專(zhuān)利名稱(chēng)：在lf精煉過(guò)程加氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于冶金工程領(lǐng)域，涉及ー種在LF精煉過(guò)程加氮的方法，主要應(yīng)用于以氮元素來(lái)提高鋼性能的高氮鋼的生產(chǎn)中。
背景技術(shù)：
隨著氮元素在低合金高強(qiáng)度鋼中的廣泛應(yīng)用，含氮鋼產(chǎn)品已廣為冶金領(lǐng)域所接受。氮元素對(duì)提高鋼的強(qiáng)度貢獻(xiàn)較大，而且含氮合金成本不高，適宜添加，因此，含氮鋼在近年來(lái)發(fā)展迅速，不僅在對(duì)有高強(qiáng)度要求的鋼中得到應(yīng)用，而且即使對(duì)于類(lèi)似Q345級(jí)別產(chǎn)品的鋼種設(shè)計(jì)，為實(shí)現(xiàn)強(qiáng)度指標(biāo)或降低生產(chǎn)成本，也已經(jīng)采取在鋼中加入適量的含氮合金用于強(qiáng)度指標(biāo)提升。但氮在鋼中飽和度是一定的，如何最大限度的増加鋼中氮元素的含量成為近年來(lái)含氮鋼研究的重點(diǎn)。公開(kāi)號(hào)為CN102051530A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了ー種48MnV含氮鋼及其加氮エ藝。其加氮エ藝的N按O. 0080-0. 0150%控制，優(yōu)選N為O. 0090-0. 0120%,目標(biāo)值為O. 0110%，按計(jì)
算量在真空流程后向鋼中一次性喂入氮化錳鐵線。該發(fā)明改真空前加氮合金化為真空后加氮合金化，真空后再微調(diào)氮的エ藝流程，可使48MnV含氮鋼獲得較好的綜合力學(xué)性能，提高強(qiáng)度和韌性。公開(kāi)號(hào)為CN102400030A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了ー種真空感應(yīng)爐冶煉鋼水添加氮元素的方法，在高真空感應(yīng)爐冶煉需要添加氮元素的鋼種時(shí)，將不對(duì)鋼液質(zhì)量產(chǎn)生危害的含氮鐵合金放入料斗內(nèi)，鋼液經(jīng)過(guò)高真空精煉，充分脫氧后，向爐內(nèi)及錠模內(nèi)充入氬氣，加入含氮鐵合金終脫氧后，出鋼澆注。精煉脫氧后，在氬氣保護(hù)氣氛下加入含氮鐵合金，終脫氧后出鋼澆注，達(dá)到精確、低成本的添加氮元素目的。公開(kāi)號(hào)為CN102220454A的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了ー種在鋼中添加氮化釩合金的微合金鋼的煉鋼方法，該方法的特點(diǎn)是在煉鋼吋，當(dāng)?shù)谷脘摪匿撘赫汲鲣摿?0 40%時(shí)，將ー種經(jīng)特定密封包裝的氮化釩合金添加劑包裝塊投入鋼包，再?zèng)_入剩余的鋼液；所述的氮化釩合金添加劑為氮化釩合金粉體與O 10%的鋁粉或鋁粒的混合物，用包裝袋密封包裝成包裝塊；所述的包裝袋由有足夠強(qiáng)度的紙質(zhì)包裝紙外層和單層或雙層不透氣塑料膜襯裡構(gòu)成；所述的氮化釩合金粉體是將釩化合物粉料與碳質(zhì)粉料混配而成的混合粉體原料，置于制備爐中，經(jīng)向制備爐通入氨氣或氮?dú)?，使物料進(jìn)行預(yù)還原、碳化、氮化反應(yīng)而直接獲得的氮化釩合金粉體。該發(fā)明能有效提高釩、氮回收率和鋼材的質(zhì)量。綜上所述，上述專(zhuān)利是針對(duì)真空冶煉條件下的加氮エ藝或轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程的加氮方式，對(duì)非真空條件下精煉過(guò)程的加氮エ藝并未提及。