CN108715912A - 一种电炉冶炼低氮钢的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电炉冶炼低氮钢的方法,所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和连铸浇注工序;所述EAF炉初炼工序,铁水配入量35~55%,出钢钢水轻微过氧化、氧含量在100~500ppm,出钢温度1620~1680℃,出钢时向钢包加入石灰3~4kg/t钢。本发明方法操作简便,生产的低氮钢,钢中夹杂物少,钢中N≤0.0040%,探伤合格率达到98.5%以上。
Description
技术领域
本发明属于冶金技术领域,具体涉及一种电炉冶炼低氮钢的方法。
背景技术
钢中的N对钢材的有害影响是:会加重钢材的时效(老化)现象,降低钢材的冷加工性能,造成焊接热影响区脆化,加剧钢材的冷脆,造成铸坯开裂及引起晶间腐蚀。许多高级别的钢板要求N含量≤0.0040%。
然而电炉冶炼的钢含氮量较高,往往达到0.0045%~0.0070%。在精炼过程,钢中的N增长明显,如果操作不当,有的可达到0.0100%以上,在VD处理时能脱去部分N,但是作用有限。如果VD处理前N含量较高,如:N≥0.0070%,很难将N脱到0.0035%以下,许多钢的成品N含量在0.0045%~0.0070%,除了钢坯容易出现边角裂纹,对钢的性能会带来一定影响。EAF炉铁水用量越大,生产出的钢水含氮量越低,但是铁水量超过60%,会严重影响到生产效率,降低效益。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种电炉冶炼低氮钢的方法,该方法以EAF炉初炼降低出钢的N含量,出钢过程避免钢水吸N,LF炉精炼造泡沫渣埋弧升温,搅拌时通氩气,不裸露钢水,减少增N,VD炉真空处理阶段创造脱N条件,将N脱到最低,VD后弱搅拌,浇注时全程氩气保护浇注,减少增N;本发明方法生产的含氮钢,钢中氮N≤0.0040%,夹杂物少,轧制的钢板探伤合格率达到98.5%以上。
为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种电炉冶炼低氮钢的方法,所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和连铸浇注工序;所述EAF炉初炼工序,采用铁水与废钢混合配比的冶炼方式,铁水配入量35~55%,出钢钢水轻微过氧化,氧含量在100~500ppm,出钢温度1620~1680℃,出钢时向钢包加入石灰3~4kg/t钢。
本发明所述LF炉精炼工序,精炼开始向钢包内加入碳粉1~2kg/t钢,渣料石灰加入量8~12kg/t钢,萤石1~3kg/t钢,渣层厚度≥120mm,喂入强脱氧剂铝线1.2~2.0kg/t钢;精炼过程每隔5~10min加入干燥的石灰石0.1~0.3kg/t钢,保持炉渣起泡,维持泡沫渣,保持炉渣为白渣≥25min,LF精炼结束倒渣,剩余渣层厚度80~120mm。
本发明所述VD真空处理工序,真空处理过程,氩气流量200~400NL/min,真空度≤66.7Pa,处理时间≥20min。
本发明所述VD真空处理工序,真空处理结束,氩气流量20~50NL/min弱搅拌8~12min,确保钢水不裸露。
本发明所述连铸浇注工序,长水口氩气保护浇注,中间包加盖封闭并吹氩保护,浸入式水口氩气保护浇注。
本发明所述方法生产的低氮钢成品厚度10~80mm。
本发明所述方法生产的低氮钢成品N≤0.0040%。
本发明所述方法生产的低氮钢成品探伤合格率达到98.5%以上。
