在電爐流(liu)程低氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)生產中(zhong)(zhong),一些高(gao)(gao)級的鋼(gang)(gang)種對氮(dan)(dan)有嚴格的要(yao)(yao)求,比如(ru)(ru)高(gao)(gao)級的熱(re)軋(ya)鋼(gang)(gang)板氮(dan)(dan)要(yao)(yao)求低于40×10-4%,高(gao)(gao)強度管線鋼(gang)(gang)要(yao)(yao)求氮(dan)(dan)低于30×10-4%,IF冷軋(ya)鋼(gang)(gang)板要(yao)(yao)求氮(dan)(dan)低于25×10-4%,82B盤(pan)條經(jing)拉絲、合(he)股(gu)制成高(gao)(gao)強度鋼(gang)(gang)絲、預應力(li)鋼(gang)(gang)絲、鋼(gang)(gang)絞線、鋼(gang)(gang)絲繩等,如(ru)(ru)果氮(dan)(dan)含量高(gao)(gao)會出現時效明顯、合(he)股(gu)扭(niu)絲易(yi)斷裂(lie)問題,因此,鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的控(kong)制是微合(he)金及(ji)高(gao)(gao)碳鋼(gang)(gang)研(yan)究項目中(zhong)(zhong)的重要(yao)(yao)課題。
在生(sheng)產(chan)低氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)方(fang)面電(dian)爐流(liu)程(cheng)明顯不如轉爐流(liu)程(cheng),轉爐流(liu)程(cheng)出(chu)鋼(gang)(gang)鋼(gang)(gang)液氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)最低可到10×10-4%,最終鋼(gang)(gang)中的氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)達20×10-4%~40×10-4%。電(dian)爐流(liu)程(cheng)由于(yu)廢鋼(gang)(gang)中的氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)高(gao)且電(dian)弧(hu)區鋼(gang)(gang)液容易吸氮(dan)(dan)的原因(yin),導(dao)致(zhi)產(chan)品中的氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)較高(gao),一般為80×10-4%~120×10-4%。隨著現代電(dian)弧(hu)爐煉鋼(gang)(gang)技術(shu)的發展(zhan)、配碳量(liang)(liang)(liang)及用氧(yang)量(liang)(liang)(liang)的大幅(fu)度提高(gao),部分企業已能通過電(dian)爐流(liu)程(cheng)生(sheng)產(chan)出(chu)低于(yu)50×10-4%,甚至低于(yu)40×10-4%的鋼(gang)(gang)液,但(dan)要(yao)(yao)穩定達到這種效(xiao)果還要(yao)(yao)進行(xing)系統(tong)研究。
合(he)理控制和優化供氧制度是基礎
首先,在電(dian)弧爐冶煉過程中,脫(tuo)碳(tan)(tan)的(de)同時(shi)能有效地脫(tuo)氮。在吹氧(yang)脫(tuo)碳(tan)(tan)過程中,脫(tuo)氮是由于碳(tan)(tan)氧(yang)反應(ying)生成(cheng)物CO氣泡相當于一個小真空室,鋼(gang)液(ye)中的(de)[N]可(ke)以(yi)被其帶出。在脫(tuo)碳(tan)(tan)過程中,鋼(gang)液(ye)脫(tuo)氮速度與(yu)脫(tuo)碳(tan)(tan)速度成(cheng)正比;隨鋼(gang)液(ye)溫度的(de)升高,脫(tuo)氮速度升高。氧(yang)、硫是表面活性元素,對鋼(gang)液(ye)脫(tuo)氮有阻(zu)礙作用。
其次,在(zai)電弧爐冶煉(lian)過(guo)(guo)程中,鋼(gang)液(ye)脫氮(dan)和增(zeng)(zeng)氮(dan)過(guo)(guo)程同時存在(zai)。脫氮(dan)主要是依靠C-O反(fan)應(ying)生(sheng)(sheng)成CO氣泡攜帶法進行。鋼(gang)液(ye)中碳含(han)量(liang)(liang)高(gao)時,鋼(gang)液(ye)中碳氧反(fan)應(ying)強,熔池產生(sheng)(sheng)大(da)(da)量(liang)(liang)CO氣泡將鋼(gang)液(ye)中的氮(dan)脫除。鋼(gang)液(ye)中碳含(han)量(liang)(liang)越(yue)高(gao),出鋼(gang)量(liang)(liang)越(yue)低,要想降低出鋼(gang)的氮(dan)含(han)量(liang)(liang),必須增(zeng)(zeng)大(da)(da)電爐冶煉(lian)過(guo)(guo)程的脫氮(dan)量(liang)(liang),這就要求爐料要高(gao)配(pei)碳,有更多的C-O反(fan)應(ying)產生(sheng)(sheng)。由于爐料配(pei)碳量(liang)(liang)的大(da)(da)幅度提高(gao),噸鋼(gang)用(yong)氧量(liang)(liang)增(zeng)(zeng)大(da)(da),幾(ji)乎接近轉(zhuan)爐用(yong)氧量(liang)(liang)的水平(ping)。