此外，目前含氮合金一般在轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程進(jìn)行添加，這種添加工藝盡管比較簡(jiǎn)單，易于操作，但是氮在鋼中的溶解度有波動(dòng)，且氮的回收率不高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供ー種在LF精煉過(guò)程加氮的方法。該方法是在LF爐精煉條件下加入含氮合金的，即將含氮合金的添加時(shí)機(jī)由轉(zhuǎn)爐添加改為在LF精煉爐添加，而且該加氮方法是在非真空條件下進(jìn)行的。本發(fā)明提供的在LF精煉過(guò)程加氮的方法，其具體技術(shù)方案如下在LF精煉初期脫氧劑加入鋼水后向精煉爐內(nèi)的鋼水中添加含氮合金或在精煉脫氧結(jié)束后向鋼水中加入含氮合金。優(yōu)選地，在向鋼水加入所述含氮合金的同時(shí)進(jìn)行攪拌；或在所述含氮合金加入鋼水結(jié)束后立即進(jìn)行攪拌。優(yōu)選地，在所述含氮合金加入鋼水后到鋼水出所述精煉爐前還要對(duì)所述鋼水進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的軟吹氬氣處理。所述預(yù)定時(shí)間優(yōu)選為4-10min ;在所述軟吹氬氣處理的過(guò)程中，所述氬氣的流量?jī)?yōu)選為4 30m3/h。所述攪拌優(yōu)選為吹氬攪拌。
優(yōu)選地，所述含氮合金是氮化鉻鐵、氮化錳鐵、氮化釩鐵、氮化硅鐵、氮化鉻、氮化錳以及氮化釩中的一種或者多種。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是(I)本發(fā)明所述的在LF精煉過(guò)程加氮的方法簡(jiǎn)單易行，含氮合金在鋼中可充分利用，氮元素也不易逸出；(2)本發(fā)明可以明顯提高軋材中氮的過(guò)飽和溶解度，相對(duì)于在轉(zhuǎn)爐エ序進(jìn)行含氮合金化，應(yīng)用本發(fā)明添加后的軋材中氮含量可以提高20%以上，而且氮的回收率高。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。目前的成品鋼材的生產(chǎn)方法大概包括以下流程鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、出鋼澆注到錠?；蛘哌B鑄、控制軋制控制冷卻。此外在LF精煉后澆注處理之前往往還有VD脫氣處理工藝。本發(fā)明提供的在LF精煉過(guò)程加氮的方法可應(yīng)用于以氮元素來(lái)提高鋼性能的高氮鋼的生產(chǎn)中，該方法的具體技術(shù)方案如下在精煉初期脫氧劑加入鋼水后向精煉爐內(nèi)的鋼水中添加含氮合金或是在精煉脫氧結(jié)束后立即向鋼水中加入含氮合金。優(yōu)選地，在加入含氮合金的同時(shí)進(jìn)行吹氬攪拌，攪拌速度一般為精煉正常攪拌速度的兩倍以上，即攪拌時(shí)氬氣壓カ為O. 31-0. 60Mpa，氬氣流量為IOmVh 36m3/h，攪拌時(shí)間1_10分鐘，優(yōu)選I 5分鐘；或在加入結(jié)束后立即進(jìn)行攪拌，其目的是保證含氮合金在鋼水中充分熔化，利用V-N微合金化體系，通過(guò)優(yōu)化釩的析出強(qiáng)化和晶粒細(xì)化作用，并與適當(dāng)?shù)纳a(chǎn)エ藝技術(shù)相配合，也避免氮元素與耐火材料長(zhǎng)時(shí)間接觸氧化，以提高收得率；攪拌結(jié)束后進(jìn)行常規(guī)后續(xù)エ序，例如進(jìn)行其他成份及合金含量的調(diào)整；最后在鋼水出精煉爐前進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的軟吹氬氣處理。