專利名稱：：一種在精煉爐中增氮的方法
技術領域：
：本發明涉及一種在精煉爐中增氮的方法，具體講是在VOD精煉爐還原結束或在VD精煉爐脫氫結束后，在真空下增氮的方法。
背景技術：
：氮作為合金化元素加入鋼中能起穩定奧氏體、改善鋼的力學性能和耐腐蝕性等作用。為此，部分不銹鋼和碳鋼要求鋼中有一定的氮含量。現在VOD或VD精煉爐內增加鋼中氮含量的方法是在VOD精煉爐還原結束或在VD精煉爐脫氫結束后，在大氣下往鋼液中加入氮化合金進行氮合金化。這種方法不足之處是一是氮化合金中的雜質會進入鋼中給鋼帶來污染；二是增加噸鋼生產成本；三是易造成鋼水二次氧化，會降低鋼水純凈度。
發明內容為了克服現有在精煉爐中增氮的方法的上述不足，本發明提供一種成本低的在精煉爐中增氮的方法。本發明的技術方案是在VOD或VD精煉爐中，根據不同鋼種在精煉爐處理結束對氮含量的要求，在VOD精煉爐還原結束或在VD精煉爐脫氫結束后，鋼液溫度不低于該鋼種液相線以上3(TC，底吹氣體改為氮氣，將真空度調至40kPa-60kPa、底吹壓力大于O.5MPa、底吹總流量大于500L/min，往鋼液中吹入一定量的氮氣，用氮氣在鋼液中進行氮合金化，從而達到增氮的目的。本發明在VOD或VD精煉爐內、真空下增氮方法的步驟特征是(一)在VOD精煉爐還原結束或在VD精煉爐脫氫結束后，鋼液溫度不低于該鋼種液相線溫度以上3(TC,將真空度調到40kPa—60kPa，通過鋼包的底吹裝置，往鋼液中吹入壓力不小于O.5MPa、底吹總流量不小于500L/min的氮氣。(二)用公式(1)和(2)計算增氮時間，確保鋼液在精煉爐中處理結束后的氮含量。1、求出鋼液需增氮量AN。針對每個鋼種在VOD或VD精煉爐處理結束后要求鋼液達到的目標氮含量，結合增氮前鋼液中氮含量，用公式(1)求出鋼液需增氮量AN。△N=[N]—[N]前(1)(1)式中AN—鋼液需增氮量(%)—每個鋼種在VOD或VD精煉爐處理結束后要求鋼液達到的目標氮含量(%)[N]前一增氮前鋼液中氮含量(%)2、計算出增氮時間。在增氮過程中鋼液溫降按y為l.2'C/min—2.(TC/min計算，一般按l.5'C/min計算，用公式(2)計算出增氮時間，但在確定增氮時間時要確保增氮后鋼液溫度不低于其液相線溫度，以防止鋼液凝固。△N=1.25XQXtX10-18—273)-L25+0.51gP-lgf(2)(2)式中厶N—鋼液需增氮量(%)Q—底吹總流量(L/min)t一增氮時間(min)T—增氮前鋼液的溫度(X:)P_爐內真空度(10，3)y—增氮過程中鋼液的溫降("C/min)lgf=0.13[%C]-0.047[%Cr]+0.01[%Ni]-0.02[%Mn]+0.047[%Si]+0.011[%Co]-0.Oil[%Mo]-0.1[%V]一O.06[%Nb]-0.028[%A1]+0.045[%P]+0.007[%S]注[]括號內為增氮前鋼液中各元素的質量分數。本發明在VOD或VD精煉爐內、真空下增氮方法的有益效果1、用廉價的氮氣替代氮化錳或氮化鉻等氮化合金進行氮合金化，可減少氮化合金中的雜質給鋼帶來的污染，可降低噸鋼生產成本。2、在真空下進行氮合金化，可避免鋼水二次氧化，提高鋼水純凈度。3、在真空下通過鋼包底吹向鋼液中吹入氮氣進行氮合金化，可將鋼液中的氮含量增加到O.110%以上。具體實施例方式下面結合實施例詳細說明在VOD精煉爐內、真空下增氮方法的具體實施方式，但本在精煉爐中增氮的方法的具體實施方式不局限于下述的實施例。實施例一本實施例是在90噸雙工位V0D爐上進行的，所用鋼包底部裝有2個底吹供氣裝置，單底供氣流量最大為600L/min，V0D最高真空度為67Pa。冶煉鋼種0Crl8Ni9，液相線溫度1460'C，鋼種成品化學成分的質量百分配比見表2:<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注在VOD精煉爐處理結束后要求鋼液達到的目標氮含量為O.050%。到站鋼水溫度1630。C，鋼包空間1350mm(爐渣液面到鋼包上沿的距離)，渣厚40mm，鋼水量84.3噸，鋼水成分的質量百分配比為C0.245%Si0.13%Mn1.20%P0.015%S0.015%Cr18.15%Ni8.06%N0.1707%其余為Fe與不可避免的雜質。抽真空3min后開底吹，鋼包底吹&，底吹總流量為600L/min，真空度為12kPa時降頂槍吹氧347m3，之后抽真空至67Pa，底吹總流量調到1000L/min沸騰脫碳13min，加石灰2.0噸，螢石O.6噸，硅鐵O.65噸(硅鐵中硅含量75%)，還原15min，測溫、取樣，溫度為1553'C，鋼水量84.6噸，鋼水成分的質量百分配比為C0.053%Si0.41%Mn1.19%P0.015%S0.001%Crl8.16%Ni8.05%N0.0322%其余為Fe與不可避免的雜質。