1.本发明属于炼钢技术领域，具体涉及一种控制钢水中氮含量的方法。
背景技术：
2.转炉冶炼钢水过程中，钢中氮含量控制较差，炼钢区域增氮现象较为严重。通过对板坯轧制后，钢材性能与钢中氮含量对照分析发现，钢材出现性能不合等质量缺陷与氮含量偏高存在高度相关性，氮含量≥55ppm时产品性能明显恶化。钢中氮含量过高对钛强化钢种影响更为显著，主要为生产大尺寸夹杂物，同时降低钛元素强化作用。
3.钢中氮含量高时，氮与铁原子结合生成fe4n质点，并在α-fe中以微细弥散的形式析出，增加了钢材时效性趋势，导致蓝脆等现象发生，进而使钢材的延展性、韧性、冷态加工等性能都得到不同程度的降低。另一方面，钢中氮元素可与钛、铝等元素形成不规则棱角的脆性夹杂，使钢材在冷态加工中发生表面缺陷，甚至发生钢材宏观偏析及组织疏松等系列质量问题。氮引起碳钢的淬火时效和形变时效，从而对碳钢的性能发生显著的影响。由于氮的时效作用，钢的硬度、强度提高，但塑性和韧性降低，特别对于形变时效，塑性和韧性的降低比较显著。因此，对于普通低合金钢，时效现象是有害的，因而氮是有害元素。有研究表明对于一般钢种而言，为使钢材具有较好的低温韧性及屈服强度，钢中氮含量应控制在60ppm以下。
4.前期钢产氮含量控制较差，主要产品系列中间包样品氮含量分别为普碳钢39ppm，低合金钢40ppm，低碳钢35ppm。各种钢种超过60ppm的占比2.8％，控制水平不够理想。而且采用铝进行细晶强化的各种钢种，氮化铝的析出导致坯壳高温脆性增加，铸坯发生表面裂纹特别是角部裂纹缺陷的风险显著增加，只能加钛固氮并对相关钢种进行取角样检测，增加了生产成分及检测消耗。同时多种产品需加入钛元素进行强化，钢水氮含量偏高导致生成的钛氮化物尺寸过大，不但起不到应有的强化作用，还会导致严重的质量风险。
技术实现要素：
5.本发明提供一种控制钢水中氮含量的方法，用于在正常生产条件下，控制普碳钢钢水中氮含量。
6.本发明的目的是提供一种控制钢水中氮含量的方法，包括：
7.s1、将原料注入转炉后，温度控制在1500～1600℃；
8.s2、转炉采用大流量底吹精细化控制模型，底吹强度控制在0.042m3/min
·
t～0.07m3/min
·
t；
9.s3、分阶段进行氩气置换：第一阶段吹氩时间为19～21秒，流量为0至300nl/min；第二阶段吹氩时间为39～41秒，流量为300至1300nl/min；
10.s4、控制底吹低和高流量切换点，使得转炉终点氮含量控制在15ppm以内；
11.s5、转炉未出钢前，打开钢包底吹氩1min，采用氩气置换钢包内残余空气，降低钢包内空气比例；
12.s6、将转炉冶炼后的钢水注入lf精炼炉，采用钢包造渣与吹氩新型控制技术进行lf精炼，钢包底吹氩气流量控制0.19～0.40nm3/min。
13.优选地，所述原料包括液态铁、废钢、合金和辅料。
14.优选地，第一阶段吹氩时间为20秒，第二阶段吹氩时间为40秒。
15.本发明具有的优点和积极效果是：
16.本发明适用于各种采用转炉—lf精炼炉工艺生产，不明显增加生产成本，对绝大部分钢种质量提升均有指导价值，且适用于有降低钢中氮含量需要的钢产品，范围广泛，具有良好技术辐射能力，同时为高纯净度、高性能钢产品的开发提供了重要技术支持。
具体实施方式
17.为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：
18.本发明的技术方案为：
19.一种控制钢水中氮含量的方法，包括：
20.s1、通过铁包及称量设备，将规定适量的液态铁、废钢、合金、辅料等注入转炉后，温度控制在1500-1600℃，并要注意对温度进行保温。
21.s2、转炉采用大流量底吹精细化控制模型,即底吹强度控制在0.042m3/min
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t～0.07m3/min
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t，底吹氮/氩切换工艺技术，并根据钢种不同而采用不同时间的氮氩切换方式。
22.s3、氩气置换方式为：第一阶段吹氩时间约20秒，流量约0至300nl/min；第二阶段吹氩时间约40秒，流量约300至1300nl/min。