所述預(yù)定時(shí)間優(yōu)選為4-10分鐘，一般而言，軟吹時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)。在軟吹氬氣處理過(guò)程中，所述氬氣的流量?jī)?yōu)選為4 30mVh，比如10m3/h、18m3/h、30m3/h,優(yōu)選 10 30m3/h。所述含氮合金可以是含有氮成分的任何一種含氮合金，加入含氮合金的種類(lèi)根據(jù)鋼種元素成分的需求而定，比如氮化鉻鐵、氮化錳鐵、氮化釩鐵、氮化硅鐵、氮化鉻、氮化錳和氮化釩等中的一種或者多種。含氮合金的加入量按照成品鋼中的N的質(zhì)量百分比達(dá)到
O.008%以上為目標(biāo)，根據(jù)鋼種不同優(yōu)選N的質(zhì)量百分比在O. 25%以下，比如O. 015%, O. 18%、O.20% 等。 本發(fā)明的加氮方法可用于含氮鋼的精煉生產(chǎn)エ藝。下面介紹幾個(gè)將本發(fā)明方法應(yīng)用于含氮鋼的精煉生產(chǎn)エ藝中的實(shí)施例。實(shí)施例I用120t LF精煉爐精煉450Mpa以上的高強(qiáng)度H型鋼，要求H型鋼中[N]達(dá)到IOOppm以上或N的質(zhì)量百分比達(dá)到O. 010%以上。經(jīng)120t轉(zhuǎn)爐初煉后，對(duì)鋼水進(jìn)行精煉，在精煉初期，脫氧劑加入鋼水后立即添加90kg氮化釩，添加氮化釩的同時(shí)進(jìn)行攪拌，攪拌氬氣壓カ為O. 4-0. 6Mpa，氬氣流量為12m3/h 15m3/h,攪拌時(shí)間為4-8min ;攪拌結(jié)束后按照常規(guī)進(jìn)行后續(xù)エ序如成分微調(diào)等；最后在 鋼水出精煉爐前軟吹氬氣，軟吹時(shí)間為7min，氬氣的流量為10-30m3/h。對(duì)出精煉爐的鋼水取樣分析，N的質(zhì)量百分比為O. 0100-0. 0180%。精煉后進(jìn)入連鑄エ序、鑄坯緩冷エ序等。成品高強(qiáng)度鋼樁H型鋼中N的質(zhì)量百分比為O. 0130%，氮的回收率為52%。實(shí)施例2用80t LF精煉爐精煉Q420C鋼，要求該鋼中N的質(zhì)量百分比達(dá)到O. 008%。經(jīng)80t轉(zhuǎn)爐初煉后，對(duì)鋼水進(jìn)行精煉，在精煉脫氧結(jié)束后加入60kg氮化釩，添加氮化釩的同時(shí)進(jìn)行攪拌，攪拌氬氣壓カ為O. 31-0. 5Mpa，氬氣流量為18m3/h 24m3/h，攪拌時(shí)間為6-9min ;攪拌結(jié)束后按照常規(guī)進(jìn)行后續(xù)エ序如成分微調(diào)等；最后在鋼水出精煉爐前軟吹氬氣，軟吹時(shí)間為7-9min，氬氣的流量為4_5m3/h。對(duì)出精煉爐的鋼水取樣分析，N的質(zhì)量百分比為O. 0080-0.013%。精煉后進(jìn)入連鑄エ序、鑄坯緩冷エ序等。成品鋼中N的質(zhì)量百分比為O. 0120%，氮的回收率為45%。實(shí)施例3用60t LF精煉爐精煉20MnSiV鋼，要求鋼中N的質(zhì)量百分比達(dá)到O. 0110%以上。
經(jīng)60t轉(zhuǎn)爐初煉后，對(duì)鋼水進(jìn)行精煉，在精煉脫氧結(jié)束后加入80kg氮化鉻，添加氮化鉻后立即進(jìn)行攪拌，攪拌氬氣壓カ為O. 4-0. 6Mpa,氬氣流量為30mVh 36mVh，攪拌時(shí)間為7-8min ;攪拌結(jié)束后按照常規(guī)進(jìn)行后續(xù)エ序如成分微調(diào)等；最后在鋼水出精煉爐前軟吹氬氣，軟吹時(shí)間為8-10min，氬氣的流量為5_6m3/h。對(duì)出精煉爐的鋼水取樣分析，N的質(zhì)量百分比為O. 0090-0. 0170%。