本发明低氮钢钢板探伤标准参考GB-T 2970-2016《厚钢板超声波检验方法》。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于:1、本发明EAF炉初炼工序,采用合适的铁水配入量,使钢中的N降低到合理范围之内。2、本发明EAF炉初炼工序,出钢温度1620~1680℃,一方面使石灰快速溶解成渣,覆盖在钢水表面,隔绝空气,另一方面,在精炼初期有较高的温度,加快造渣速度,缩短送电时间,减少了增氮。3、本发明EAF炉初炼工序,出钢不加脱氧剂,使钢水有较多的氧,可以大幅减少钢水从出钢到精炼位过程吸收空气中的N。4、本发明LF精炼工序,采用电压165V、电流37~70A供电,低电压大电流使电弧长度缩短,有利于埋弧;精炼开始时氩气搅拌使加入的碳粉与未脱氧的钢水反应,可以快速形成泡沫渣,减少了送电时电弧与空气接触,减少了增氮。5、本发明通过控制真空处理的渣层厚度,增大氩气流量,促进了N从钢水中排出。6、本发明通过控制真空处理后氩气流量、连铸保护浇注措施,避免了钢水二次氧化,同时也避免了钢水吸收空气中的N。7、本发明生产的低氮钢,钢中N≤0.0040%,夹杂物少,钢板探伤合格率达到98.5%以上。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
一种电炉冶炼低氮钢的方法,所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和连铸浇注工序。
(1)EAF炉初炼工序,采用铁水与废钢混合配比的冶炼方式,铁水配入量35~55%,尽早造泡沫渣,煤氧枪枪头尽快埋入泡沫渣中,出钢钢水轻微过氧化,氧含量在100~500ppm,出钢温度1620~1680℃,出钢时向钢包加入石灰3~4kg/t钢,不加其它物料,到钢包的钢水氮含量≤0.0040%。
(2)LF炉精炼工序,精炼开始先向钢包内加入碳粉1~2kg/t钢,利用钢水中的氧和钢包内已经溶解的渣料形成泡沫渣,采用电压165V、电流37~70A供电,继续添加渣料造渣,使用弱脱氧剂碳粉、电石、硅铁粉等脱氧;渣料石灰加入量8~12kg/t钢,萤石1~3kg/t钢,渣层厚度≥120mm,喂入强脱氧剂铝线1.2~2.0kg/t钢;精炼过程每间隔5~10min加入干燥的石灰石0.1~0.3kg/t钢,保持炉渣起泡,维持泡沫渣,调整Si、Mn等元素至内控成分中下限,钢水不裸露充分搅拌脱硫、去夹杂物,保持炉渣为白渣(FeO+MnO2≤1%)≥25min,成分、温度合适,LF精炼结束倒渣,剩余渣层厚度80~120mm。此过程有合金增N,有钢水吸入空气中的N,有电弧电离氮气,氮原子进入钢水,通过造泡沫渣,避免钢水与空气直接接触,避免电弧周围有空气。此过程增氮量≤0.0010%。
(3)VD真空处理工序,真空处理过程,氩气流量200~400NL/min,真空度≤66.7Pa,处理时间≥20min。真空状态下,钢中的N溶解度降低,较容易进入氩气泡,大量的氩气产生的气泡将钢中的N带出钢水,使钢中的N不断降低。较大的氩气流量,产生更多的氩气泡,在相同的时间里脱去更多的N。适当的渣层厚度既可以避免钢水与空气直接接触,还可以在真空下使氩气更容易将炉渣排挤开,携带N的氩气泡不断从涌出渣面的钢水中溢出爆裂,大大提高脱N效率。真空处理结束,氩气流量20~50NL/min弱搅拌8~12min,确保钢水不裸露,既有利于夹杂物上浮去除,也避免钢水吸氮。当温度达到浇注要求的吊包温度吊包浇注。此过程脱氮率30~50%,此时钢水氮含量≤0.0035%。
(4)连铸浇注工序,长水口氩气保护浇注,中间包加盖封闭并吹氩保护,浸入式水口氩气保护浇注。钢水增氮≤0.0005%。
本发明所述方法生产的低氮钢成品厚度10~80mm,N≤0.0040%,探伤合格率达到98.5%以上。
实施例1
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)EAF炉初炼工序:计划出钢100t,配入钢铁料110t,铁水配入量35%,出钢钢水轻微过氧化、氧含量500ppm,出钢温度1620℃,出钢时向钢包加入石灰3kg/t钢;
(2)LF炉精炼工序:精炼开始向钢包内加入碳粉1kg/t钢,渣料石灰加入量8kg/t钢,萤石1kg/t钢,渣层厚度120mm,喂入强脱氧剂铝线1.2kg/t钢;精炼过程每隔10min加入干燥的石灰石0.3kg/t钢,保持炉渣起泡,维持泡沫渣,LF精炼结束倒渣,剩余渣层厚度80mm;
