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轉爐冶煉過程鋼液中氮含量變化研究與分析

文檔作者：王賀		點擊數：	更新時間： 2020年12月03日
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A—cadem ic
學術
轉爐冶煉過程鋼液中氮含量變化研究
與分析
117000
摘要：
公室遼寧本溪一王賀
針對品種鋼成品成分分析氮含量曾多次超標．對該品
的提出了控制措施。
Abstrac t ：According to the varieties of
steel product composition analysis of nitrogen
content had multiple standard, the var ieties
of steel smelting process tracking an d each
process sample for nitrogen content change
comparative analysis， and put forward the
control measures．
Key words：Converter steeln~king；nitrogen
content：control measures
引言
一般情況下， 鋼中的氮(N)是有害元素。
對低碳鋼而言，由于FeN 的析出， 會導致時效
和藍脆等現象；鋼中氦超過一定含量，會形成氣
泡和疏松；氮與鋼中的鈦、鋁等元素形成帶棱
角的夾雜物群；此外，鋼中的氦可降低成品材的
韌性、塑性、焊接性、導電率、導磁率以及增加
磁滯損失。因此，除耐熱鋼及不銹鋼外， 應當
盡可能地降低。優質鋼一般要求的含氮量不大于
0．008％。生產高潔凈度產品，首先必須降低鋼中
的氮含量。由于氮氣是空氣中的主要物質。從
煉鋼到連鑄生產過程中很容易被吸入鋼水，并且
很難在常規條件下以化學反應的方法去除。因
此，去除氮一直是煉鋼過程的一個難題。真空脫
氣工藝(如RH工序)可以脫去一部分氮，但一
般都是在鋼中氮含量很高的情況下才有效。
1．氮含量變化情況
為了研究煉鋼全過程鋼水氮含量的變化情
況，對不同爐次不同階段鋼液進行取樣，對比
分析鋼液中氮含量結果如圖1所示。
(1)轉爐吹煉過程中氮含量均不同程度降
低，導致出鋼氮含量不同，最低為33mg／kg，這
與吹煉終點碳含量、轉爐吹煉過程中的操作手
法及補吹次數等因素有關；
圖1轉爐冶煉流程氮含量變化圖
(2)轉爐出鋼到入LF爐是一個吸氮的過程，
氮含量最大升高lOmg／kg，最小升高2mg／kg，平
均升高7mg／kg：
(3)LF精煉過程氮含量升高，最大升高
7mg／kg。最小升高2mg／kg，平均升高5mg／kg：
(4)RH過程氮含量降低最大降低29mg／kg，
最小降低4mg／kg，平均降低15．3mg／kg：
(5)連鑄過程氦含量升高 最大升高19mg／
kg，最小為4mg／kg，平均升高10 mg／kg。
跟蹤及各工序試樣進行氮含量變化情況對比分析，并有針對性
由此可見，由轉爐到連鑄全過程中，鋼液
氮含量升高主要發生在轉爐出鋼至LF精煉及連
鑄過程，平均升高7～ 10 mg／kg。
2．分析討論
轉爐內鋼液主要依靠C一0反應，生成cO氣
泡攜帶脫氮。由于轉爐內C-O反應產生的cO汽
泡數量遠大于電爐，有利于生產低氮鋼，這就
是轉爐出鋼的氮含量遠低于電爐的主要原因。
在通常的頂底復吹轉爐冶煉過程脫碳的三個不
同階段對應不同的脫氮速度。轉爐冶煉過程脫
氮速度的變化見圖2。
圖2轉爐冶煉過程中鋼液脫氮速度的變化
氧氣射流沖擊鋼液面形成的火點(凹坑)
是主要的反應區。吹煉開始，熔池中硅先氧化，
碳氧反應還未開始，脫氮速度很小；隨吹煉的
進行，火點區溫度升高，鋼液中碳氧反應增強，
熔池產生大量CO氣泡將鋼液中的氮脫除，在火
點區溫度下，鋼液中氧、硫對脫氮的影響完全
可以忽略，存在火點區吸氮現象，但由于脫碳
反應而進行的脫氮量遠大于吸氮量，脫氮速度
迅速升高，某一時刻達到最大。隨碳氧反應強
度降低，脫氮速度開始降低，在某時刻脫氮速
度變為負數，意味著此時鋼液由脫氮變為增氮。
在跟蹤過程中發現，轉爐吹煉末期的補吹
次數對鋼液氮含量也有很大影響見圖3。
圖3轉爐補吹對出鋼氮含量的影響
由圖可見：一次吹成，終點氮含量可基本
保持在的水平，補吹1次氮含量增加一些，補
吹2 次鋼液氮含量又增加了一些，補吹次數越
多，出鋼氮含量越大。這主要與補吹時的碳含
量有關，碳含量越低，cO產生量少，脫氮量很
小，氧氣流沖開渣面，火點區鋼液面裸露，造
成火點區鋼液的吸氮大于cO氣泡的脫氮，使
鋼液中的氮升高。出鋼過程用鋁脫氧，鋼液中
的溶解氧低，減少了表面活性作用，使鋼液
吸氮，見圖4(出鋼[c]>O．06％)及圖5(出鋼
[C]O．O6％)至LF過程鋼液氮
含量變化
：廠—————— ]
圖5轉爐出鋼([c<0．O4％])至I F過程鋼液氮含
量變化
由圖可見，當出鋼[c]>0．06％ 時，出鋼至LF
過程平均增氮量為劬g／k g，當出鋼[c]

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