精煉后進(jìn)入連鑄エ序、鑄坯緩冷エ序等。成品鋼中N的質(zhì)量百分比為O. 010%，氮的回收率為40%。對(duì)照實(shí)施例用120t LF轉(zhuǎn)爐冶煉450MPa以上的高強(qiáng)度H型鋼，要求鋼中[N]達(dá)到IOOppm或N的質(zhì)量百分比達(dá)到O. 012%。與實(shí)施例I相比除了添加氮合金的時(shí)機(jī)不同外，本對(duì)比實(shí)施例在其他方面與實(shí)施例I相同，即相比于實(shí)施例I在LF精煉爐添加含氮合金，在本對(duì)照實(shí)施例中是在轉(zhuǎn)爐エ序也就是轉(zhuǎn)爐出鋼時(shí)添加相同的含氮合金，然后再經(jīng)LF精煉、澆注成錠等エ序。所得成品鋼錠模中N的質(zhì)量百分比為O. 0108%，氮的回收率為32%。
權(quán)利要求
1.ー種在LF精煉過(guò)程加氮的方法，其特征在干， 在LF精煉初期脫氧劑加入鋼水后向精煉爐內(nèi)的鋼水中添加含氮合金或在精煉脫氧結(jié)束后向鋼水中加入含氮合金。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在LF精煉過(guò)程加氮的方法，其特征在干， 在向鋼水加入所述含氮合金的同時(shí)進(jìn)行攪拌；或在所述含氮合金加入鋼水結(jié)束后立即進(jìn)行攪拌。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在LF精煉過(guò)程加氮的方法，其特征在干， 在所述含氮合金加入鋼水后到鋼水出所述精煉爐前還要對(duì)所述鋼水進(jìn)行預(yù)定時(shí)間的軟吹氬氣處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在LF精煉過(guò)程加氮的方法，其特征在干， 所述預(yù)定時(shí)間為4-10min。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的在LF精煉過(guò)程加氮的方法，其特征在干， 在所述軟吹氬氣處理的過(guò)程中，所述氬氣的流量為4 30m3/h。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在LF精煉過(guò)程加氮的方法，其特征在干， 所述攪拌是吹氬攪拌。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的在LF精煉過(guò)程加氮的方法，其特征在干， 所述含氮合金是氮化鉻鐵、氮化錳鐵、氮化釩鐵、氮化硅鐵、氮化鉻、氮化錳以及氮化釩中的一種或者多種。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在LF精煉過(guò)程加氮的方法，屬于冶金工程領(lǐng)域。該方法主要應(yīng)用于以氮元素來(lái)提高鋼性能的高氮鋼的生產(chǎn)中，具體為在LF精煉初期脫氧劑加入鋼水后向精煉爐內(nèi)的鋼水中添加含氮合金或在精煉脫氧結(jié)束后向鋼水中加入含氮合金。采用本發(fā)明的方法可以明顯提高軋材中氮的過(guò)飽和溶解度，相對(duì)于在轉(zhuǎn)爐工序進(jìn)行含氮合金化，軋材中氮含量可以提高20%以上，而且氮的回收率高。
文檔編號(hào)C21C7/00GK102864279SQ201210377638
公開(kāi)日2013年1月9日 申請(qǐng)日期2012年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月29日
發(fā)明者張思勛, 王博, 郭偉達(dá), 張佩, 鄧存善, 石磊 申請(qǐng)人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)有限公司