煉鋼工藝流程氧氮含量變化分析

劉占玲 鄧建新

(河北鋼鐵集團宣化鋼鐵集團有限責(zé)任公司)

煉鋼工藝流程氧氮含量變化分析

劉占玲 鄧建新

(河北鋼鐵集團宣化鋼鐵集團有限責(zé)任公司)

氧、氮存在于鋼中對鋼材質(zhì)量有著重要影響，本文結(jié)合煉鋼各工藝點的實際控制，對兩爐45#鋼轉(zhuǎn)爐、精煉、連鑄工藝流程取樣分析鋼中氧、氮含量，找出煉鋼各工藝環(huán)節(jié)氧、氮含量變化規(guī)律，明確煉鋼生產(chǎn)各工藝環(huán)節(jié)降低氧、氮含量應(yīng)該承擔(dān)的任務(wù)，提出降低氧，氮含量的措施，有利于煉鋼改進工藝，從而達到提高質(zhì)量的目的。

氣體 質(zhì)量 措施

0 前言

中國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展很快，由于資源與環(huán)境的制約，要求鋼材的質(zhì)量越來越高。各煉鋼方法中，都是利用氧化法去除鋼中的大部分雜質(zhì)元素和有害物質(zhì)，使鋼中溶入了過量的氧，它們會逐漸從鋼液中析出，形成夾雜物或氣泡，使鋼的抗拉、屈服、沖擊強度及延伸率降低，嚴(yán)重影響鋼的性能。而當(dāng)來自鐵水、爐氣和與鋼水接觸的空氣中的氮含量超過一定限度時，易在鋼中形成氣泡，造成鋼材內(nèi)部組織疏松，韌性下降，脆性增加等缺陷。因而分析研究鋼中氧氮的含量，對改進工藝控制，提高產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

1 鋼中氧、氮對鋼水質(zhì)量的影響

1.1 氧對鋼質(zhì)量的影響

在一般條件下，氧的主要危害表現(xiàn)在：

1)鋼中溶解了大量氧，轉(zhuǎn)爐終點氧含量高達700 ×10-6～1000 ×10-6；

2)氧化合金，降低了合金的吸收率；

3)大量氣泡的產(chǎn)生影響澆注的正常進行，將會破壞錠或坯的合理結(jié)構(gòu)，嚴(yán)重影響鋼錠質(zhì)量，甚至造成廢品。

4)嚴(yán)重降低鋼的力學(xué)性能，尤其是塑性和韌性；

5)鋼中的氧能加劇硫的熱脆危害；

1.2 氮對鋼材質(zhì)量的影響

在一般條件下，氮的主要危害表現(xiàn)在：

1)由于 Fe4N的析出，導(dǎo)致鋼材的時效性；

2)鋼中氮含量增加，鋼的焊接性能變壞；

3)氮化物析出惡化鋼的塑性和沖擊韌性，使鋼變脆；

4)對于深加工拉拔的鋼材，氮化物夾雜降低鋼材塑性變形能力，影響拉拔性能。

不同鋼種對鋼中N、O含量要求不同。筆者僅對45#鋼的冶煉工藝進行分析。

2 煉鋼兩爐45#鋼生產(chǎn)工藝實踐

45#鋼生產(chǎn)工藝過程見表1：

表1 兩爐45#鋼生產(chǎn)工藝實踐

3 煉鋼生產(chǎn)過程氧、氮含量變化規(guī)律分析

45#鋼生產(chǎn)過程氧氮含量變化見表2和如圖1～4所示。

表2 45#鋼生產(chǎn)過程氧氮含量的變化

圖1 爐號3572過程鋼中 T[O]變化

圖2 爐號3572過程鋼中[N]變化

圖3 爐號1647過程鋼中 T[O]變化

圖4 爐號1647過程鋼中[N]變化

由圖1可以看出，爐號3572過程鋼中 T[O]逐漸降低，盤條的 T[O]為22×10-6；軟吹后的鋼樣中 T[O]較高為 81×10-6，可能是因為鋼中夾雜物上浮，而取樣位置是在鋼包鋼液上部的緣故；中間包內(nèi)鋼樣 T[O]為43 ×10-6，比軟吹后降低了38 ×10-6，表明軟吹時夾雜物聚集長大，在中間包內(nèi)上浮排除；對照圖2可知，從軟吹后到中間包的鋼樣[N]僅增加了6×10-6，表明該爐鋼液從鋼包澆注到中間包過程中保護澆鑄較好，鋼水二次氧化不嚴(yán)重；從中間包到鑄坯鋼樣的 T[O]又降低了13 ×10-6，表明結(jié)晶器保護渣又吸附了一部分夾雜物。

