炼钢工艺流程氧氮含量变化分析

刘占玲 邓建新

(河北钢铁集团宣化钢铁集团有限责任公司)

炼钢工艺流程氧氮含量变化分析

刘占玲 邓建新

(河北钢铁集团宣化钢铁集团有限责任公司)

氧、氮存在于钢中对钢材质量有着重要影响，本文结合炼钢各工艺点的实际控制，对两炉45#钢转炉、精炼、连铸工艺流程取样分析钢中氧、氮含量，找出炼钢各工艺环节氧、氮含量变化规律，明确炼钢生产各工艺环节降低氧、氮含量应该承担的任务，提出降低氧，氮含量的措施，有利于炼钢改进工艺，从而达到提高质量的目的。

气体 质量 措施

0 前言

中国钢铁工业的发展很快，由于资源与环境的制约，要求钢材的质量越来越高。各炼钢方法中，都是利用氧化法去除钢中的大部分杂质元素和有害物质，使钢中溶入了过量的氧，它们会逐渐从钢液中析出，形成夹杂物或气泡，使钢的抗拉、屈服、冲击强度及延伸率降低，严重影响钢的性能。而当来自铁水、炉气和与钢水接触的空气中的氮含量超过一定限度时，易在钢中形成气泡，造成钢材内部组织疏松，韧性下降，脆性增加等缺陷。因而分析研究钢中氧氮的含量，对改进工艺控制，提高产品质量具有重要意义。

1 钢中氧、氮对钢水质量的影响

1.1 氧对钢质量的影响

在一般条件下，氧的主要危害表现在：

1)钢中溶解了大量氧，转炉终点氧含量高达700 ×10-6～1000 ×10-6；

2)氧化合金，降低了合金的吸收率；

3)大量气泡的产生影响浇注的正常进行，将会破坏锭或坯的合理结构，严重影响钢锭质量，甚至造成废品。

4)严重降低钢的力学性能，尤其是塑性和韧性；

5)钢中的氧能加剧硫的热脆危害；

1.2 氮对钢材质量的影响

在一般条件下，氮的主要危害表现在：

1)由于 Fe4N的析出，导致钢材的时效性；

2)钢中氮含量增加，钢的焊接性能变坏；

3)氮化物析出恶化钢的塑性和冲击韧性，使钢变脆；

4)对于深加工拉拔的钢材，氮化物夹杂降低钢材塑性变形能力，影响拉拔性能。

不同钢种对钢中N、O含量要求不同。笔者仅对45#钢的冶炼工艺进行分析。

2 炼钢两炉45#钢生产工艺实践

45#钢生产工艺过程见表1：

表1 两炉45#钢生产工艺实践

3 炼钢生产过程氧、氮含量变化规律分析

45#钢生产过程氧氮含量变化见表2和如图1～4所示。

表2 45#钢生产过程氧氮含量的变化

图1 炉号3572过程钢中 T[O]变化

图2 炉号3572过程钢中[N]变化

图3 炉号1647过程钢中 T[O]变化

图4 炉号1647过程钢中[N]变化

由图1可以看出，炉号3572过程钢中 T[O]逐渐降低，盘条的 T[O]为22×10-6；软吹后的钢样中 T[O]较高为 81×10-6，可能是因为钢中夹杂物上浮，而取样位置是在钢包钢液上部的缘故；中间包内钢样 T[O]为43 ×10-6，比软吹后降低了38 ×10-6，表明软吹时夹杂物聚集长大，在中间包内上浮排除；对照图2可知，从软吹后到中间包的钢样[N]仅增加了6×10-6，表明该炉钢液从钢包浇注到中间包过程中保护浇铸较好，钢水二次氧化不严重；从中间包到铸坯钢样的 T[O]又降低了13 ×10-6，表明结晶器保护渣又吸附了一部分夹杂物。