(3)VD真空处理工序:真空处理过程,氩气流量200NL/min,真空度≤66.7Pa,处理时间20min;真空处理结束,氩气流量25NL/min弱搅拌12min,确保钢水不裸露;
(4)连铸浇注工序:长水口氩气保护浇注,中间包加盖封闭并吹氩保护,浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度80mm,N:0.0035%,钢板探伤合格率98.9%。
实施例2
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)EAF炉初炼工序:计划出钢100t,配入钢铁料108t,铁水配入量38%,出钢钢水轻微过氧化、氧含量100ppm,出钢温度1640℃,出钢时向钢包加入石灰3.5kg/t钢;
(2)LF炉精炼工序:精炼开始向钢包内加入碳粉2kg/t钢,渣料石灰加入量12kg/t钢,萤石1.5kg/t钢,渣层厚度140mm,喂入强脱氧剂铝线1.5kg/t钢;精炼过程每隔5min加入干燥的石灰石0.1kg/t钢,保持炉渣起泡,维持泡沫渣,LF精炼结束倒渣,剩余渣层厚度120mm;
(3)VD真空处理工序:真空处理过程,氩气流量300NL/min,真空度≤66.7Pa,处理时间21min;真空处理结束,氩气流量30NL/min弱搅拌8min,确保钢水不裸露;
(4)连铸浇注工序:长水口氩气保护浇注,中间包加盖封闭并吹氩保护,浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度70mm,N:0.0032%,钢板探伤合格率99.5%。
实施例3
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)EAF炉初炼工序:计划出钢96t,配入钢铁料105t,铁水配入量55%,出钢钢水轻微过氧化、氧含量300ppm,出钢温度1680℃,出钢时向钢包加入石灰4kg/t钢;
(2)LF炉精炼工序:精炼开始向钢包内加入碳粉2kg/t钢,渣料石灰加入量10kg/t钢,萤石3kg/t钢,渣层厚度150mm,喂入强脱氧剂铝线1.8kg/t钢;精炼过程每隔8min加入干燥的石灰石0.2kg/t钢,保持炉渣起泡,维持泡沫渣,LF精炼结束倒渣,剩余渣层厚度100mm;
(3)VD真空处理工序:真空处理过程,氩气流量400NL/min,真空度≤66.7Pa,处理时间20min;真空处理结束,氩气流量50NL/min弱搅拌12min,确保钢水不裸露;
(4)连铸浇注工序:长水口氩气保护浇注,中间包加盖封闭并吹氩保护,浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度50mm,N:0.0029%,钢板探伤合格率99.8%。
实施例4
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)EAF炉初炼工序:计划出钢101t,配入钢铁料108t,铁水配入量50%,出钢钢水轻微过氧化、氧含量200ppm,出钢温度1650℃,出钢时向钢包加入石灰3.3kg/t钢;
(2)LF炉精炼工序:精炼开始向钢包内加入碳粉1.5kg/t钢,渣料石灰加入量8kg/t钢,萤石2kg/t钢,渣层厚度130mm,喂入强脱氧剂铝线2.0kg/t钢;精炼过程每隔7min加入干燥的石灰石0.25kg/t钢,保持炉渣起泡,维持泡沫渣,LF精炼结束倒渣,剩余渣层厚度90mm;
(3)VD真空处理工序:真空处理过程,氩气流量400NL/min,真空度≤66.7Pa,处理时间20min;真空处理结束,氩气流量40NL/min弱搅拌11min,确保钢水不裸露;
(4)连铸浇注工序:长水口氩气保护浇注,中间包加盖封闭并吹氩保护,浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度10mm,N:0.0033%,钢板探伤合格率98.6%。
实施例5
本实施例电炉冶炼低氮钢的方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序,具体工艺步骤如下所述:
