本發(fā)明的搪瓷鋼的RH增氮控制方法，與現有技術相同的是同樣也包括脫碳、合金配加、加合金后增氮三個主要步驟，不同的是，該控制方法采用全程氮氣環(huán)流的方式進行增氮，具體如下因搪瓷鋼的鋼水需要含碳超低，鋼水成品的碳含量僅僅為0-0. 0040%，而轉爐鋼包鋼水的氮含量為0. 010-0. 030%之間，為了使鋼水碳成份合格，必須首先對鋼水進行脫碳。在脫碳步驟中，先通過對鋼包鋼水進行測溫度定氧作業(yè)，準確得到鋼包鋼水中碳和游離氧的含量，為采用頂槍進行強制脫碳作業(yè)提供數據依據；然后通過真空循環(huán)脫氣裝置進行氮氣環(huán)流以進行脫碳和增氮作業(yè)，具體操作為先打開真空泵4A和4B，至I分鐘時將真空泵3A和3B開出，RH處理開始后3分鐘后，關閉真空泵4B和3B，打開真空泵2B，2B打 開I分鐘后(即RH處理開始后4分鐘)，打開真空泵1B，并使浸潰管環(huán)流氣管暢通根數為14-16根，此時，將真空度控制達到0. 006Pa-0. 266Pa范圍內，控制好該真空度直至脫碳期結束，氮氣環(huán)流量為3200±50NI/min，氮氣壓力5. 5_8Kg/cm2。由于在此脫碳期內真空槽內真空度較高，氮分壓較小，并且碳氧反應十分的劇烈，規(guī)律性較差，通過大量試驗，得到了脫碳期內采用氮氣環(huán)流的鋼水增氮規(guī)律如下試驗條件試驗爐次20爐，每爐處理前均取樣分析鋼水氮成份，從RH處理開始，每隔2分鐘取鋼水樣分析鋼水氮成份，然后對鋼水的氮含量和處理時間進行線性擬合，擬合度較好，得出脫碳期采用氮氣環(huán)流的增氮率為0. 57ppm/min。因此，脫碳期間的增氮量=脫碳處理開始至合金配加前的時間X0. 57ppm/min。在合金配加步驟中，脫碳至17-18分鐘時需要向鋼水中添加合金(非氮化合金)，合金配加量和種類如下硫鐵(含硫量25. 0-30. 0% ):加入量 0. 47-0. 49Kg/t. s ；電解金屬錳(含錳量> 99. 5% ):加入量0. 33-0. 36Kg/t. s ；臺鋁(含鋁量>99. 5% ):加入量 I. 25-1. 30Kg/t. s ；鈦鐵(含鈦量68-72% ):加入量 I. 77-1. 80Kg/t. s ；因以上四種合金含氮量均比較低，在冶煉搪瓷鋼過程中增氮不超過Ippm ;在此期間，仍通過氮氣環(huán)流進行增氮作業(yè)，真空度及氮氣環(huán)流量和氮氣壓力均保持不變。因此，合金配加期間的增氮量=合金配加的時間X0. 57ppm/min。由于氮分壓對鋼液吸氮的影響十分的大，當氮分壓升高時，鋼液中的氮的溶解度也相應的增加。一般情況下由于溫度和鋼液中合金種類以及含量受到冶煉エ藝與鋼種的限制，鋼水中氮含量比較固定，為了要提高氮在鋼液中的溶解度，較為有效的方法是提高氮分
壓pN1。而對于RH來說，降低氮分壓A2是現實的，這意味著將降低RH真空度和鋼水循環(huán)速
度減小槽內鋼水的氣液反應有效面積，對增氮有利。因此，在鋼水合金化后，需要降低氮氣環(huán)流量和降低真空度來進行增氮作業(yè)，具體操作如下首先，關閉真空泵IB和2B，使真空槽內真空度上升到0. 6-lKpa范圍內，同時調節(jié)氮氣流量調節(jié)閥，將氮氣流量由3200±50NI/min降低到2500±50NI/min，氮氣壓力繼續(xù)控制在 5. 5_8Kg/cm2。由于合金加入完畢后真空槽內鋼液比較穩(wěn)定，氮氣環(huán)流增氮比較穩(wěn)定，經過大量的試驗后發(fā)現，在此期間增氮也具有一定的規(guī)律試驗條件試驗爐次20爐，合金加入完畢后開始每隔2分鐘取樣分析鋼種中氮樣，然后根據數據進行數據擬合，得出合金加入完畢后的鋼水氮氣環(huán)流的增氮率為2. 02ppm/min0因此，在合金配加后的增氮量=合金加入完畢至整個真空循環(huán)脫氣處理結束的時間 X 2. 02ppm/min。