23.s4、控制底吹低/高流量切换点，最大置换钢中氮含量，达到转炉终点氮含量控制在15ppm以内。
24.s5、转炉未出钢前，打开钢包底吹氩1min，采用氩气置换钢包内残余空气，降低钢包内空气比例。
25.s6、将转炉冶炼后的钢水注入lf精炼炉，lf精炼采用钢包造渣与吹氩新型控制技术，钢包底吹氩气流量控制0.19-0.40nm3/min，使得钢包顶渣造渣发泡效果最大化，确保钢水中氮含量在要求控制范围内。
26.控制普碳钢钢水中氮含量的技术方案是：
27.首先，收集分析、计算汇总，深入分析钢中氮元素来源，加强含氮量高物料的辨识和管理。减少钢水直接暴露在空气中的机会，保证足够的钢包温度。
28.然后，转炉采用大流量底吹精细化控制模型,保证底吹强度控制在0.042m3/min
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t—0.07m3/min
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t，底吹氮/氩切换新工艺技术，对普碳钢采取12分钟氮氩切换的具体操作方法。氩气置换方式为：第一阶段吹氩时间约20秒，流量约0至300nl/min；第二阶段吹氩时间约40秒，流量约300至1300nl/min。控制底吹低/高流量切换点，最大置换钢中氮含量，达到转炉终点氮含量控制在15ppm以内。
29.最后，转炉未出钢前，打开钢包底吹氩1min，采用氩气置换钢包内残余空气，降低钢包内空气比例。lf精炼采用钢包造渣与吹氩新型控制技术，钢包底吹氩气流量控制0.19-0.40nm3/min，使得钢包顶渣造渣发泡效果最大化，确保钢水中氮含量在要求控制范围内。
30.本发明通过转炉和lf精炼炉双重控制钢水中氮含量方式，转炉采用大流量底吹精细化控制模型和底吹氮/氩切换新工艺技术，保证底吹强度。同时对不同含氮量控制采取不同的氮氩切换的具体操作方法，并设置了两阶段氩气置换方式，控制底吹低/高流量切换点，最大置换钢中氮含量。转炉未出钢前，打开钢包底吹氩1min，采用氩气置换钢包内残余空气，降低钢包内空气比例。lf精炼采用钢包造渣与吹氩新型控制技术，钢包底吹氩气流量控制0.19-0.40nm3/min，使得钢包顶渣造渣发泡效果最大化，以最终确保钢水中氮含量在要求控制范围内。
31.以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。
技术特征：
1.一种控制钢水中氮含量的方法，其特征在于，至少包括：s1、将原料注入转炉后，温度控制在1500～1600℃；s2、转炉采用大流量底吹精细化控制模型，底吹强度控制在0.042m3/min
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t～0.07m3/min
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t；s3、分阶段进行氩气置换：第一阶段吹氩时间为19～21秒，流量为0至300nl/min；第二阶段吹氩时间为39～41秒，流量为300至1300nl/min；s4、控制底吹低和高流量切换点，使得转炉终点氮含量控制在15ppm以内；s5、转炉未出钢前，打开钢包底吹氩1min，采用氩气置换钢包内残余空气，降低钢包内空气比例；s6、将转炉冶炼后的钢水注入lf精炼炉，采用钢包造渣与吹氩新型控制技术进行lf精炼，钢包底吹氩气流量控制0.19～0.40nm3/min。2.根据权利要求1所述的控制钢水中氮含量的方法，其特征在于，所述原料包括液态铁、废钢、合金和辅料。3.根据权利要求1所述的控制钢水中氮含量的方法，其特征在于，第一阶段吹氩时间为20秒，第二阶段吹氩时间为40秒。
技术总结
发明公开了一种控制钢水中氮含量的方法，属于炼钢技术领域，包括S1、将原料注入转炉后；S2、转炉采用大流量底吹精细化控制模型，底吹强度控制在0.042m3/min
技术研发人员：张焕琴 张羽 何健 李树伟
受保护的技术使用者：天铁热轧板有限公司
技术研发日：2022.10.28
技术公布日：2022/12/30