转炉炼钢过程氮含量的控制

明显 的 不 同 。氧 气 射 流 冲 击 钢液 面形 成 的火 点 区 是 主 要 的反 应 区 。吹 氮 。更 严 重 的 是 ， 如果 出钢 口不 圆整 ， 出钢 时 发 生 散 流 ， 水 的 吸 氮 量 钢 炼 开 始 后 ， 点 区表 面温 度 瞬 间 即 达 到 ２ ０ ℃ 以上 ， 池 中 硅 先 氧 化 ． 火 ２０ 熔 会急剧增 加 ， 般增氮 达 ５ ７ｐ 左右＿ 所以要经 常维护出钢 口， 一 ～ｐｍ 引 ， 使 碳 氧 反 应 还 未 开 始 ， 时脱 氮 速 度 也 很慢 ； 此 随着 吹炼 的 进行 ， 点 区温 火 其 保 持 圆 整 ， 免 出钢 时大 量 吸 氮 ； 冶 炼 低 氮 钢 时 ， 避 在 应及 时 更换 出 钢 度 升 高 ， 液 中碳 氧 反 应 速 度 加 快 ， 池 产 生 大 量 Ｃ 钢 熔 Ｏ气 泡 将 钢 液 中 口。 的氮 脱 除 ， 时脱 氮 速 度 最 快 。 吹炼 后 期 ， 碳 氧 反 应 速度 降低 ， 氮 此 随 脱 另 外 ， 由于 出 钢是 加 人 的 脱 氧 剂 和合 金 将 钢 水 中大 部 分 的氧 脱 速 度 开 始 降 低 ， 外 由 于火 点 区 存 在 吸 氮 现 象 ． 脱 氮 速 度 下 降 到 一 另 当 去 ， 成 钢 水 中 的碳 氧 反 应 停 滞 ， 造 生成 的 Ｃ Ｏ气 泡 瞬 间 大 幅减 少 ， 钢 使 定值后 ， 火点 区 的吸 氮 速 度 大 于脱 氮 速 度 ， 时 熔 池 表 现 为 吸 氮 。 此 水 表 面氮 的平 衡 被 破 坏 ， 成 钢 水 大 量 的 吸氮 。 以 ， 脱 氧 操作 时应 造 所 在 适 当 控 制 脱 氧 剂 的 加 入 量 ， 钢 水 中保 持 一 定 的 自由 氧 含 量 ． 而 减 使 从
钢水中氧含最 １ 脱 氮 的 主 要任 务 应 在 转 炉 冶 炼 过程 中 ， 以后 的 出钢 过 程 ， 炼 过 程 、 而 精 连铸过程则主要是如何 防止或减少增氮Ｉ ｌ 】 。本文仅就转炉工序对脱氮 ３ 转 炉 底 吹 对 脱 氮 的 影响 的 影 响 因素 进 行 分 析 ： 当 冶炼 过 程 中全 程 吹 氮 时 ， 液 氮含 量 一 般 在 ８ ｌｍｉ 达 到 最 钢 ～ Ｏ ｎ时 １ 入炉 铁 水 比对 增氮 的影 响 低 点， 随吹 氮 强 度 增 加 ， 点 氮 含 量显 著 升高 。全 程 底 吹氮 时 ， 吹 № 终 底 ． ＿Ｉ船曩参＊举 ｏ，
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第 ２ 期 １
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转炉炼钢过程氮含量的控制
马 宝 宝
（ 济南钢 铁集 团第 １ １
要】 本文从入炉铁 水比、 转炉 ０炼操 作、 转炉底吹、 出钢操作等方 面分析 了转炉 工序对钢水脱 氮的影 响因素入手 ． 通过研 究提 出了提
达 到 最好 的脱 氮 效 果 。
２ 转炉 冶 炼 过 程脱 氦 速 度 的 分 析
２１ 脱 氮 速 度 与碳 氧 反 应 的关 系 转 炉 冶 炼 过 程 的脱 氮 主 要 是 依 靠 ． 碳 氧反 应 产生 的 Ｃ Ｏ气 泡 将 钢 液 中 的氮 去 除 ， 以 脱 氮 速 度 的 快 慢 主 所 要取 决 于 转 炉脱 碳 速度 ， 炉 冶 炼 过 程脱 碳 的不 同 阶 段 脱 氮 速 度 也 有 转
高铁 水 比 、 改善 转 炉 操 作 ， 化 底 吹 模 式 ， 优 强化 出钢 口维 护 管理 ， 化 脱 氧 制 度 等措 施 来提 高转 炉 工序 的 脱 氮 效 率 。 优
【 关键词 】 脱氮 ； 吸氮 ； 转炉； 碳氧反应 Ｏ 前 言