當鐵水加入量(liang)(liang)基本相同時(shi),出鋼(gang)時(shi)的(de)氮(dan)含量(liang)(liang)相差較(jiao)大,這(zhe)是因電爐冶(ye)(ye)煉期(qi)間供氧(yang)(yang)強度(du)(du)(du)不同所致(zhi)。在較(jiao)高的(de)吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)強度(du)(du)(du)下,熔(rong)(rong)化(hua)前期(qi)脫碳(tan)迅速,能夠(gou)使熔(rong)(rong)池中(zhong)的(de)氮(dan)含量(liang)(liang)很快(kuai)降低(di),但(dan)此時(shi)尚有(you)部(bu)分(fen)廢(fei)鋼(gang)未完全熔(rong)(rong)化(hua),這(zhe)部(bu)分(fen)廢(fei)鋼(gang)熔(rong)(rong)化(hua)帶入的(de)氮(dan)由于熔(rong)(rong)池已沒有(you)足夠(gou)的(de)碳(tan)氧(yang)(yang)化(hua)而難以脫除,出鋼(gang)氮(dan)含量(liang)(liang)較(jiao)高;相反,在較(jiao)低(di)的(de)吹(chui)(chui)氧(yang)(yang)強度(du)(du)(du)下,熔(rong)(rong)池中(zhong)的(de)氮(dan)含量(liang)(liang)起初下降較(jiao)慢,但(dan)在冶(ye)(ye)煉后期(qi)由于廢(fei)鋼(gang)熔(rong)(rong)化(hua)引起鋼(gang)液中(zhong)的(de)氮(dan)回升(sheng)也較(jiao)慢,出鋼(gang)氮(dan)含量(liang)(liang)較(jiao)低(di)。
電(dian)弧(hu)爐加(jia)入(ru)第一(yi)(yi)批廢鋼后(hou),熔(rong)(rong)池(chi)金(jin)屬靠電(dian)弧(hu)的(de)高(gao)(gao)溫來加(jia)熱。電(dian)極加(jia)熱時(shi)能在(zai)沖擊點處造成一(yi)(yi)個凹坑,出(chu)現裸露的(de)鋼液(ye)面(mian),而這部分裸露的(de)鋼液(ye)較(jiao)其他部位(wei)的(de)鋼液(ye)溫度高(gao)(gao),就(jiu)會(hui)(hui)吸(xi)氮。另外,電(dian)弧(hu)強大(da)(da)的(de)射流(liu)會(hui)(hui)將四周大(da)(da)量的(de)氣體吸(xi)入(ru)弧(hu)柱中(zhong)(zhong),為(wei)[N]在(zai)鋼液(ye)中(zhong)(zhong)的(de)溶解提供了條(tiao)件。只要有(you)金(jin)屬熔(rong)(rong)池(chi)形成,鋼液(ye)就(jiu)有(you)機會(hui)(hui)從大(da)(da)氣中(zhong)(zhong)吸(xi)氮。因此,為(wei)了減(jian)少從大(da)(da)氣中(zhong)(zhong)吸(xi)氮,造泡(pao)沫渣(zha)(zha)避免鋼液(ye)裸露是有(you)效的(de)措施,特別(bie)是熔(rong)(rong)清后(hou),泡(pao)沫渣(zha)(zha)渣(zha)(zha)層厚度應高(gao)(gao)于沖擊凹坑深度。
綜合(he)考慮以(yi)上因素,確定(ding)合(he)理的鐵水加入量(liang)、優化供(gong)氧制(zhi)度(du)及盡(jin)早形成泡(pao)沫渣,可降低出鋼(gang)鋼(gang)液的氮含量(liang)。
完善工藝和相關措施是(shi)關鍵
以CM490和20CrMo為兩種(zhong)試驗(yan)鋼(gang)(gang)種(zhong),CM490用(yong)鋁(lv)(lv)脫氧(yang)(yang)(yang),20CrMo不用(yong)鋁(lv)(lv)脫氧(yang)(yang)(yang)。加(jia)鋁(lv)(lv)脫氧(yang)(yang)(yang),隨鋼(gang)(gang)液(ye)(ye)(ye)中的(de)(de)鋁(lv)(lv)含量(liang)的(de)(de)增(zeng)加(jia),鋼(gang)(gang)液(ye)(ye)(ye)增(zeng)氮(dan)量(liang)有增(zeng)大的(de)(de)趨(qu)勢(shi)。