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轉(zhuǎn)爐鋼（以液態(tài)生鐵為原料煉成的鋼）

次瀏覽 | 更新時間：2023-05-20

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轉(zhuǎn)爐鋼

以液態(tài)生鐵為原料煉成的鋼

轉(zhuǎn)爐鋼是指在轉(zhuǎn)爐內(nèi)以液態(tài)生鐵為原料，將高壓空氣或氧氣從轉(zhuǎn)爐的頂部、底部、側(cè)面吹入爐內(nèi)熔化的生鐵液中，使生鐵中的雜質(zhì)被氧化去除而煉成的鋼。鋼中的氮對鋼的影響主要有以下幾個方面：氮在晶界析出, 造成鋼質(zhì)出現(xiàn)藍脆；氮與鋼中Ti 或A1 結(jié)合為(TiN)或(AlN), 弱化晶界強度, 使得鋼的脆性區(qū)發(fā)生變化, 易造成鑄坯表面出現(xiàn)裂紋；鋼中氮存在，降低了鋼的韌性、焊接性能、熱應力區(qū)韌性, 使鋼材脆性增加。

基本信息

外文名	Converter steel
領域	冶煉
學科	冶金工程

材料簡介

轉(zhuǎn)爐鋼按爐襯的耐火材料性質(zhì)可分為堿性轉(zhuǎn)爐鋼和酸性轉(zhuǎn)爐鋼。按氣體吹入爐內(nèi)的部位可分為頂吹轉(zhuǎn)爐鋼、底吹轉(zhuǎn)爐鋼和側(cè)吹轉(zhuǎn)爐鋼，還有頂吹、底吹復合轉(zhuǎn)爐鋼等。現(xiàn)在氧氣轉(zhuǎn)爐鋼生產(chǎn)效率高，質(zhì)量也很好，己被廣泛應用，成為世界上的主要鋼類。轉(zhuǎn)爐鋼的主要品種有碳素鋼、低合金鋼和少量合金鋼。

重要環(huán)節(jié)

轉(zhuǎn)爐煉鋼廠冶煉工藝路線為：轉(zhuǎn)爐—LF精煉—連鑄。因鋼液吸氮貫穿于轉(zhuǎn)爐煉鋼生產(chǎn)的全過程。煉鋼過程需要在每一個環(huán)節(jié)對增氮進行控制。要降低最終鋼液中的氮含量, 必須控制爐料中的原始氮含量和熔煉過程、轉(zhuǎn)爐爐出鋼過程、LF 精煉過程、中間包及結(jié)晶器中的增氮。

變化規(guī)律

目前，轉(zhuǎn)爐的工藝路線中, 轉(zhuǎn)爐爐料主要是80 ～ 85 %的鐵水, 其余為廢鋼。原料情況較為穩(wěn)定, 保證了轉(zhuǎn)爐終點氮含量較穩(wěn)定。因此, 增氮的環(huán)節(jié)為轉(zhuǎn)爐出鋼過程中合金增氮及鋼水吸氮, 精煉過程增氮及連鑄澆注過程中吸氮。根據(jù)鋼中氮含量的影響環(huán)節(jié), 在各個節(jié)點進行取樣, 通過美國LECO 公司的TCH600 氧氮氫連測儀分析。

轉(zhuǎn)爐出鋼前鋼中的氮含量為0.0244 %, 出鋼過程及合金化增氮0.0132 %, 精煉過程氮增加量為0.0364 %, 連鑄過程增氮為0.0194 %(主要是精煉出站到中包增加)。通過取樣分析, 說明鋼液增氮貫穿于整個煉鋼生產(chǎn)過程。

而最主要的增氮環(huán)節(jié)為精煉過程增氮。因此精煉過程增氮是目前杭鋼轉(zhuǎn)爐煉鋼的限制性環(huán)節(jié)。如能合理改善LF 精煉工藝則可以有效地控制鋼中氮含量。

氮含量分析

1 　精煉工序氮來源分析

從上述分析可知, 精煉工序增氮為轉(zhuǎn)爐煉鋼全程增氮的限制性環(huán)節(jié)。而精煉工序增氮的影響因素主要有：原輔材料帶入、喂線工藝鋼水外翻吸氮、通電過程鋼水吸氮。

為搞清楚精煉工序增氮的變化規(guī)律, 特將精煉過程分為進站、中間樣、鈣處理前、出站四個節(jié)點分析鋼中氮含量的變化規(guī)律。

增氮過程貫穿于整個精煉過程, 最主要的節(jié)點為進站到取中間樣及通電結(jié)束成分微調(diào)、鈣處理兩個階段。分析精煉工藝過程，第一個增氮環(huán)節(jié)主要因素有造渣初期, 大量的原輔料加入帶入的氮, 泡沫化白渣未成形造成鋼水吸氮。第二個增氮環(huán)節(jié)為鋼水成分微調(diào)喂入碳線、鈣線帶入的氮及喂線過程鋼水大翻吸氮。因此, 原輔料帶入氮及鋼液吸氮為精煉工序增氮因素。

2 　精煉工序原輔料分析

對目前精煉工序原輔料中可能帶來氮的原輔料逐一取樣排查。分析出其中造渣劑、碳芯線氮含量較高, 生產(chǎn)工程加入量較大。

1)造渣劑：為檢驗其中的氮含量，造渣劑中氮含量較高，且批次間含量極不穩(wěn)定。為研究造渣劑中的氮的存在方式, 利用XRD -6100 衍射儀定性分析。

從XRD 分析可知, 造渣劑中的氮主要以AlN 形式存在。通過下式進入鋼中, 從而使鋼水增氮。用于精煉結(jié)束成分微調(diào), 取樣分析，碳芯線中氮含量較高。因此通過一定速度達到一定深度要求喂入含氧較低的鋼液, 碳芯線中氮直接進入鋼中, 從而使鋼水增氮。

工藝改進

1 　工藝改進措施

根據(jù)上述分析, 控制轉(zhuǎn)爐鋼中氮含量, 主要控制精煉環(huán)節(jié)原輔料增氮, 及整個轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)過程鋼液吸氣增氮。鋼中的氮即可得到有效控制。具體改進工藝如下:

1)精煉過程的吹氬、供電制度進行完善, 盡量減少鋼水不裸露吸氮;

2)減少精煉造渣劑使用量, 由原來3kg/噸降低到0 .6kg/噸鋼, 減少造渣劑增氮;

3)改進精煉成分微調(diào)的碳芯線, 降低碳芯線中氮含量。要求達到0 .05 %以下;

4)做好連鑄全程保護澆注, 控制鋼水在澆注過程中吸氮。

2 　實施效果

通過以上改進措施, 跟蹤成材中圓鋼中氮含量, 結(jié)果明顯下降。取轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)40Cr 、20Cr 、A105 三鋼種。

經(jīng)過工藝改進后, 轉(zhuǎn)爐鋼中氮含量明顯下降(下降比例達到40 %～ 50 %)。跟蹤后續(xù)圓鋼, 圓鋼表面鱗狀裂紋的基本消除。

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