钢中氮的控制(二)影响因素及控制措施
  发布时间:2014年07月14日 点击数:

  1、影响因素
  (1)辅料
  不同增碳剂中的氮含量不同,随着出钢过程中增碳剂加入量的增加,钢中氮含量明显提高。
由于合金是采用电炉或高炉生产,冶炼时间越长,合金中的氮含量越高,造成钢液增氮量也越多。合金中的氮含量也是造成钢液增氮的一个重要因素。
  (2)终点碳
  转炉脱碳过程也是一个脱氮过程。由于脱碳时生成大量的 CO气泡,生成的 CO气泡,能将氮带走。碳氧反应越激烈,产生的 CO气泡越多,脱氮效率越高。
  在通常的顶底复吹转炉冶炼过程脱碳的三个不同阶段对应不同的脱氮速度。转炉冶炼过程脱氮速度的变化如下图所示。氧气射流冲击钢液面形成的火点(凹坑)是主要的反应区。吹炼开始,熔池中硅先氧化,碳氧反应还未开始,脱氮速度很小;随吹炼的进行,火点区温度升高,钢液中碳氧反应增强,熔池产生大量 CO气泡将钢液中的氮脱除,在火点区温度下,钢液中氧、硫对脱氮的影响完全可以忽略,存在火点区吸氮现象,但由于脱碳反应而进行的脱氮量远大于吸氮量,脱氮速度迅速升高,到某一时刻达最大。随碳氧反应强度降低,脱氮速度开始降低,在某时刻脱氮速度变为负数,意味着此时钢液由脱氮变为增氮。

  

             图 转炉冶炼过程中钢液脱氮速度的变化


  结果表明,补吹是影响转炉终点氮含量的重要因素之一。一次吹成,终点氮含量可基本保持在< 30×10- 6的水平,补吹 1次氮含量增加(7~8) ×10- 6,补吹次数越多,钢液增氮量越大。主要是由于吹炼末期补吹时,熔池碳含量较低,CO产生量很小,炉渣乳化现象较弱,吹氧时氧气流冲开渣面,火点区钢液面裸露,造成火点区钢液的吸氮速度大于 CO汽泡的脱氮速度,钢液在火点区从气相中吸氮造成钢中氮含量升高。
  随着转炉终点碳含量下降,钢水中氮含量有增加的趋势,尤其是当终点碳含量<0.04%时,终点氮含量明显增加。分析认为当钢水碳吹炼到极低时,CO分压急剧降低,炉口压差较低,空气容易卷入而造成钢水吸氮。因此,冶炼低氮钢时,为控制终点氮含量,应适当提高转炉终点碳含量。不加废钢条件下深吹和不深吹时对终点氮含量的影响,深吹炉次终点氮含量明显高于未深吹炉次,再一次验证了终点碳对氮含量的影响,因此需要防止深吹。
  2、降低转炉增氮措施
  (1)减少转炉点吹次数,提高出钢碳含量,实行高拉碳一次点吹。为了保证全部实现高拉碳一次点吹 ,采取以下措施:根据钢种要求,对入炉铁水的 P、 S含量及温度严格控制,保证一次倒炉,P、S含量以及温度满足工艺要求;转炉使用低硫原材料,如回转窑白灰;拉碳碳含量要求控制在适当高的范围内。
  (2)使用低氮增碳剂。
  使用低氮增碳剂,减少因加入增碳剂而造成钢液增氮,从而降低钢液中的氮含量。
  (3)使用低氮合金。
  针对钢种对合金以及残余元素要求的不同,选用不同合金,既降低钢中氮含量,又保证成品对残余元素的要求。
  (4) 提高转炉出钢碳含量。
  要求高碳出钢,以减少增碳剂加入数量,从而降低钢水增氮量。
 

                      ——本文摘自文献综述