之后將真空度調到45kPa，通過鋼包2個底吹裝置，吹入壓力0.63MPa、底吹總流量為1200L/min的氮氣給鋼水增氮，增氮6min后，測溫、取樣，溫度為1545"C，鋼水成分的質量百分配比為C0.051%Si0.40%Mn1.19%P0.015%S0.001%Crl8.15%Ni8.05%N0.0491%其余為Fe與不可避免的雜質。下面以本實施例為例說明計算增氮量與含氮量的過程。第一步求出鋼液需增氮量AN。已知[N]=0.050%，[N]前二O.0322%。用公式AN二[N]—[N]前，求出鋼液需增氮量AN^0.0178%。第二步計算出增氮時間。己知AN=0.0178%，Q=1200L/min，T=1553°C，P=45kPa=0.45X105Pa，y=1.5°C/min。Lgf=0.13[o/oC]-0.047[%Cr]+0.01[%Ni]_0.02[%Mn]+0.047[%Si]+0.011[%Co]-0.011[%Mo]-0.1[%V]一O.06[%Nb]—0.028[%A1]+0.045[%P]+0.007[%S]=0.13X0.053-0.047X18.16+0.01X8.05-0.02X1.19+0.047X0.41+0.011X0-0.011X0-0.1X0-0.06X0-0.028X0+0.045X0.015+0.007X0.001=-0.77用公式AN二L25XQXtX10—188/(T—y"273)-1.25+。.W艮P:0.0178=1.25X1200XtX10一188/(1553—Lw273)—1'25+0.5誠.45一(—0.77)通過解方程計算出增氮時間t二6min。實施例二本實施例是在90噸雙工位VD上進行的，所用鋼包底部裝有2個底吹供氣裝置，單底供氣流量最大為600L/min，VD最高真空度為67Pa。冶煉鋼種S30432,液相線溫度144(TC，鋼種成品化學成分的質量百分配比見表3:表3<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>注在VD精煉爐處理結束后要求鋼液達到的目標氮含量為O.110%。到站鋼水溫度1629。C，鋼包空間1290mm(爐渣液面到鋼包上沿的距離)，渣厚50mm，鋼水量83.5噸，鋼水成分的質量百分配比為C0.081%Si0.13%Mn0.82%P0.013%S0.016%Cr18.43%Ni9.02%Mo0.31%Co0.13%Cu3.01%Nb0.53%N0.1975%其余為Fe與不可避免的雜質。抽真空3min后開底吹，鋼包底吹&，底吹總流量為600L/min，真空度為20kPa時加石灰1.2噸，螢石0.4噸，鋁粒80公斤；抽真空至67Pa，底吹總流量調到1200L/min強攪拌脫氫16min，測溫、取樣，溫度為1575T:，鋼水成分的質量百分配比為CO.076%Si0.14%MnO.82%P0.013%S0.001%Cr18.42%Ni9.06%Mo0.31%Co0.13%Cu3.01%NbO.53%NO.0232%其余為Fe與不可避免的雜質。之后將真空度調到45kPa，通過鋼包2個底吹裝置，吹入壓力0.65MPa、底吹總流量為1200L/min的氮氣給鋼水增氮，增氮26min后，測溫、取樣、定氫，溫度為1530。C，鋼水成分的質量百分配比為C0.073%Si0.15%Mn0.83%P0.013%S0.001%Cr18.43%Ni9.05%Mo0.31%Co0.13%Cu3.01%Nb0.53%N0.1126%H0.00012%其余為Fe與不可避免的雜質。實施例三本實施例是在90噸雙工位VD上進行的，所用鋼包底部裝有2個底吹供氣裝置，單底供氣流量最大為600L/min，VD最高真空度為67Pa。冶煉鋼種T91，液相線溫度1505X:，鋼種成品化學成分的質量百分配比見表4:元素cSiPSCrMoNbVAlN標準0.080.200.30《《8.000.850.060.18《0.030-0.12-0.50-0.600.0200.010-9.50-1.05-0.10-0.250.015-0.070目標0.090.300.40《0.012《0.0038.300.950.080.200.0100.040注在VD精煉爐處理結束后要求鋼液達到的目標氮含量為O.040%。