本發明涉及金屬冶煉技術領域，特別涉及一種成本較低的高氮鋼的生產工藝。
背景技術：
隨著人們對含氮不銹鋼的研究越來越深入，人們對于氮對不銹鋼產生積極的影響有了越來越清晰的認識，高氮鋼在力學及腐蝕性能方面遠優于無氮鋼。目前,高氮鋼的研究主要集中于奧氏體鋼或鐵素體和馬氏體鋼；另外，氮對珠光體鋼和雙相鋼等鋼種均有益。氮作為鋼中一種重要的合金元素有廣泛的發展前景,高氮鋼的研究及其應用日益受到重視。面對全球二氧化碳減排的環境規制的實行、油價的上升,汽車工業要求發動機高效化、車體輕量化以進一步提高汽車的燃燒效率,對高強度、耐熱性能好的鋼有強烈需求,高氮鋼在汽車行業的應用具有很好的前景。為了充分發揮氮合金化能使鋼的強度提高、耐腐蝕性增強的優點,各種新的高氮鋼的冶煉工藝也不斷被研究和開發。
目前的一種高氮鋼的生產工藝是在鋼冶煉時在冶煉爐中加入價格比較昂貴的氮化鉻鐵，生產成本比較高。一般的生產工藝是：在鋼水全熔及溫度等達到取樣條件時取樣分析爐中氮元素含量，然后根據鋼種控制目標用氮化合金(如氮化鉻鐵或氮化錳鐵等)對氮元素進行補加調整，一般氮化合金含氮量不大于10％，回收率也因工藝和設備不同而不同。這種合金增氮的工藝存在如下三個方面的問題，一是前述合金氮品位較低，加上回收率的不穩定，致使補加量較大，影響鋼溫的下降，需要二次升溫加熱，直接影響生產成本，二是加入后會引起其它元素的大幅波動，需要對其它元素進行二次或多次調整，影響生產效率及成本，三是氮化合金本身會帶入很金夾雜物，影響鋼水的純凈度。
技術實現要素：
針對現有的高氮鋼生產工藝的缺點，本發明的目的是提供一種高氮鋼生產工藝，其可以降低生產成本，同時提高高氮鋼的質量。
為達到本發明的目的，本發明的一種高氮鋼的生產工藝包括如下步驟：
S1、吹氧脫碳：脫碳前中期使用氧氬混合氣體，后期(即碳降至0.2-0.3％時)用氧氮混合氣體，其氣體比例變化為氧：氬≥3：1，氧：氮＝1：1，氧：氮＝1：3；碳脫至目標要求，溫度≥1720度后，加入還原劑，用40-50NM3/T純氮氣充分攪拌5-6分鐘；
S2、還原扒渣并取樣分析：還原后扒清爐渣并取樣分析結果；
S3、調整元素，將錳，鉻等提高氮溶解度的元素調整到設定數值；
S4、造二次精煉渣：加石灰，螢石(按4：1)造二次精煉渣，加鋁絲和硅鈣1.5KG/T進行深度脫氧脫硫；
S5、純氮氣沖氮：在溫度≤1600時進行沖氮操作，流量為40-50M3/T純氮氣；
S6、純氬軟吹調整氮：沖氮結束取樣分析結果，根據結果進行氮的微調，脫除鋼中溶解多余的氮及驅趕鋼中氣態氮氣。
優選的，在步驟S5中，氮氣用量及工藝參數依據下式：
式中-元素j對N的活度作用參數；
[％j]-元素j在鋼中的百分含量。
再優選的，在步驟S6中，氬氣用量及工藝參數依據下式：
VAr＝8*kN2*PN2*(1/[％N]-1/[％]B)
式中kN2—氮的脫除反應系數，
PN2—氮在大氣中的分壓，
[％N]-氮在鋼中的百分含量，
[％]B-氮在鋼中的飽和溶解度。
本發明高氮鋼生產工藝，利用部分高氮鋼品種需要進行AOD二次精煉的要求，在進行二次精煉時通入廉價的氮氣進行此類鋼種的合金化，取代原來的生產工藝中使用昂貴的金屬氮化合金，降低生產成本；另外氮氣在AOD內還可以清潔鋼液，攪拌均勻鋼液，減少偏析和調整鋼溫，避免新的夾雜物產生等，使最終的高氮鋼的質量得以提升。
附圖說明
通過下面結合附圖的詳細描述，本發明前述的和其他的目的、特征和優點將變得顯而易見。其中：
圖1所示為本發明的高氮鋼的生產工藝的流程圖。
具體實施方式
目前市場對高氮鋼產品的要求越來越高，部分高氮鋼品種需經過AOD(氬氧脫碳精煉)二次精煉，由于AOD具有利用廉價的氮氣進行此類鋼種合金化的良好條件，進而取代部分或全部昂貴的金屬氮化合金；而且在AOD內氮氣還具有清潔鋼液，攪拌均勻鋼液，減少偏析和調整鋼溫的作用，并且無新的夾雜物產生等優點。
基于此，參照圖1所示的本發明的高氮鋼的生產工藝的流程圖，本發明的一種生產高氮鋼的工藝包括如下步驟：
S1、吹氧脫碳：脫碳前中期使用氧氬混合氣體，后期(即碳降至0.2-0.3％時)用氧氮混合氣體，其氣體比例變化為氧：氬≥3：1，氧：氮＝1：1，氧：氮＝1：3；碳脫至目標要求，溫度≥1720度后，加入還原劑，用40-50NM3/T純氮氣充分攪拌5-6分鐘；
S2、還原扒渣并取樣分析：還原后扒清爐渣并取樣分析結果；
S3、調整元素，將錳，鉻等提高氮溶解度的元素調整到設定數值；
S4、造二次精煉渣：加石灰，螢石(按4：1)造二次精煉渣，加鋁絲和硅鈣1.5KG/T進行深度脫氧脫硫；
S5、純氮氣沖氮：在溫度≤1600時進行沖氮操作，流量按40-50M3/T純氮氣，氮氣用量及工藝參數依據下式：
式中-元素j對N的活度作用參數，
[％j]-元素j在鋼中的百分含量；
S6、純氬軟吹調整氮：沖氮結束取樣分析結果，根據結果進行氮的微調，脫除鋼中溶解多余的氮及驅趕鋼中氣態氮氣，氬氣用量及工藝參數依據下式：
VAr＝8*kN2*PN2*(1/[％N]-1/[％]B)
式中kN2—氮的脫除反應系數，
PN2—氮在大氣中的分壓，
[％N]—氮在鋼中的百分含量，
[％]B—氮在鋼中的飽和溶解度。
本發明并不局限于所述的實施例，本領域的技術人員在不脫離本發明的精神即公開范圍內，仍可作一些修正或改變，故本發明的權利保護范圍以權利要求書限定的范圍為準。