唐钢冷轧用低碳钢中氮含量的控制技术研究

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1、July.20072007年炉外精炼年会论文集• 135 •唐钢冷轧用低碳钢中氮含量的控制技术研究佟志新白连臣刘宏伟田启新郭联英贾建辉1）唐钢技术中心，河北唐山，0630162）唐钢一钢轧厂，河北唐山，063016摘要通过改进工艺技术措施，降低冷轧用钢中氮的含量。主要在转炉采用相对弱脱氧，氮氩切换、顶渣加厚等工艺技术，LF控制底吹氩强度和连铸保护浇铸的逐步改进等技术措施，从转炉到连铸全程降低了冷轧用低碳钢中氮的含量。关键词转炉;LF炉;连铸;钢水;氮July.20072007年炉外精炼年会论文集• 135 •1前言2004年，唐钢

2、冷轧薄板厂建成投产，将FTFC生产线（连铸3、4#机）和1700线（连铸1#机）的热轧薄板做为冷轧生产用原料，主要品种有：SPHC、SPHD、QD等；目前两条生产线的热轧薄板屈服强度偏高，影响冷轧的生产，分析原因之一是冷轧料中氮含量偏高，钢中生成微小的氮化物，致使其强度偏高。在炼钢过程中，氮会从炉气和炉料进入钢水。对于低碳钢，由于会析出Fe4N，导致出现时效和蓝脆现象，当钢中氮含量超过一定量时，易在钢中形成气泡和产生组织疏松，氮和铝、钛等形成性脆的夹杂物，由于在冷轧用低碳钢Al的含量较高，因此，无论是液态钢水和固体钢中都有AlN的

3、存在，在通常情况氮含量（40～60ppm）下，晶粒度与AlN的析出有关。在热加工后期，AlN的奥氏体内弥散析出时阻碍加工再结晶，并在A-A3区间及高温回火时可以有效地阻碍铁素体晶界迁移，从而细化晶粒，使冷轧料强度增大。氮在冷轧用低碳钢中被认为是一种有害的杂质。因此，在炼钢生产的各个工艺环节采取相应的技术措施，降低冷轧用低碳钢中氮的含量。2转炉生产中氮的控制唐钢一钢轧厂有3座150t顶底复吹转炉，每座转炉出钢量为160～170t，底吹供气装置采用镁碳质24针孔管式透气砖，均匀布置在炉底，底吹气体为氮气和氩气，流量在0～800m3/h

4、，采用分阶段定量装入法，废钢比：18～22％。影响转炉冶炼SPHC等钢种氮含量的因素主要有：氮氩切换时间、底吹氮气强度、补吹次数、出钢过程的影响（脱氧方式、出钢口的维护）等。顶底复吹转炉在冶炼过程中，同时存在着吸氮和脱氮过程。在碳氧反应区，钢气界面层温度可达2600℃左右，氧、硫表面活性元素对钢液吸氮和脱氮的阻碍作用消失，钢液能通过碳氧反应的生成物CO气泡携带法脱氮。在转炉吹氧脱碳过程中，存在着激烈的碳氧反应。由于碳氧反应生成的CO气泡，如同向钢液中吹入的氩气泡一样，冶炼时对钢液中的氮来说，相当于一个个的小真空室，气泡中的氮分压等

5、于零，钢液中的氮原子可以扩散到CO气泡与钢液的界面上，形成N2分子进入CO气泡，随着CO气泡上浮而从钢液中去处。在转炉吹炼的前期和中期，碳氧反应激烈，脱碳速度大，碳氧反应生成大量的CO，CO将熔池中的氮带走，这一阶段碳氧反应可以有效脱氮，脱氮速度很大，此时，脱氮量大于吸氮量，在这一时期，底吹氮不会影响增氮。转炉冶炼后期，由于碳氧反应减弱，如果全程底吹氮，钢水中氮含量会增加，但由于钢中氧、硫含的存在，当钢水中氧、硫含量达到一定程度时，钢液吸氮过程相应变慢，此时，钢水为氧化性，钢中的溶解氧和硫含量较高，氧和硫占据表面的分数增加，阻碍吹

6、入的氮气泡进入钢液，同时，也能阻碍钢液与空气接触时从空气中吸氮。（1）基于以上理论，转炉底吹氮氩切换点分别为60％、70％、80％等情况下，对大包样进行氮含量分析（分析采用贺利氏普通取样器，把样品园杆部分加工成直径4mm的园棒送氧氮仪分析），从分析的数据（图1）可以看出；70％的切换点钢中氮含量较低，平均为：25.96ppm。July.20072007年炉外精炼年会论文集• 135 •July.20072007年炉外精炼年会论文集• 135 •图1不同氮氩切换点条件下转炉大包钢水中氮含量July.20072007年炉外精炼年会论文

7、集• 135 •（2）底吹氮气流量对终点〔N〕的影响表1氮气流量对终点氮的影响底吹氮气流量m3/min终点中N含量，ppm0.0259.50.030270.05033.30.07036.7表1是全程吹氮时不同氮气流量下终点中氮含量，从表1可以看出：随着底吹供氮气的流量的加大，钢水终点中氮含量增长很多，因此，为降低转炉大包中氮的含量，冶炼后期应切换为底吹氩气。（3）补吹对增氮的影响补吹也是影响转炉终点氮含量的主要因素之一，补吹可使钢液氮含量明显增加。转炉冶炼接近终点时，因为硫、磷超标或温度偏低等原因，在吹炼末期，需要进行补吹，此时熔

8、池碳已经很低，产生的CO量很小，氧气流吹开渣面，使钢液暴露与空气接触，吹氧过程，处于熔池平均温度的钢液将从气相中吸氮，所以应避免补吹操作；通过跟踪SPHC钢种的冶炼，取样分析氮含量发现：补吹一次氮含量平均增加3～4ppm，补吹两次钢液氮含量平均增加