在同樣(yang)的(de)(de)加(jia)鋁(lv)(lv)條件下,鋼(gang)(gang)液(ye)(ye)(ye)入包后(hou),鋼(gang)(gang)液(ye)(ye)(ye)中的(de)(de)鋁(lv)(lv)越高,說明出(chu)鋼(gang)(gang)脫氧(yang)(yang)(yang)消耗(hao)的(de)(de)鋁(lv)(lv)量(liang)少(shao)。在鋼(gang)(gang)液(ye)(ye)(ye)中的(de)(de)氮(dan)達飽和之前(qian),鋼(gang)(gang)液(ye)(ye)(ye)中的(de)(de)鋁(lv)(lv)促進了鋼(gang)(gang)液(ye)(ye)(ye)的(de)(de)吸氮(dan)。同時鋁(lv)(lv)脫氧(yang)(yang)(yang)使鋼(gang)(gang)液(ye)(ye)(ye)中的(de)(de)溶解氧(yang)(yang)(yang)大幅度(du)降低,也為吸氮(dan)創造了良(liang)好的(de)(de)條件。
LF精煉過程(cheng)可以(yi)保證增氮(dan)(dan)量達到(dao)小于5×10-4%的(de)(de)較(jiao)好水(shui)平。LF增氮(dan)(dan)的(de)(de)主要原因(yin)是鋼(gang)液(ye)與(yu)(yu)大氣(qi)的(de)(de)接觸(chu)、電弧電離、原材料中(zhong)氮(dan)(dan),同時供電制度(du)也(ye)會對其產生影響。對不用鋁(lv)(lv)脫氧鋼(gang)液(ye)精煉過程(cheng),即(ji)使鋼(gang)液(ye)與(yu)(yu)大氣(qi)接觸(chu)吸(xi)氮(dan)(dan)量也(ye)極少,甚至(zhi)不吸(xi)氮(dan)(dan),而(er)用鋁(lv)(lv)脫氧鋼(gang)液(ye)一旦鋼(gang)液(ye)與(yu)(yu)大氣(qi)接觸(chu),便(bian)會吸(xi)氮(dan)(dan),但(dan)鋼(gang)液(ye)與(yu)(yu)大氣(qi)接觸(chu)吸(xi)氮(dan)(dan)的(de)(de)機會較(jiao)少。
電(dian)弧加熱(re)時(shi)(shi)對鋼(gang)(gang)液氮(dan)含量的(de)影響同電(dian)爐(lu)加熱(re)時(shi)(shi)一樣(yang)。無論用鋁脫氧(yang)與(yu)否,都(dou)會(hui)在(zai)電(dian)弧沖擊的(de)鋼(gang)(gang)液裸露區吸氮(dan),在(zai)LF精(jing)煉過程(cheng)中必須要造好泡沫渣(zha),防止弧區鋼(gang)(gang)液面(mian)裸露。另外,精(jing)煉渣(zha)表面(mian)溫(wen)度在(zai)600℃~1500℃時(shi)(shi),鋼(gang)(gang)液幾(ji)乎不(bu)吸氮(dan)。因此,保持(chi)合理的(de)渣(zha)量,并在(zai)精(jing)煉過程(cheng)中保持(chi)渣(zha)很好地被覆蓋對于控(kong)制(zhi)鋼(gang)(gang)液增氮(dan)很重要。此外,盡可能減少(shao)渣(zha)的(de)高(gao)溫(wen)時(shi)(shi)間和(he)高(gao)溫(wen)渣(zha)存在(zai)的(de)時(shi)(shi)間,也有(you)利(li)于防止鋼(gang)(gang)液吸氮(dan)。
用鋁脫氧(yang)的(de)CM490鋼(gang)(gang)(gang)液(ye),開澆爐(lu)次由于中間包為空,同(tong)時鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)裸露,鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)吸氮(dan)(dan)嚴重(zhong),氮(dan)(dan)含(han)量幾乎增(zeng)加了一(yi)倍。隨著澆注過程的(de)進行(xing),長水口浸入至鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)并且(qie)鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)面有渣層(ceng)保護,避(bi)免了鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)與大(da)氣(qi)的(de)接觸(chu),鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)從(cong)大(da)氣(qi)中吸氮(dan)(dan)量大(da)大(da)降低(di)。不用鋁脫氧(yang)的(de)20CrMo鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)中的(de)氮(dan)(dan)含(han)量基(ji)本沒有變化,這說明開澆爐(lu)次鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)增(zeng)氮(dan)(dan)顯著,鋼(gang)(gang)(gang)鐵企業應采取措施(shi)保證鋼(gang)(gang)(gang)液(ye)不與大(da)氣(qi)接觸(chu)。