目前 ， 随着 用 户对 钢 材 性 能 要 求 的不 断 提 高 ， 中氮 含 量 的 控 制 钢 越来越被人们重视。 对大多数钢种来说都是有害的， 氮 主要 表 现 在 ： 它 会 导 致 钢 材 的 时效 性 ； 低 钢 材 成 形性 能 ； 降 降低 钢 的 焊接 性 能 ； 降低 钢 的高 温 韧 性 和 塑性 ； 剧 钢 材 的 冷 脆 等 。所 以在 炼 钢 过 程需 要 采 取 措 加 施 强 化 脱 氮 和 防止 吸 氮 ， 钢 种 的 氮含 量 控 制 在 较 低 的 水 平 。 将 钢 中 氮 含 量 的 控 制 贯 穿 于铁 水 预 处 理 、 炉 冶 炼 、 炼 处 理 和 连 转 精 铸 的 整个 过程 。 理 论 上 讲 ， 水 预处 理 、 炉 冶 炼 、 Ｈ 真 空 精 炼工 序 从 铁 转 Ｒ 均 具 有 一 定 的脱 氮 能 力 ，但 是 从 脱 氮 的效 率 及 工 艺 优 化 的角 度 来 说 ．
４ 出钢 过 程 对 增 氮 的 影 响
转 炉 出 钢 过 程 中 ， 钢 时 间 、 钢 口 的形 状 和脱 氧 程 度 等 因 素 对 出 出 吸氮 量 都 有 着 很 重 要 的 影 响 出钢 时 间是 钢 水 与 空 气 直接 接 触 的时 间 ， 段 时 间 钢 水 不 但 发 生 这 二 次 氧 化 ， 会 从 空 气 中 吸 氮 ， 以 出 钢 时 间 越 长 ， 水 就 越 容 易 吸 还 所 钢
强 度 越 大 ， 点 Ｉ］ 终 Ｎ 的含 量 也 越 高 。增 大 吹 气 强 度 有 利 于 加 强钢 液 的搅 拌 ， 同时会带来很大的增 氮量 ， 但 为避免增氮过多 ． 底吹强度控制的不
宜 过 大 ； 了 控 制 较 低 的 钢 中 氮含 量 ， 以更 早 将 底 吹 氮 切 换 为 氩 气 ， 为 可 含 量高 于铁 水 ， 以 适 当 提 高 铁 水 比有 利 于 减 少 钢 水 增 氮 ． 时 由 于 所 同 对 一 些 氮 含 量要 求 很 严 的钢 种 ， 以采 用 采 用全 程 吹氩 。 可 高 铁 水 比条件 下 碳 氧 反 应 加 剧 ， 利 于 脱氮 。 有 钢 水 中 氮 含 量 的高 低 与氮 氩 切 换 时 间 也 有 很 大 的 关 系 。 气 切换 氩 越早 ， 进入钢水中的氮气就越少 ， 钢水吸氮的几率就越低 ， 终点钢水含 氮 量 也 就越 低 。 以 我们 可 以根 据 钢 种 对 氮 含 量 要 求 的不 同选 择 不 同 所
２１ 每次立模前先将模板表 面清理干净 ， 除污垢 、 ．． ５ 去 不洁物或铁锈 ３ 结 语 （ 有 ） 涂上 适 量 脱 模 剂 后 方 可 立模 。 如 ，
混 凝 土 结 构 工 程 中 ． 板 关 系 到 质 量 、 全 、 程 进 度 和 经 济 效 模 安 工 木 杆 从 两个 成 ９ 角 的 方 向 支撑 墩 身 模 板 龙 骨 ， 其 支 立牢 固 。 Ｏ度 使 益 。模 板 使 用 过 程 中 应 注 意 的 问题 ， 择 模 板 工 艺 和 品 种 必 须 作 技 术 选 ２１ 设 置 人 工 操 作 平 台 ， 时 还 要 设 置 防护 安 全 网 ， 保 人 员 操 作 经 济 比较 ； 板 设 计必 须 满足 施 工 要 求 ， 保 工 程 质 量 和 安 全 ； 度 重 ．． ７ 同 确 模 确 高 安全。 视模板加工和安装质量 ； 重视 模 板 的清 理 、 滑 和 维 护 ； 强 现 场 混 凝 润 加 ２１ 模 板 在 安 装 过 程 中 ， 须 设 置 防倾 覆 设 施 。 ．． ８ 必 土 检 测 和 测 量 等 。 强模 板 管 理 ， 模 板 发 挥 更 好 的技 术 经 济 效 果 ， 加 让 并 ２２ 为保 证 墩 身 施 工 中 不形 成 错 台可 采 取 以 下 措施 ： － 且给人安全感。 ｌ
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袭身
坏 时 方 可 拆 除 ，一 般 应 在 混 凝 土 抗 压 强 度 达 到 ２ ＭＰ ． ａ时 方 可拆 除模 ５