到站鋼水溫度1663'C，鋼包空間1260mra(爐渣液面到鋼包上沿的距離)，渣厚50mm，鋼水量84噸，鋼水成分的質量百分配比為C0.109%Si0.30%MnO.43%P0.011%S0.002%Cr8.24%Ni0.06%Mo0.95%Al0.035%V0.20%Nb0.083%NO.075%其余為Fe與不可避免的雜質。抽真空3min后開底吹，鋼包底吹N2，抽真空至67Pa，底吹總流量調到1200L/min強攪拌脫氫18min測溫、取樣，溫度為1615"C，鋼水成分的質量百分配比為CO.106%Si0.28%MnO.42%P0.011%S0.002%Cr8.23%Ni0.06%Mo0.95%Al0.016%V0.20%Nb0.0830/0N0.0183%其余為Fe與不可避免的雜質。之后將真空度調到45kPa，通過鋼包2個底吹裝置，吹入壓力0.65MPa、底吹總流量為1200L/min的氮氣給鋼水增氮，增氮16min后，測溫、取樣、定氫，溫度為1589"C，鋼水成分的質量百分配比為CO.105%Si0.27%MnO.42%P0.011%SO.0015%Cr8.23%Ni0.06%Mo0.95%Al0.01%V0.20%Nb0.083%NO.0390%H0.0001%其余為Fe與不可避免的雜質。注在精煉爐中脫碳或脫氫后的鋼液中的氮含量均會降低，為達到精煉爐處理結束后要求鋼液的目標氮含量，必須在VOD精煉爐還原結束或在VD精煉爐脫氫結束后用氮氣給鋼液增氮。權利要求1、一種在精煉爐中增氮的方法，其步驟特征是(一)在VOD精煉爐還原結束或在VD精煉爐脫氫結束后，鋼液溫度不低于該鋼種液相線溫度以上30℃，將真空度調到40kPa-60kPa，通過鋼包的底吹裝置，往鋼液中吹入壓力不小于0.5MPa、底吹總流量不小于500L/min的氮氣；(二)用公式(1)和(2)計算增氮時間，確保鋼液在精煉爐中處理結束后的氮含量；a、求出鋼液需增氮量ΔN針對每個鋼種在VOD或VD精煉爐處理結束后要求鋼液達到的目標氮含量，結合增氮前鋼液中氮含量，用公式(1)求出鋼液需增氮量ΔN；ΔN＝[N]-[N]前(1)(1)式中ΔN-鋼液需增氮量(％)[N]-每個鋼種在VOD或VD精煉爐處理結束后要求鋼液達到的目標氮含量(％)[N]前-增氮前鋼液中氮含量(％)b、計算出增氮時間。鋼液在增氮過程中溫降按y為1.2℃/min-2.0℃/min計算，用公式(2)計算出增氮時間，但在確定增氮時間時要確保增氮后鋼液溫度不低于其液相線溫度，以防止鋼液凝固；ΔN＝1.25×Q×t×10-188/(T-yt+273)-1.25+0.51gP-1gf(2)(2)式中ΔN-鋼液需增氮量(％)Q-底吹總流量(L/min)t-增氮時間(min)T-增氮前鋼液的溫度(℃)P-爐內真空度(105Pa)y-增氮過程中鋼水的溫降(℃/min)1gf＝0.13[％C]-0.047[％Cr]+0.01[％Ni]-0.02[％Mn]+0.047[％Si]+0.011[％Co]-0.011[％Mo]-0.1[％V]-0.06[％Nb]-0.028[％Al]+0.045[％P]+0.007[％S]上式中[]括號內為增氮前鋼液中各元素的質量分數。2、一種在精煉爐中增氮的方法，其特征是在計算出增氮時間時，鋼液在增氮過程中溫降按y為l.5'C/min計算。全文摘要一種在精煉爐中增氮的方法，其步驟特征是(一)在VOD精煉爐還原結束或在VD精煉爐脫氫結束后，吹入壓力不小于0.5MPa、底吹總流量不小于500L/min的氮氣；(二)計算增氮時間；a.求出鋼液需增氮量ΔN＝[N]一[N]<sub>前</sub>；其中ΔN為鋼液需增氮量(％)，[N]為每個鋼種處理結束后要求鋼液達到的目標氮含量(％)，[N]<sub>前</sub>-增氮前鋼液中氮含量(％)；b.計算出增氮時間鋼液在增氮過程中溫降按y為1.2℃/min-2.0℃/min計算；ΔN＝1.25×Q×t×10<sup>-188/(T-yt+273)-1.25+0.5lgP-lgf</sup>；其中Q為底吹總流量(L/min)，t為增氮時間(min)，T為增氮前鋼液的溫度(℃)，P為爐內真空度(10<sup>5</sup>Pa)，y-增氮過程中鋼水的溫降(℃/min)。本在精煉爐中增氮的方法成本低。文檔編號C21C7/00GK101613783SQ20091007511公開日2009年12月30日申請日期2009年8月7日優先權日2009年8月7日發明者張增武申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司