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一种含氮非调质钢的精准增氮方法
申请号	CN202211332779.8	申请日	2022-10-28	公开(公告)号	CN115652025B	公开(公告)日	2024-04-16
申请人	南京钢铁股份有限公司;			发明人	刘建; 储晓明; 江野; 李磊; 沈朴恒;
摘要	本发明公开了一种含氮非调质钢的精准增氮方法，包括电炉冶炼工序、LF炉精炼工序和VD 真空工序，LF炉精炼工序全程采用底吹氮气方法，钢水温度 ≤1550℃时，控制氮气流量100‑180NL/min，送电5‑20min后测温，当钢水温度≥1550℃时，调节氮气流量至30‑120NL/min。本发明在电炉出钢和精炼过程中不加氮合金，降低了成本；在VD真空工序中破真空前2分钟底吹气更换为氩气，使氮气在钢液中溶解更均匀，实现精准控制N含量；VD破空后根据工艺目标值，一次性喂入氮线，实现氮元素的精准控制和纯净度控制。
权利要求	1.一种含氮非调质钢的精准增氮方法，包括电炉冶炼工序、LF炉精炼工序和VD 真空工序，其特征在于，（1）所述电炉冶炼工序，出钢过程中加入氩气搅拌2‑5min,氩气流量为130‑400 NL/min；（2）所述LF炉精炼工序，全程采用底吹氮气方法，首先对钢水进行测温，钢水温度≤ 1550℃时，控制氮气流量100‑180NL/min，送电5‑20min后再次测温，当钢水温度≥1550℃时，调节氮气流量至30‑120NL/min；底吹氮气的时间≥80min，氮气流量按照送电、合金化、喂线、增碳以及软吹阶段进行调整，调整范围为30‑150 NL/min；（3）所述VD真空工序，钢水到达VD真空工序底吹流量为30‑80 NL/min的氮气，破空前2分钟将底吹气切换为流量为20‑60 NL/min的氩气，在真空度≤100Pa时，开始计时并保持6‑ 10min；VD真空工序破空后取气体样本分析N含量，按照工艺成分目标值，一次性喂入氮线，喂入氮线搅拌5‑15min后取样分析，确认N含量。 2.根据权利要求1所述的一种含氮非调质钢的精准增氮方法，其特征在于，所述电炉冶炼工序，出钢温度需要≥1610℃，出钢前静沸腾1‑2min且左右摇动炉体一次。 3.根据权利要求1所述的一种含氮非调质钢的精准增氮方法，其特征在于，所述氮线为高纯氮化硅或者氮化锰包芯线。
说明书全文	一种含氮非调质钢的精准增氮方法技术领域 [0001] 本发明涉及冶金技术领域，具体涉及一种含氮非调质钢的精准增氮方法。背景技术 [0002] 在非调质钢成分设计时，通常需要加入铝、钛、氮等元素，通过析出氮化铝、氮化钛来钉扎奥氏体晶界，从而细化奥氏体晶粒。增氮可提高氮化钛的稳定性,阻止奥氏体晶粒粗化，相关试验及文献资料表明，每增加10ppm的氮可以提高非调质钢6‑10MP的屈服强度。 [0003] 目前常见的增氮方法为主要为三种：初炼炉(电炉或转炉)出钢加含氮合金(氮化铬、氮化硅锰他、氮化锰等)，真空工序后通过喂线机向钢液中喂入含氮丝线(氮化硅线、氮化锰线、氮化硅锰线)。 [0004] CN113416881A含氮钢种冶炼中的精准控氮方法采用电炉初炼钢水，电炉出钢时对钢水进行预脱氧；LF精炼前期钢水充分还原，VD前控制钢水中氧含量≤10ppm；在精炼过程VD后分两次向钢包内喂入氮化硅铁包芯线，两次喂线间隔时间控制为10～20min。该方法VD后补喂两次氮线，所需氮线量较多，成本较高；两次喂线间隔时间控制为10～20min，生产周期较长，不利于长浇次生产。补喂两次氮线，对钢水纯净度控制不利，容易引起夹杂物超标。 [0005] CN110438291B一种渗碳齿轮钢的控氮方法。在转炉出钢后，对钢包内的钢水进行软吹，软吹过程中向钢水中加入氮化锰合金；在LF钢包精炼过程中向钢水中吹入氮气，VD破空后不补喂氮线。