文档介绍：IF钢氮含量控制技术研究
费鹏
鞍钢股份有限公司
2010年12月2日
1 前言
随着国内汽车行业的兴起,汽车板钢在质量方面要求越来越高,特别是对钢板的冲压性能的要求十分严格,而氮含量的控制对冷轧薄板的性能产生直接影响,故控制钢中的氮含量是汽车板生产的关键工艺技术。现在鞍钢已可以大批量、稳定地生产成品氮小于20×10-6的IF钢,满足了开拓汽车板市场的要求。
2 鞍钢第二炼钢厂历史及近几年改造情况介绍
随着九五到十五期间的改造,第二炼钢厂北区有3座180吨转炉,具有500万吨钢的生产能力。
1990年7月30日,历时4年建设的1号板坯连铸机一次热负荷试车成功,同年10月交付生产使用。1997年10月28日,2号板坯连铸机建成投产。1998年6月18日,鞍钢第一台炼钢炉外真空处理设备——1号RH-TB开工建设,并于次年12月17日投入生产,2002年10月及2006年9月LF炉和2号RH-TB相继投产。
至2006年末,经过大规模的技术改造,鞍钢股份有限公司第二炼钢厂北区主体设备装备水平达到了。
(a) 复吹转炉设备状况
鞍钢二炼钢北区(原鞍钢三炼钢)1#转炉开始设备建设于1970年,至1984年完成“平改转”,后经扩容改造,建成3座180吨转炉,并相继引入德国TBM复吹、气动挡渣等先进技术装备。
表 1 复吹转炉主要设备参数
转炉公称容量,t
转炉有效工
作容积,M3
转炉炉容比,M3/t
工作氧压,Mpa
氧气流量,Nm3/h
底吹强度,Nm3/Min·t
1#、2#转炉
180
30000
~
3#转炉
180
32000
~
(b) RH-TB设备状况
1# RH-TB开始设备建设于1998年,并与1999年底热试车投入使用,2006年,2# RH-TB投产。该设备基础设计和主要设备从德国MESSO公司引进,采用大罐旋转台快速换罐、真空室双室平移、多功能氧枪等技术。
表 2 RH-TB主要设备参数
抽气能力kg,
20℃,
插入管内径
mm
真空室内径
mm
循环气体流量
Nm3/h
顶枪吹氧流量
Nm3/h
650
560
1930
50~140
1800~2200
3 低氮钢生产技术研究
低氮钢的生产工艺流程
铁水脱硫-----复吹转炉冶炼-----RH-TB精炼-----板坯连铸
转炉冶炼技术
(a)提高铁水比
入炉铁水比越高,吹炼终点氮含量越低。所以提高铁水比,减少大尺寸废钢的使用量,使熔池形成早,钢液能尽早的被熔渣覆盖,能够有效减少熔炼过程钢液滴的吸氮。鞍钢二炼钢冶炼IF钢铁水比控制目标为90%以上。
(b) 保证化好渣,避免炉渣返干
复吹转炉的脱氮机理基于两方面的原因。其一,在一次反应区元素的氧化产生了极高的温度(2600℃左右),这使得表面活性元素氧、硫对氮的影响消失,碳氧化产生的CO气泡降低了界面的氮分压,同时乳化的渣相和CO气泡共同为脱氮反应提供了足够大的反应界面积,这使得钢液中的氮能够在界面上得以析出脱除。其二,在一次反应区以外的区域,持续的供氧使钢渣界面保持较高的氧势,富集在界面上的氧作为表面活性元素的阻碍作用并没有消失,同时乳化的炉渣和大量CO气泡的微真空室作用都阻碍着钢液从气相中吸氮,这两方面的原因使得转炉冶炼过程是强脱氮过程。
因此控制良好的乳化渣与CO气泡的真空作用可以使富集在反应区之外界面上的氧作为表面活性元素阻碍氮气溶解,即阻碍着钢液从气相中吸氮。鞍钢二炼钢生产IF钢时,采用轻烧白云石和活性白灰造渣,熔炼过程可加入铁矾土、铁皮球等化渣剂促进化渣,能够将熔炼过程炉渣控制在活跃的状态。
(c) 减少补吹次数和时间
终点进行补吹时,氧气流冲开渣面,使得钢水直接与空气接触,形成空气气流绕流于悬浮液滴的周围,同时此时钢液碳含量较低,CO气泡减少,这两个原因造成钢液吸氮。因此鞍钢二炼钢冶炼IF钢时严格控制补吹时间在90秒以内,只允许一次补吹。
(d) 转炉冶炼采用铁矿石造渣
生产实践表明,冶炼过程加入铁矿石造渣能够促进造渣料的融化,提高渣中FeO含量,强化炉渣的乳化状态,对转炉脱氮有一定的好处。
RH-TB真空精炼技术
(a) RH-TB处理前期的控制
据文献[1]报道,高的脱碳速率带来高的脱氮速率。因此在RH处理前期主要是提高脱碳速度,相应的就提高了脱氮速率。要提高脱碳速率就要控制RH初始碳和氧含量,~%之间,~%之间,同时在脱碳前期通过工艺优化缩短了前期压力