由圖2可以看出，爐號3572過程鋼樣中[N]逐漸增加，盤條的[N]為94×10-6；從出鋼到LF爐進站，鋼中[N]增加了53×10-6，表明出鋼過程增氮嚴(yán)重；從LF爐進站到喂線前，鋼中[N]增加了17×10-6，表明 LF爐精煉過程增氮較多；從喂線前到軟吹后，鋼中[N]增加了2×10-6，表明軟吹過程有輕微增氮；從軟吹后到中間包，鋼中 [N]增加了6×10-6，表明長水口澆注時有一定的二次氧化；從中間包到鑄坯，鋼中[N]增加了12×10-6，表明浸入式水口密封不好。

由圖3可以看出，爐號1647過程鋼中 T[O]逐漸降低，但中間包鋼樣的 T[O]又明顯增加；軟吹后鋼樣 T[O]僅為33×10-6，表明該爐 LF爐精煉過程鋼中夾雜物排除效果的較好；從軟吹后到中間包，鋼樣 T[O]從33×10-6升高到 73×10-6，對照圖4該爐[N]從軟吹后的94×10-6增加到中包內(nèi)的110 ×10-6。由于該爐從軟吹后到中間包的鋼樣氮、T [O]均有明顯增加，表明該爐鋼液由鋼包澆注到中間包過程中存在明顯的二次氧化，不能自動開澆也是導(dǎo)致 T[O]升高的原因。

由圖4還可以看出，爐號1647過程鋼樣中[N]逐漸增加，中間包鋼樣的 [N]為110×10-6；從出鋼到 LF爐進站，鋼中[N]增加了 71×10-6，表明出鋼過程存在嚴(yán)重增氮；從 LF爐進站到喂線前，鋼中[N]增加了4×10-6，表明 LF爐精煉過程控制較好，增氮不多；從喂線前到軟吹后，鋼中[N]增加了4×10-6，表明軟吹過程有輕微增；從軟吹后到中間包，鋼中[N]增加了16×10-6，表明長水口澆注時密封不好，二次氧化較嚴(yán)重。

從兩爐45#鋼氧、氮變化分析看出，鋼中氧主要來源于轉(zhuǎn)爐，各工藝過程中 T[O]呈降低趨勢，鋼中[N]主要來源于轉(zhuǎn)爐鋼水出鋼過程，各工藝過程呈升高的趨勢。這與煉鋼理論等強錨桿帶肋鋼筋軋后不需任何加工，可直接按要求長度截取使用，其制造成本比普通錨桿低，同時經(jīng)煤礦巷道使用，效果良好。

5 結(jié)論

1)安鋼生產(chǎn)右旋錨桿鋼筋通過用戶使用，認(rèn)為就目前生產(chǎn)線的工藝裝備及控制水平，完全能夠滿足右旋錨桿鋼筋的各項技術(shù)要求。

2)右旋錨桿鋼筋的研發(fā)成功，不僅適應(yīng)了我國當(dāng)前煤礦支護安全、節(jié)能、環(huán)保的要求，而且還可用于公路隧道支護，市場前景廣闊。

[1]姚建偉.右旋熱軋礦用樹脂錨桿鋼筋開發(fā).山東冶金，2009，31 (3)：15-20.

[2]郝永林，劉戰(zhàn)英.熱軋Φ20mm右旋等強錨桿帶肋鋼筋生產(chǎn)實踐.軋鋼，2003.20(1)：22-24.

EXAM PLE ANALYSIS ON VAR IOUS OXYGEN AND N ITROGEN CONTENT IN STEELM AK ING PEOCESS

L iu Zhan ling Deng Jianxin (Techno logy Cen ter of Hebei Iron＆Steel Group Xuhua Iron＆Steel Co.L td)

Oxygen and nitrogenwhich existed in steel have a detrim ental effecton steelp roduct quality.In order to find the change regularity of oxygen and nitrogen concentration in each section，and define the duty of each section in steelm aking p rocess on reducing concentration.Com bined w ith the p ractical contro l，the paper studies the analysis of changes in converter stee lm aking，refining and casting，when No.45 steel had been p roducted.The author p resents themethods to reduce oxygen and nitrogen content，which helps to imp rove the steelm aking p rocess，so as to enhance steelm aking quality.

gas qualitymethod

＊聯(lián)系人：劉占玲，工程師，河北.張家口(075100)，河北鋼鐵集團宣化鋼鐵集團有限責(zé)任公司；

2009—11—3