板。
２３ 拆 模 时 ， 要 用 力 过 猛 ， 下 来 的 模 板 要 及 时 运走 、 理 、 放 ．． ２ 不 拆 整 堆 以利再用。 ２３３ 拆 模 时 ， 尽 量 避 免 混 凝 土 表 面 或 模 板 受 到 损 坏 ． 意 模 板 整 ．Ｉ 应 注 块 下 落 时伤 人 。 ２３４ 拆 模 时 ， 允 许 猛 烈 地 敲 打 和强 扭 等 方 法 进 行 。 ．． 不 ２３５ 拆 模 前 ， 须 对 工 人 进 行 安 全 技 术 交 底 ， 要 有 拆 模 的专 用 平 ．． 必 并 台或经架子工安装的临时脚手架 ， 且经检查满足拆模要求 ， 方可操作。 严 禁 随意 搭 设 支 架 ， 防 出 现垮 塌伤 人 事 故 。 以 ２１ 每 次拆 模 后 均 将 模 板 表 面 清理 干净 并 涂 抹 机 油 ． 保 在 下 一个 Ｚ３６ 拆下 的模 板、 ．． ４ 确 ． 配件等 ， 严禁 抛扔 ， 要有人接应传递 ， 按指定地点 墩 使 用 时 不 生锈 。 堆放 ， 做 到 及 时 清 理 、 理 和涂 刷 好 隔 离 剂 ， 并 修 以备 使 用 。
另 外 ， 吹 炼 后 期 向 炉 内加 入 矿 石 或 白 云 石 使 炉 渣 发 泡 ， 而 减 在 从 ２２ 终 点 氧 含 量 对 钢 中氮 含 量 的影 响 由下 图可 以看 出 ．当 钢 水 中 ． 能 此 采 氧 含 量 超 过 ８ ０ ｐ 时 ， 水 中 的 氮 含 量 也 在 迅 速 增 加 。这 是 由 于 当 少 或 避 免 火 点 区钢 水 裸 露 ， 够 有 效 阻 止 钢 水 吸氮 。 外 ， 用 炉 口微 ０ｐｍ 钢 适 下转 第 ４ ６页 ） 钢 水 中 氧 含 量 高 于 ８ ０ ｐ 以 下 时 ， 水 中 碳 含 量 已经 很 低 了 ， 时 正 压 控 制 ， 当 降 低 后 期 枪 位 等措 施 都 可 以 提 高 脱 氮 （ ０ｐｍ 钢 此
碳 氧 反 应 生成 的 Ｃ 气 泡 大 大 减 少 ， 氮 能 力 大 大 减 弱 ； Ｏ 脱 同时 进 入 炉
内的空气量增加 ， 由于氧气射流对熔池 的强烈搅拌 ， 造成 空气 中的氮 被 钢 水 吸 收 ， 得 钢水 中 的氮 含 量 增 加 。 使
铁 水 中的 氮 含 量 在 ７ ｐ ｍ 左 右 ， ０ｐ 而废 钢 中含 有 大 约 ｌＯ ｐ 左 右 Ｏｐｍ 的 氮 ， 水 和废 钢 中 的 氮 是 钢 液 中氮 的 主要 来 源 ； 由 于废 钢 中 的 氮 铁 而
的氮氩切换 时间，从而在保证钢水质量的同时最大可能的降低成本 。 另外 ， 由于 底 吹 的 大 流 量 搅 拌 有 利 于 脱 氮 ， 使 氮 、 切 换 时 间较 晚 ， 即 氩
仍 可 通 过 增 大 吹 氩 强 度 的 方 法 ， 到 较 低 的 终 点 氮 含 量 。 以可 以根 达 所 据 钢种 对 氮 含 量 的要 求 合 理 的 设 置底 吹 氮氩 切 换 的时 间和 供 气 流 量 ，
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、
少吸氮。 增碳 剂 、 属 锰 等 含 氮 量 较 高 的 合金 也 可 能 会 造 成 钢 水增 氮 ， 金 所 以 在 冶 炼 低 氮 钢 时 ， 注 意 合 金 的 氮 含 量 ， 量 使 用 含 氮 量 低 的 合 要 尽
金。
５ 转 炉 冶 炼 过 程 中 其 它操 作 对 脱 氮 的 影 响
从 冶 炼 操 作 情 况来 看 ， 吹炼 过 程 出现 返 干 的 炉 次 终 点 氮 含 量 要 明
吹 炼 过 程 中脱 氮 速度 变 化
显 高 于未 出现 返 干 的 炉 次 ， 是 由 于 返 干 时 渣 层 较 薄 ， 成 钢水 吸 氮 这 造 加 剧 。 由此 可 知 ， 当 的增 加 渣 层 厚 度 或 增 加 渣 量 有 利 于 减 少 钢 水 吸 适 氮。