一种含氮钢种的rh脱氢增氮工艺的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于RH精炼技术领域，设及一种含氮钢种的册脱氨增氮工艺，它能够在RH 精炼过程中既能脱氨，同时也可增氮。
【背景技术】
[0002] 通过RH真空精炼手段冶炼高品质含氮钢种，向钢液增氮的方式通常有W下S种： 一是真空处理过程中向钢液加入含氮合金，如氮化铭铁、氮化儘铁等；二是真空处理结束后 通过喂丝机向钢液喂入含氮丝线，如氮化铭丝、氮化儘丝等；=是真空处理过程中向钢液吹 入氮气。
[0003] 向钢液中加入合金增氮，操作简单方便，但由于真空处理过程中有脱氮趋势，氮的 收得率低，氮含量不易控制。氮化铭铁、氮化儘铁一般杂质含量较高，污染钢液。含氮合金 价格昂贵，生产成本高。
[0004] 在真空处理结束后向钢液中喂入丝线，目的是提高氮的收得率，稳定增氮效果。但 与加入合金增氮相比，两者并无本质区别。此外，冶炼氮含量较高的钢种时，丝线喂入量较 大，喂丝时间过长，喂丝过程中钢包内钢液翻滚剧烈，易引起钢液二次氧化，钢包表面的钢 渣也容易卷入钢液造成污染，钢液溫降过大不易控制。
[0005] 在真空处理过程中，将氮气取代氣气作为环流提升气体，不仅为钢液在真空槽内 的环流提供了动力源，而且将氮气作为了合金化的原料向钢液增氮。氮气资源丰富、价格低 廉，不但大幅度降低含氮钢的生产成本，且操作简便，钢的纯净度高。弥散的氮气泡会大大 改善气体氮合金化的动力学条件，使钢液快速增氮。整个生产过程调控手段灵活，是一种理 想的增氮方式。
[0006] 申请(专利）号为CN201110235702. 4《一种低成本RH钢水增氮控氮工艺》中介绍 了一种将RH炉提升气体设置为氮气，对钢液进行真空处理，W此增氮控氮的方法。但该方 法未设及增氮同时又要脱氨的问题。
[0007] 根据气体在钢液中溶解的热力学原理，氮在钢液中的溶解遵守Sived定律。其溶 解度的相应表达式为：
由式似和做可计算出，在Iatm及溫度为1600°C时，氮在纯铁中溶解度或氮的平衡 常数K[闲=0.045%(或450卵m) 故式似可写为：
由式（4)可计算出在同一溫度1600°C，压力分别为I.OOOkPa及0. 100kPa时氮的溶 解度：
就钢液中的溶解氮而言，与氨相同，其溶解度也遵守Sived定律，相应的表达式为：
式化）即为Sived定律，由该定律可定量确定在不同溫度和压力下钢中的氨含量。例 如，在溫度为1600°C、latm条件下，由上式（7)、（8)可算出氨的溶解度为0.00268% (即 27ppm)。由此在1600°C，式（7)也可改写为：
由式（9)可计算出在同一溫度1600°C，压力分别为1. 000kPa及0. 100kPa时氮的溶 解度： 1kPa: [%H]=2. 66ppm 0.Ik化： [0/0田=0. 27ppm 下表为1600°C，不同压力条件下，氮、氨在钢液中的溶解度。
[0008] 表1 1600°C，不同压力条件下，氮、氨在钢液中的溶解度
由表1可知，当真空度为5kPa时，[闲在钢液中的平衡浓度为100卵m，当真空度为 0.IkPa时，[闲在钢液中的平衡浓度为14ppm。理论数据及生产实践都表明，在RH处理过 程中，较高的真空度不利于通过氮气环流增氮。但是，由上表还可W看出，当真空度为5kPa 时，氨的溶解度达到了惊人的化pm，真空度太低，就无法达到脱氨效果。
[0009]此外，氮在钢液中的溶解平衡还受[闲在钢液中扩散的动力学条件的影响，在真 空增氮处理结束时，[闲在钢液中的溶解并未达到平衡，故真空处理结束时，钢液中的溶解 [闲往往会超过10化pm。通过RH真空处理增氮，真空度一定不能太高，否则不但达不到增 氮效果，甚至还会引起"脱氮"。但真空度也不能太低，真空度太低，会影响钢液环流，甚至无 法环流。一般真空度保持在4~6kPa为宜。而运一真空度条件，会对RH的脱氨效果产生 致命影响，钢中出]的存在，则会对钢材质量带来严重后果。根据氨在钢液中溶解的Sived 定律，要想使钢液中的出]在RH真空处理后达到化pmW下，必须保证真空度达到0. 5kPa W下的高真空，考虑到RH脱氨的动力学条件，为提高RH脱氨速度，缩短真空处理时间，须将 真空度提高至〇.266kPa(2毛）W下。而运对真空条件下的增氮又极其不利。申请(专利） 号为CN201110235702. 4《一种低成本RH钢水增氮控氮工艺》无法解决运一矛盾。
【发明内容】
[0010] 为克服上述的技术缺点，本发明提供一种含氮钢种的R胡兑氨增氮工艺，它既能够 大幅降低冶炼成本，又能减少甚至避免钢液二次污染；同时能将钢液氨脱至化pmW下，高 效稳定增氮至80~12化pm。
[0011] 本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：一种含氮钢种的R胡兑氨增氮工艺， RH精炼过程中全程采用氮气作为提升气体进行增氮，其具体工艺步骤是： 第一阶段：全累投入阶段，处理前将提升其体由氣气切换为氮气，然后启动真空累开始 精炼处理，随着真空度的逐渐升高，钢液被"抽入"真空槽，开始环流，此时真空槽内钢液面 较低，易引起钢液飞瓣导致槽子内壁"结瘤"，为此，氮气流量控制在约30~50Nm3/h，从处 理开始至全累投入，大约须时3分钟左右； 第二阶段：脱氨阶段，待槽内钢液面稳定后，立即调整氮气流量至60~80Nm3/h，保持 全部投入，真空度保持在0. 266kPaW下约IOmin; 第=阶段：增氮阶段，高真空10分钟后，钢液氨含量达到目标值，手动关闭B1、B2增压 累，只开启S4A、S4B、S3A、S3B两级累，W达到快速增氮的目的，此时，真空度保持在4~6kPa 左右，氮气流量至60~SONm3A，处理时间约15min，增氮速率约2~化pm/min; 第四阶段：软吹阶段，真空精炼结束，进行复压操作，然后通过顶升装置下降钢包车，将 钢包车开进喂丝位喂丝、软吹，达到软吹要求后上连铸诱注。
[0012] 由于第二阶段的目标是高真空脱氨，通过吹入氮气增氮的效果并不明显，增氮速 率约1~1. 5ppm/min，通过本阶段的处理，可使钢液氨含量达到化pm