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轉(zhuǎn)爐冶煉過程鋼液中氮含量變化研究與分析

文檔作者：王賀		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年12月03日
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A—cadem ic
學(xué)術(shù)
轉(zhuǎn)爐冶煉過程鋼液中氮含量變化研究
與分析
117000
摘要：
公室遼寧本溪一王賀
針對品種鋼成品成分分析氮含量曾多次超標(biāo)．對該品
的提出了控制措施。
Abstrac t ：According to the varieties of
steel product composition analysis of nitrogen
content had multiple standard, the var ieties
of steel smelting process tracking an d each
process sample for nitrogen content change
comparative analysis， and put forward the
control measures．
Key words：Converter steeln~king；nitrogen
content：control measures
引言
一般情況下， 鋼中的氮(N)是有害元素。
對低碳鋼而言，由于FeN 的析出， 會導(dǎo)致時(shí)效
和藍(lán)脆等現(xiàn)象；鋼中氦超過一定含量，會形成氣
泡和疏松；氮與鋼中的鈦、鋁等元素形成帶棱
角的夾雜物群；此外，鋼中的氦可降低成品材的
韌性、塑性、焊接性、導(dǎo)電率、導(dǎo)磁率以及增加
磁滯損失。因此，除耐熱鋼及不銹鋼外， 應(yīng)當(dāng)
盡可能地降低。優(yōu)質(zhì)鋼一般要求的含氮量不大于
0．008％。生產(chǎn)高潔凈度產(chǎn)品，首先必須降低鋼中
的氮含量。由于氮?dú)馐强諝庵械闹饕镔|(zhì)。從
煉鋼到連鑄生產(chǎn)過程中很容易被吸入鋼水，并且
很難在常規(guī)條件下以化學(xué)反應(yīng)的方法去除。因
此，去除氮一直是煉鋼過程的一個(gè)難題。真空脫
氣工藝(如RH工序)可以脫去一部分氮，但一
般都是在鋼中氮含量很高的情況下才有效。
1．氮含量變化情況
為了研究煉鋼全過程鋼水氮含量的變化情
況，對不同爐次不同階段鋼液進(jìn)行取樣，對比
分析鋼液中氮含量結(jié)果如圖1所示。
(1)轉(zhuǎn)爐吹煉過程中氮含量均不同程度降
低，導(dǎo)致出鋼氮含量不同，最低為33mg／kg，這
與吹煉終點(diǎn)碳含量、轉(zhuǎn)爐吹煉過程中的操作手
法及補(bǔ)吹次數(shù)等因素有關(guān)；
圖1轉(zhuǎn)爐冶煉流程氮含量變化圖
(2)轉(zhuǎn)爐出鋼到入LF爐是一個(gè)吸氮的過程，
氮含量最大升高lOmg／kg，最小升高2mg／kg，平
均升高7mg／kg：
(3)LF精煉過程氮含量升高，最大升高
7mg／kg。最小升高2mg／kg，平均升高5mg／kg：
(4)RH過程氮含量降低最大降低29mg／kg，
最小降低4mg／kg，平均降低15．3mg／kg：
(5)連鑄過程氦含量升高 最大升高19mg／
kg，最小為4mg／kg，平均升高10 mg／kg。
跟蹤及各工序試樣進(jìn)行氮含量變化情況對比分析，并有針對性
由此可見，由轉(zhuǎn)爐到連鑄全過程中，鋼液
氮含量升高主要發(fā)生在轉(zhuǎn)爐出鋼至LF精煉及連
鑄過程，平均升高7～ 10 mg／kg。
2．分析討論
轉(zhuǎn)爐內(nèi)鋼液主要依靠C一0反應(yīng)，生成cO氣
泡攜帶脫氮。由于轉(zhuǎn)爐內(nèi)C-O反應(yīng)產(chǎn)生的cO汽
泡數(shù)量遠(yuǎn)大于電爐，有利于生產(chǎn)低氮鋼，這就
是轉(zhuǎn)爐出鋼的氮含量遠(yuǎn)低于電爐的主要原因。
在通常的頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉過程脫碳的三個(gè)不
同階段對應(yīng)不同的脫氮速度。轉(zhuǎn)爐冶煉過程脫
氮速度的變化見圖2。
圖2轉(zhuǎn)爐冶煉過程中鋼液脫氮速度的變化
氧氣射流沖擊鋼液面形成的火點(diǎn)(凹坑)
是主要的反應(yīng)區(qū)。吹煉開始，熔池中硅先氧化，
碳氧反應(yīng)還未開始，脫氮速度很小；隨吹煉的
進(jìn)行，火點(diǎn)區(qū)溫度升高，鋼液中碳氧反應(yīng)增強(qiáng)，
熔池產(chǎn)生大量CO氣泡將鋼液中的氮脫除，在火
點(diǎn)區(qū)溫度下，鋼液中氧、硫?qū)γ摰挠绊懲耆?
可以忽略，存在火點(diǎn)區(qū)吸氮現(xiàn)象，但由于脫碳
反應(yīng)而進(jìn)行的脫氮量遠(yuǎn)大于吸氮量，脫氮速度
迅速升高，某一時(shí)刻達(dá)到最大。隨碳氧反應(yīng)強(qiáng)
度降低，脫氮速度開始降低，在某時(shí)刻脫氮速
度變?yōu)樨?fù)數(shù)，意味著此時(shí)鋼液由脫氮變?yōu)樵龅?
在跟蹤過程中發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)爐吹煉末期的補(bǔ)吹
次數(shù)對鋼液氮含量也有很大影響見圖3。
圖3轉(zhuǎn)爐補(bǔ)吹對出鋼氮含量的影響
由圖可見：一次吹成，終點(diǎn)氮含量可基本
保持在的水平，補(bǔ)吹1次氮含量增加一些，補(bǔ)
吹2 次鋼液氮含量又增加了一些，補(bǔ)吹次數(shù)越
多，出鋼氮含量越大。這主要與補(bǔ)吹時(shí)的碳含
量有關(guān)，碳含量越低，cO產(chǎn)生量少，脫氮量很
小，氧氣流沖開渣面，火點(diǎn)區(qū)鋼液面裸露，造
成火點(diǎn)區(qū)鋼液的吸氮大于cO氣泡的脫氮，使
鋼液中的氮升高。出鋼過程用鋁脫氧，鋼液中
的溶解氧低，減少了表面活性作用，使鋼液
吸氮，見圖4(出鋼[c]>O．06％)及圖5(出鋼
[C]O．O6％)至LF過程鋼液氮
含量變化
：廠—————— ]
圖5轉(zhuǎn)爐出鋼([c<0．O4％])至I F過程鋼液氮含
量變化
由圖可見，當(dāng)出鋼[c]>0．06％ 時(shí)，出鋼至LF
過程平均增氮量為劬g／k g，當(dāng)出鋼[c]

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