由图2可以看出，炉号3572过程钢样中[N]逐渐增加，盘条的[N]为94×10-6；从出钢到LF炉进站，钢中[N]增加了53×10-6，表明出钢过程增氮严重；从LF炉进站到喂线前，钢中[N]增加了17×10-6，表明 LF炉精炼过程增氮较多；从喂线前到软吹后，钢中[N]增加了2×10-6，表明软吹过程有轻微增氮；从软吹后到中间包，钢中 [N]增加了6×10-6，表明长水口浇注时有一定的二次氧化；从中间包到铸坯，钢中[N]增加了12×10-6，表明浸入式水口密封不好。

由图3可以看出，炉号1647过程钢中 T[O]逐渐降低，但中间包钢样的 T[O]又明显增加；软吹后钢样 T[O]仅为33×10-6，表明该炉 LF炉精炼过程钢中夹杂物排除效果的较好；从软吹后到中间包，钢样 T[O]从33×10-6升高到 73×10-6，对照图4该炉[N]从软吹后的94×10-6增加到中包内的110 ×10-6。由于该炉从软吹后到中间包的钢样氮、T [O]均有明显增加，表明该炉钢液由钢包浇注到中间包过程中存在明显的二次氧化，不能自动开浇也是导致 T[O]升高的原因。

由图4还可以看出，炉号1647过程钢样中[N]逐渐增加，中间包钢样的 [N]为110×10-6；从出钢到 LF炉进站，钢中[N]增加了 71×10-6，表明出钢过程存在严重增氮；从 LF炉进站到喂线前，钢中[N]增加了4×10-6，表明 LF炉精炼过程控制较好，增氮不多；从喂线前到软吹后，钢中[N]增加了4×10-6，表明软吹过程有轻微增；从软吹后到中间包，钢中[N]增加了16×10-6，表明长水口浇注时密封不好，二次氧化较严重。

从两炉45#钢氧、氮变化分析看出，钢中氧主要来源于转炉，各工艺过程中 T[O]呈降低趋势，钢中[N]主要来源于转炉钢水出钢过程，各工艺过程呈升高的趋势。这与炼钢理论等强锚杆带肋钢筋轧后不需任何加工，可直接按要求长度截取使用，其制造成本比普通锚杆低，同时经煤矿巷道使用，效果良好。

5 结论

1)安钢生产右旋锚杆钢筋通过用户使用，认为就目前生产线的工艺装备及控制水平，完全能够满足右旋锚杆钢筋的各项技术要求。

2)右旋锚杆钢筋的研发成功，不仅适应了我国当前煤矿支护安全、节能、环保的要求，而且还可用于公路隧道支护，市场前景广阔。

[1]姚建伟.右旋热轧矿用树脂锚杆钢筋开发.山东冶金，2009，31 (3)：15-20.

[2]郝永林，刘战英.热轧Φ20mm右旋等强锚杆带肋钢筋生产实践.轧钢，2003.20(1)：22-24.

EXAM PLE ANALYSIS ON VAR IOUS OXYGEN AND N ITROGEN CONTENT IN STEELM AK ING PEOCESS

L iu Zhan ling Deng Jianxin (Techno logy Cen ter of Hebei Iron＆Steel Group Xuhua Iron＆Steel Co.L td)

Oxygen and nitrogenwhich existed in steel have a detrim ental effecton steelp roduct quality.In order to find the change regularity of oxygen and nitrogen concentration in each section，and define the duty of each section in steelm aking p rocess on reducing concentration.Com bined w ith the p ractical contro l，the paper studies the analysis of changes in converter stee lm aking，refining and casting，when No.45 steel had been p roducted.The author p resents themethods to reduce oxygen and nitrogen content，which helps to imp rove the steelm aking p rocess，so as to enhance steelm aking quality.

gas qualitymethod

＊联系人：刘占玲，工程师，河北.张家口(075100)，河北钢铁集团宣化钢铁集团有限责任公司；

2009—11—3