该方法一般针对氮含量120ppm左右的齿轮钢，齿轮钢氮含量比非调质钢低，采用该方法冶炼非调质钢VD破空需要补喂氮线，且该方法在转炉出钢后需要加入氮化锰合金，目前氮合金价格较为昂贵，且真空过程存在脱氮反应，此方法成本较高。 [0006] CN114032357A一种精确控制钢中氮含量的冶炼方法。采用炉前出钢过程中加少量氮化锰合金增氮，精炼前期采用底吹氩气，当钢水温度达到T时，钢包采用氮气搅拌。VD炉当真空度≤67Pa时开启底吹氮气搅拌，破空后切换为氩气搅拌。该方法在出钢加入氮化锰合金，成本较高；同时，由于真空工序存在脱氮反应，合金加入的氮元素会大量损失掉，增加生产成本；在LF精炼温度达到T℃时才底吹氮气，在前期温度低时只能底吹氩气，未实现LF精炼全程底吹氮气；VD到站后并没有切换为氮气，只在真空度≤67Pa时开启底吹氮气搅拌；该方法适合生产氮含量在100‑150ppm的齿轮钢，不适合生产150‑200ppm的非调质钢。 [0007] 因此，亟需解决上述问题。发明内容 [0008] 发明目的：本发明的目的是提供一种低成本、精准控制钢液中氮含量且可以提高钢水纯净度的含氮非调质钢的精准增氮方法，尤其适用于生产氮含量130‑220ppm的非调质钢。 [0009] 技术方案：本发明提供一种含氮非调质钢的精准增氮方法，包括电炉冶炼工序、LF炉精炼工序、VD真空工序和连铸工序，LF炉精炼工序，全程采用底吹氮气方法，钢水温度≤1550℃时，控制氮气流量100‑180NL/min，送电5‑20min后测温，当钢水温度≥1550℃时，调节氮气流量至30‑120NL/min。 [0010] 进一步的，电炉冶炼工序，出钢温度需要≥1610℃，出钢前静沸腾1‑2min且左右摇动炉体一次。 [0011] 优选的，电炉冶炼工序，出钢过程中加入氩气搅拌2‑5min,氩气流量为130‑400NL/min。 [0012] 进一步的，炉精炼工序，底吹氮气的时间≥80min，氮气流量按照送电、合金化、喂线、增碳以及软吹阶段进行调整，调整范围为30‑150NL/min。 [0013] 再者，VD真空工序，钢水到达VD真空工序底吹氮气，破空前2分钟将底吹气切换为氩气。 [0014] 进一步的，VD真空工序底吹氮气的流量为30‑80NL/min。 [0015] 再者，VD真空工序中底吹氩气流量为20‑60NL/min。 [0016] 优选的，VD真空工序底吹氩气，在真空度≤100Pa时，开始计时并保持6‑10min。 [0017] 进一步的，VD真空工序破空后取气体样本分析N含量，按照工艺成分目标值，一次性喂入氮线，喂入氮线搅拌5‑15min后取样分析，确认N含量。 [0018] 优选的，VD真空工序中喂入的氮线为高纯氮化硅或者氮化锰包芯线。 [0019] 有益效果：本发明与现有技术相比，具有以下显著优点： [0020] (1)电炉出钢和精炼过程中不加氮合金，LF精炼工序全程底吹氮气，使氮元素充分的溶解于钢水中，用氮气代替氮合金，降低生产成本； [0021] (2)电炉出钢结束后氩气搅拌2‑5min，利于合金充分熔化和钢水夹杂物上浮； [0022] (3)LF精炼全程采用底吹氮气方式增氮，实现在低温段依然采用氮气，进一步提高氮气利用率；氮气比氩气成本更低，在满足氮含量要求前提下进一步降低生产成本； [0023] (4)VD破真空前2分钟底吹气切换为氩气，可以使氮气在钢液中溶解更为均匀，使破空后分析N成分更为稳定和精准； [0024] (5)实现喂线一次进入目标范围，减少补喂氮线次数，实现氮元素的精准控制和纯净度控制。具体实施方式 [0025] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进一步详细说明。 [0026] 实施例1 [0027] (1)电炉冶炼工序：电炉出钢温度1630℃，电炉出钢前静沸腾1分钟且左右摇动炉体一次，出钢过程脱氧、合金化和造渣，出钢结束后钢包车开到吊包工位进行大氩气搅拌2min，氩气流量为240NL/min。 [0028] (2)LF炉精炼工序：LF精炼在到站、送电、增碳、合金化、喂线、软吹等阶段全程均采用底吹氮气方法。钢水到达LF工位后，钢包底吹管气体为氮气。首先对钢水进行测温，温度1540℃，将氮气流量调节至120NL/min，送电10min后测温，温度1580℃时，根据合金化、造渣、喂线、软吹等不同阶段，调节氮气流量至30‑120NL/min。LF精炼底吹氮气时间85min。 [0029] (3)VD真空工序：钢水到VD工序后底吹气体仍为氮气，氮气流量为50NL/min，真空度在100Pa时开始计时保持7min，破真空前2分钟底吹气切换为氩气。破空后取气体样分析N含量为125ppm，根据工艺成分范围(N：150‑180ppm)，一次性补喂高纯氮化硅线150m，喂线后搅拌8min，氩气流量为30NL/min后取样分析N含量为165ppm，N含量进入工艺要求范围。 [0030] 实施例2 [0031] 1)电炉冶炼：电炉出钢温度1640℃，电炉出钢前静沸腾2分钟且左右摇动炉体一次，出钢过程脱氧、合金化和造渣，出钢结束后钢包车开到吊包工位进行大氩气搅拌3min，氩气流量为300NL/min。 [0032] (2)LF炉精炼工序：LF精炼在到站、送电、增碳、合金化、喂线、软吹等阶段全程均采用底吹氮气方法。钢水到达LF工位后，钢包底吹管气体为氮气。首先对钢水进行测温，温度1535℃时，将氮气流量调节至130NL/min，送电8min后测温，温度1575℃时，根据合金化、造渣、喂线、软吹等不同阶段，调节氮气流量至30‑120NL/min。LF精炼底吹氮气时间90min。 [0033] (3)VD真空工序：钢水到VD工序后底吹气体仍为氮气，氮气流量为60NL/min，真空度在100Pa时开始计时保持8min，破真空前2分钟底吹气切换为氩气。破空后取气体样分析N含量为130ppm，根据工艺成分范围(N：160‑190ppm)，一次性补喂高纯氮化硅线180m，喂线后搅拌10min，氩气流量调整为40NL/min后取样分析N含量为180ppm，N含量进入工艺要求范围。 [0034] 实施例3 [0035] (1)电炉冶炼：电炉出钢温度1620℃，电炉出钢前静沸腾2分钟且左右摇动炉体一次，出钢过程脱氧、合金化和造渣，出钢结束后钢包车开到吊包工位进行大氩气搅拌5min，氩气流量为270NL/min。 [0036] (2)LF炉精炼工序：LF精炼在到站、送电、增碳、合金化、喂线、软吹等阶段全程均采用底吹氮气方法。钢水到达LF工位后，钢包底吹管气体为氮气。首先对钢水进行测温，温度1520℃，将氮气流量调节至180NL/min，送电15min后测温，温度1580℃时，根据合金化、造渣、喂线、软吹等不同阶段，调节氮气流量至30‑120NL/min。LF精炼底吹氮气时间100min。 [0037] (3)VD真空工序：钢水到VD工序后底吹气体仍为氮气，氮气流量为70NL/min，真空度在100Pa时开始计时保持10min，破真空前4分钟底吹气切换为氩气。破空后取气体样分析N含量为135ppm，根据工艺成分范围(N：160‑200ppm)，一次性补喂高纯氮化硅线200m，喂线后搅拌15min，氩气流量调整为50NL/min后取样分析N含量为195ppm，N含量进入工艺要求范围。 [0038] [0039] [0040] 以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解为：依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

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