專利名稱：在lf精煉過程加氮的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于冶金工程領域，涉及ー種在LF精煉過程加氮的方法，主要應用于以氮元素來提高鋼性能的高氮鋼的生產中。
背景技術：
隨著氮元素在低合金高強度鋼中的廣泛應用，含氮鋼產品已廣為冶金領域所接受。氮元素對提高鋼的強度貢獻較大，而且含氮合金成本不高，適宜添加，因此，含氮鋼在近年來發(fā)展迅速，不僅在對有高強度要求的鋼中得到應用，而且即使對于類似Q345級別產品的鋼種設計，為實現(xiàn)強度指標或降低生產成本，也已經采取在鋼中加入適量的含氮合金用于強度指標提升。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含氮鋼研究的重點。公開號為CN102051530A的中國專利公開了ー種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%,目標值為O. 0110%，按計
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，真空后再微調氮的エ藝流程，可使48MnV含氮鋼獲得較好的綜合力學性能，提高強度和韌性。公開號為CN102400030A的中國專利公開了ー種真空感應爐冶煉鋼水添加氮元素的方法，在高真空感應爐冶煉需要添加氮元素的鋼種時，將不對鋼液質量產生危害的含氮鐵合金放入料斗內，鋼液經過高真空精煉，充分脫氧后，向爐內及錠模內充入氬氣，加入含氮鐵合金終脫氧后，出鋼澆注。精煉脫氧后，在氬氣保護氣氛下加入含氮鐵合金，終脫氧后出鋼澆注，達到精確、低成本的添加氮元素目的。公開號為CN102220454A的中國專利公開了ー種在鋼中添加氮化釩合金的微合金鋼的煉鋼方法，該方法的特點是在煉鋼吋，當?shù)谷脘摪匿撘赫汲鲣摿?0 40%時，將ー種經特定密封包裝的氮化釩合金添加劑包裝塊投入鋼包，再沖入剩余的鋼液；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度的紙質包裝紙外層和單層或雙層不透氣塑料膜襯裡構成；所述的氮化釩合金粉體是將釩化合物粉料與碳質粉料混配而成的混合粉體原料，置于制備爐中，經向制備爐通入氨氣或氮氣，使物料進行預還原、碳化、氮化反應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量。綜上所述，上述專利是針對真空冶煉條件下的加氮エ藝或轉爐出鋼過程的加氮方式，對非真空條件下精煉過程的加氮エ藝并未提及。此外，目前含氮合金一般在轉爐出鋼過程進行添加，這種添加工藝盡管比較簡單，易于操作，但是氮在鋼中的溶解度有波動，且氮的回收率不高。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供ー種在LF精煉過程加氮的方法。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機由轉爐添加改為在LF精煉爐添加，而且該加氮方法是在非真空條件下進行的。本發(fā)明提供的在LF精煉過程加氮的方法，其具體技術方案如下在LF精煉初期脫氧劑加入鋼水后向精煉爐內的鋼水中添加含氮合金或在精煉脫氧結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進行攪拌；或在所述含氮合金加入鋼水結束后立即進行攪拌。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所述鋼水進行預定時間的軟吹氬氣處理。所述預定時間優(yōu)選為4-10min ;在所述軟吹氬氣處理的過程中，所述氬氣的流量優(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精煉過程加氮的方法簡單易行，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飽和溶解度，相對于在轉爐エ序進行含氮合金化，應用本發(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。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發(fā)明進行詳細說明。目前的成品鋼材的生產方法大概包括以下流程鐵水預處理、轉爐冶煉、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精煉過程加氮的方法可應用于以氮元素來提高鋼性能的高氮鋼的生產中，該方法的具體技術方案如下在精煉初期脫氧劑加入鋼水后向精煉爐內的鋼水中添加含氮合金或是在精煉脫氧結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進行吹氬攪拌，攪拌速度一般為精煉正常攪拌速度的兩倍以上，即攪拌時氬氣壓カ為O. 31-0. 60Mpa，氬氣流量為IOmVh 36m3/h，攪拌時間1_10分鐘，優(yōu)選I 5分鐘；或在加入結束后立即進行攪拌，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，通過優(yōu)化釩的析出強化和晶粒細化作用，并與適當?shù)纳aエ藝技術相配合，也避免氮元素與耐火材料長時間接觸氧化，以提高收得率；攪拌結束后進行常規(guī)后續(xù)エ序，例如進行其他成份及合金含量的調整；最后在鋼水出精煉爐前進行預定時間的軟吹氬氣處理。所述預定時間優(yōu)選為4-10分鐘，一般而言，軟吹時間不宜過長。在軟吹氬氣處理過程中，所述氬氣的流量優(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根據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的質量百分比達到