采用本發(fā)明的全程氮氣環(huán)流增氮后的鋼水中氮含量=轉爐鋼包取樣鋼水中的氮成份+脫碳期以及合金配加期間的增氮量+加合金后的增氮量=脫碳處理開始至合金配加結束的時間xo. 57ppm/min+合金加入完畢至整個真空循環(huán)脫氣處理結束的時間 X 2. 02ppm/min。通過大量的數據統(tǒng)計發(fā)現，該轉爐鋼包內的搪瓷鋼鋼水氮含量一般最低為·17-18ppm，最高為60-65ppm，因此在RH處理初始的氮含量在17_65ppm之間，采用本發(fā)明氮氣環(huán)流增氮后，完全能夠將成品氮成份穩(wěn)定控制在50-90ppm之間，從而實現了在搪瓷鋼生產中精確、穩(wěn)定的增氮控制，并提高了增氮效率，不但降低了合金添加成本，而且也大幅降低了整個RH處理時間，與原來采用的氬氣環(huán)流相比，RH處理時間至少能夠節(jié)約8 9分鐘/每爐。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發(fā)明，而并非用作為對本發(fā)明的限定，只要在本發(fā)明的實質精神范圍內，對以上所述實施例的變化、變型都將落在本發(fā)明的權利要求書范圍內。
權利要求
1.ー種搪瓷鋼的RH增氮控制方法，包括脫碳、合金配加、加合金后增氮三個主要步驟，其特征在于 該控制方法采用全程氮氣環(huán)流的方式進行增氮，其中， 在脫碳步驟中，先通過對鋼包鋼水進行測溫度定氧作業(yè)，準確得到鋼包鋼水中碳和游離氧的含量，為采用頂槍進行強制脫碳作業(yè)提供數據依據；然后通過真空循環(huán)脫氣裝置進行氮氣環(huán)流以進行脫碳和增氮作業(yè)。
2.如權利要求I所述的搪瓷鋼的RH增氮控制方法，其特征在于 在脫碳步驟中的氮氣環(huán)流，其真空度控制在0. 006-0. 266Pa，氮氣環(huán)流量為3200±50NI/min，氮氣壓力 5. 5_8Kg/cm2。
3.如權利要求2所述的搪瓷鋼的RH增氮控制方法，其特征在于 在脫碳至17-18分鐘時，進行合金配加步驟，合金配加量和種類如下硫鐵，加入量 0. 47-0. 49Kg/t. s ； 電解金屬錳，加入量0. 33-0. 36Kg/t. s ；臺鋁，加入量 I. 25-1. 30Kg/t. s ；鈦鐵，加入量 I. 77-1. 80Kg/t. s ； 在合金配加過程中，仍通過氮氣環(huán)流進行增氮作業(yè)。
4.如權利要求I所述的搪瓷鋼的RH增氮控制方法，其特征在于 在加合金后增氮步驟中，通過降低氮氣環(huán)流量和真空度來進行氮氣環(huán)流的增氮作業(yè)，其真空度控制在0. 6-lKpa，氮氣流量為2500±50NI/min，氮氣壓力繼續(xù)控制在5. 5_8Kg/2cm o
5.如權利要求I所述的搪瓷鋼的RH增氮控制方法，其特征在于 所述的全程氮氣環(huán)流的增氮計算公式如下 最終鋼水中含氮量=轉爐鋼包取樣鋼水中的氮成份+脫碳期以及合金配加期間的增氮量+加合金后的增氮量； 脫碳期以及合金配加期間的增氮量=脫碳處理開始至合金配加結束的時間 X0. 57ppm/min ； 加合金后的增氮量=合金加入完畢至整個真空循環(huán)脫氣處理結束的時間X 2. 02即m/min0
全文摘要
本發(fā)明公開了一種搪瓷鋼的RH增氮控制方法，在RH處理時，通過全程采用氮氣環(huán)流的方式進行增氮，并在不同的階段采用相應的真空度及氮氣環(huán)流量和氮氣壓力，從而實現在搪瓷鋼生產中的增氮精確、穩(wěn)定控制，并提高了增氮效率，不但降低了合金添加成本，而且也大幅降低了整個RH處理時間。
文檔編號C21C7/10GK102787215SQ20111013092
公開日2012年11月21日 申請日期2011年5月19日 優(yōu)先權日2011年5月19日
發(fā)明者陸國弟 申請人:寶山鋼鐵股份有限公司