取(qu)大(da)包(bao)(bao)澆完(wan)時(shi)中(zhong)間(jian)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)氮(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)來研究(jiu)穩定澆注條(tiao)(tiao)件(jian)下,大(da)包(bao)(bao)到(dao)中(zhong)間(jian)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)氮(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)的(de)變化(hua),可保證中(zhong)間(jian)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)的(de)氮(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)不(bu)受上爐鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)的(de)影響。在(zai)澆注穩定的(de)條(tiao)(tiao)件(jian)下(包(bao)(bao)括液(ye)面(mian)波動(dong)小、中(zhong)間(jian)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)蓋劑(ji)覆(fu)(fu)蓋良(liang)好、長水口浸沒在(zai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)中(zhong)等),從(cong)現吹氬(ya)(ya)(ya)條(tiao)(tiao)件(jian)、增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)氬(ya)(ya)(ya)封(feng)吹氬(ya)(ya)(ya)量(liang)(liang)及不(bu)用(yong)氬(ya)(ya)(ya)封(feng)三個方面(mian)來研究(jiu)長水口氬(ya)(ya)(ya)封(feng)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)增(zeng)(zeng)(zeng)氮(dan)(dan)的(de)影響可以看出,增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)氬(ya)(ya)(ya)封(feng)的(de)吹氬(ya)(ya)(ya)量(liang)(liang),以鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)不(bu)翻(fan)為(wei)準,鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)氮(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)沒有(you)變化(hua);不(bu)用(yong)氬(ya)(ya)(ya)封(feng),鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)增(zeng)(zeng)(zeng)氮(dan)(dan)嚴(yan)重,如果不(bu)用(yong)氬(ya)(ya)(ya)封(feng)且中(zhong)間(jian)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)沒有(you)良(liang)好地被渣(zha)覆(fu)(fu)蓋,增(zeng)(zeng)(zeng)氮(dan)(dan)更為(wei)嚴(yan)重。為(wei)避免(mian)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)包(bao)(bao)至中(zhong)間(jian)包(bao)(bao)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)氮(dan)(dan),一是(shi)要控(kong)制(zhi)合(he)適的(de)吹氬(ya)(ya)(ya)量(liang)(liang),使(shi)長水口與大(da)包(bao)(bao)連接處真(zhen)正(zheng)形成氫氣環保護,否(fou)則在(zai)連接處極易吸入空氣而使(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)增(zeng)(zeng)(zeng)氮(dan)(dan);二是(shi)保證鋼(gang)(gang)(gang)(gang)液(ye)面(mian)被中(zhong)包(bao)(bao)覆(fu)(fu)蓋劑(ji)覆(fu)(fu)蓋。
上一篇:不銹渣鋼電爐利用工藝
下一篇:沒有了!