O.008%以上為目標，根據鋼種不同優(yōu)選N的質量百分比在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エ藝。下面介紹幾個將本發(fā)明方法應用于含氮鋼的精煉生產エ藝中的實施例。實施例I用120t LF精煉爐精煉450Mpa以上的高強度H型鋼，要求H型鋼中[N]達到IOOppm以上或N的質量百分比達到O. 010%以上。經120t轉爐初煉后，對鋼水進行精煉，在精煉初期，脫氧劑加入鋼水后立即添加90kg氮化釩，添加氮化釩的同時進行攪拌，攪拌氬氣壓カ為O. 4-0. 6Mpa，氬氣流量為12m3/h 15m3/h,攪拌時間為4-8min ;攪拌結束后按照常規(guī)進行后續(xù)エ序如成分微調等；最后在 鋼水出精煉爐前軟吹氬氣，軟吹時間為7min，氬氣的流量為10-30m3/h。對出精煉爐的鋼水取樣分析，N的質量百分比為O. 0100-0. 0180%。精煉后進入連鑄エ序、鑄坯緩冷エ序等。成品高強度鋼樁H型鋼中N的質量百分比為O. 0130%，氮的回收率為52%。實施例2用80t LF精煉爐精煉Q420C鋼，要求該鋼中N的質量百分比達到O. 008%。經80t轉爐初煉后，對鋼水進行精煉，在精煉脫氧結束后加入60kg氮化釩，添加氮化釩的同時進行攪拌，攪拌氬氣壓カ為O. 31-0. 5Mpa，氬氣流量為18m3/h 24m3/h，攪拌時間為6-9min ;攪拌結束后按照常規(guī)進行后續(xù)エ序如成分微調等；最后在鋼水出精煉爐前軟吹氬氣，軟吹時間為7-9min，氬氣的流量為4_5m3/h。對出精煉爐的鋼水取樣分析，N的質量百分比為O. 0080-0.013%。精煉后進入連鑄エ序、鑄坯緩冷エ序等。成品鋼中N的質量百分比為O. 0120%，氮的回收率為45%。實施例3用60t LF精煉爐精煉20MnSiV鋼，要求鋼中N的質量百分比達到O. 0110%以上。
經60t轉爐初煉后，對鋼水進行精煉，在精煉脫氧結束后加入80kg氮化鉻，添加氮化鉻后立即進行攪拌，攪拌氬氣壓カ為O. 4-0. 6Mpa,氬氣流量為30mVh 36mVh，攪拌時間為7-8min ;攪拌結束后按照常規(guī)進行后續(xù)エ序如成分微調等；最后在鋼水出精煉爐前軟吹氬氣，軟吹時間為8-10min，氬氣的流量為5_6m3/h。對出精煉爐的鋼水取樣分析，N的質量百分比為O. 0090-0. 0170%。精煉后進入連鑄エ序、鑄坯緩冷エ序等。成品鋼中N的質量百分比為O. 010%，氮的回收率為40%。對照實施例用120t LF轉爐冶煉450MPa以上的高強度H型鋼，要求鋼中[N]達到IOOppm或N的質量百分比達到O. 012%。與實施例I相比除了添加氮合金的時機不同外，本對比實施例在其他方面與實施例I相同，即相比于實施例I在LF精煉爐添加含氮合金，在本對照實施例中是在轉爐エ序也就是轉爐出鋼時添加相同的含氮合金，然后再經LF精煉、澆注成錠等エ序。所得成品鋼錠模中N的質量百分比為O. 0108%，氮的回收率為32%。
權利要求
1.ー種在LF精煉過程加氮的方法，其特征在干， 在LF精煉初期脫氧劑加入鋼水后向精煉爐內的鋼水中添加含氮合金或在精煉脫氧結束后向鋼水中加入含氮合金。
2.根據權利要求I所述的在LF精煉過程加氮的方法，其特征在干， 在向鋼水加入所述含氮合金的同時進行攪拌；或在所述含氮合金加入鋼水結束后立即進行攪拌。
3.根據權利要求I所述的在LF精煉過程加氮的方法，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所述鋼水進行預定時間的軟吹氬氣處理。
4.根據權利要求3所述的在LF精煉過程加氮的方法，其特征在干， 所述預定時間為4-10min。
5.根據權利要求3所述的在LF精煉過程加氮的方法，其特征在干， 在所述軟吹氬氣處理的過程中，所述氬氣的流量為4 30m3/h。
6.根據權利要求2所述的在LF精煉過程加氮的方法，其特征在干， 所述攪拌是吹氬攪拌。
7.根據權利要求I所述的在LF精煉過程加氮的方法，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)明公開了一種在LF精煉過程加氮的方法，屬于冶金工程領域。該方法主要應用于以氮元素來提高鋼性能的高氮鋼的生產中，具體為在LF精煉初期脫氧劑加入鋼水后向精煉爐內的鋼水中添加含氮合金或在精煉脫氧結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飽和溶解度，相對于在轉爐工序進行含氮合金化，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C21C7/00GK102864279SQ201210377638
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月29日 優(yōu)先權日2012年9月29日
發(fā)明者張思勛, 王博, 郭偉達, 張佩, 鄧存善, 石磊 申請人:萊蕪鋼鐵集團有限公司