(1)EAF炉初炼工序:计划出钢98t,配入钢铁料106t,铁水配入量45%,出钢钢水轻微过氧化、氧含量400ppm,出钢温度1630℃,出钢时向钢包加入石灰3.7kg/t钢;
(2)LF炉精炼工序:精炼开始向钢包内加入碳粉1.8kg/t钢,渣料石灰加入量9kg/t钢,萤石2.5kg/t钢,渣层厚度128mm,喂入强脱氧剂铝线1.4kg/t钢;精炼过程每隔9min加入干燥的石灰石0.18kg/t钢,保持炉渣起泡,维持泡沫渣,LF精炼结束倒渣,剩余渣层厚度110mm;
(3)VD真空处理工序:真空处理过程,氩气流量350NL/min,真空度≤66.7Pa,处理时间25min;真空处理结束,氩气流量20NL/min弱搅拌10min,确保钢水不裸露;
(4)连铸浇注工序:长水口氩气保护浇注,中间包加盖封闭并吹氩保护,浸入式水口氩气保护浇注。
本实施例电炉冶炼低氮钢成品厚度30mm,N:0.0040%,钢板探伤合格率99.4%。
由实施例1-5可知,本发明EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理及连铸浇注工序生产轧制的钢板:N≤0.0040%,符合要求,钢板探伤合格率达到98.5%以上。
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,本领域的普通技术人员应当理解: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。
Claims (8)
1.一种电炉冶炼低氮钢的方法,其特征在于,所述方法包括EAF炉初炼、LF炉精炼、VD炉真空处理和连铸浇注工序;所述EAF炉初炼工序,采用铁水与废钢混合配比的冶炼方式,铁水配入量35~55%,出钢钢水轻微过氧化,氧含量在100~500ppm,出钢温度1620~1680℃,出钢时向钢包加入石灰3~4kg/t钢。
2.根据权利要求1所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法,其特征在于,所述LF炉精炼工序,精炼开始向钢包内加入碳粉1~2kg/t钢,渣料石灰加入量8~12kg/t钢,萤石1~3kg/t钢,渣层厚度≥120mm,喂入强脱氧剂铝线1.2~2.0kg/t钢;精炼过程每隔5~10min加入干燥的石灰石0.1~0.3kg/t钢,保持炉渣起泡,维持泡沫渣,保持炉渣为白渣≥25min,LF精炼结束倒渣,剩余渣层厚度80~120mm。
3.根据权利要求1所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法,其特征在于,所述VD真空处理工序,真空处理过程,氩气流量200~400NL/min,真空度≤66.7Pa,处理时间≥20min。
4.根据权利要求1所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法,其特征在于,所述VD真空处理工序,真空处理结束,氩气流量20~50NL/min弱搅拌8~12min,确保钢水不裸露。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法,其特征在于,所述连铸浇注工序,长水口氩气保护浇注,中间包加盖封闭并吹氩保护,浸入式水口氩气保护浇注。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法,其特征在于,所述方法生产的低氮钢成品厚度10~80mm。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法,其特征在于,所述方法生产的低氮钢成品N≤0.0040%。
8.根据权利要求1-4任意一项所述的一种电炉冶炼低氮钢的方法,其特征在于,所述方法生产的低氮钢成品探伤合格率达到98.5%以上。
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