北營煉鋼廠冶煉ER50-6氮含量控制的研究和實(shí)踐

任宏偉  王志強(qiáng)  曹月飛

（本鋼集團(tuán)北營煉鋼廠，遼寧  本溪  117017）

摘  要：為了降低氣保焊絲鋼ER50-最終產(chǎn)品的氮含量，提高盤條的拉拔性能，借鑒其它鋼廠在冶煉焊絲鋼控制氣體方面采取的措施，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，提出生產(chǎn)ER50-6控制氮含量的幾項(xiàng)措施，并應(yīng)用到生產(chǎn)中，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)爐冶煉；氣體；增氮

Research and Practice of ER50-6 Nitrogen Content Control in Beiying Steel-making Plant

Ren Hong-wei，Wang Zhi-qiang，Cao Yue-fei

（Beiying Steel-making plant of BX steel，Benxi，Liaoning，117017）

Abstract：In order to reduce the gas shielded welding wire steel ER50-6  nitrogen content of the final product, improve the drawing performance of wire rod, draw lessons from other mills in smelting steel and some measures taken to control gas welding wire, combined with the actual production conditions, production ER50-6 to control nitrogen content in several measures, and applied to the production, the good results have been achieved.

Key words：converter smelting；gas；renitrogenation；

1 引言

氣保焊絲鋼ER50-6是制做新一代CO2氣體保護(hù)實(shí)芯焊絲的主要原料，由Ф5.5ｍｍ盤條拉拔到Ф0.8～1.2ｍｍ鋼絲后鍍銅使用，要求良好的送絲性能和焊縫質(zhì)量，還需要保證焊接后的焊接強(qiáng)度，焊接過程飛濺少。 因此，要求ER50－6盤條有均勻的化學(xué)成分、較高的冶金質(zhì)量、良好的表面質(zhì)量和拉拔性能。

下游用戶意見反饋，北營煉鋼廠生產(chǎn)的氣保焊絲鋼ER50－6盤條拔絲斷絲率高，盤條的韌性比較低，經(jīng)進(jìn)一步分析與氮含量有關(guān)。統(tǒng)計(jì)2016年1月至6月生產(chǎn)爐次，發(fā)現(xiàn)鋼中氮平均含量比較高，且波動較大，于是采取了全流程控氮措施，并改進(jìn)轉(zhuǎn)爐冶煉工藝。經(jīng)過3個月的跟蹤，發(fā)現(xiàn)氮氧含量有明顯下降。

1 ER50-6生產(chǎn)流程及成分

北營煉鋼廠生產(chǎn)氣保焊絲鋼ER50-6流程：鐵水預(yù)處理→轉(zhuǎn)爐冶煉→氬站→LF精煉→六流小方坯連鑄機(jī)→出坯。ER50-6化學(xué)成分標(biāo)準(zhǔn)及內(nèi)控要求如表1。

表1  ER50-6化學(xué)成分控制

Table 3  Chemical composition control of  ER50-6

2 鋼中氮含量控制的研究和實(shí)踐

控制鋼中氮含量包含兩層含義，一是脫氮，二是防止增氮，脫氮過程發(fā)生在轉(zhuǎn)爐冶煉[1]，而防止增氮是貫穿轉(zhuǎn)爐冶煉、LF精煉、鑄機(jī)澆注整個工藝過程。

2.1 裝入制度對鋼中氮含量的影響

轉(zhuǎn)爐冶煉是一個升溫、脫碳綜合反應(yīng)的過程，提高鐵水比，降低廢鋼用量，可有效降低含氮廢鋼的帶入，更主要的是提高鐵水比加劇了脫碳反應(yīng)，延長了脫碳反應(yīng)的時間，吹煉過程中產(chǎn)生大量的CO、CO2氣體降低了氮?dú)夥謮海�增加了自由表面積，促進(jìn)了鋼液的脫氮。

國內(nèi)某鋼廠在工藝穩(wěn)定條件下，針對不同的鐵水比及對應(yīng)的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)氮含量進(jìn)行了研究[2]，具體結(jié)果如圖1。

2.2 補(bǔ)吹對鋼中氮含量的影響

在轉(zhuǎn)爐吹煉終點(diǎn)，由于C、P高或溫度低，需要下槍進(jìn)行處理，氧氣流沖開渣面，火點(diǎn)區(qū)鋼液面裸漏，造成火點(diǎn)區(qū)鋼液面的吸氮速度大于CO氣泡的脫氮，故而應(yīng)提高一次倒?fàn)t率，做到成分、溫度‘雙命中’，減少補(bǔ)吹次數(shù)。

圖2為國內(nèi)某廠補(bǔ)吹時間與終點(diǎn)氮含量關(guān)系圖。從圖中可以看出，隨補(bǔ)吹時間的增加，鋼中終點(diǎn)氮含量有明顯增長趨勢。一次補(bǔ)吹可造成鋼水吸氮5～10ppm，而二次補(bǔ)吹可達(dá)到20ppm以上。

2.3 轉(zhuǎn)爐底吹工藝對鋼中氮含量的影響

根據(jù)相關(guān)研究[3]顯示，全程復(fù)吹轉(zhuǎn)爐鋼中平均[N]含量為17ppm，非復(fù)吹轉(zhuǎn)爐平均鋼中[N]含量為21.8ppm，所以全程吹氬可降低鋼中[N]含量，平均降低4.8ppm。目前，我廠生產(chǎn)鋼種ER50-6，轉(zhuǎn)爐全程底吹氬氣。

2.4 轉(zhuǎn)爐出鋼時間和出鋼口狀態(tài)對鋼中氮含量的影響

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于出鋼口內(nèi)腔侵蝕或外部結(jié)冷鋼、‘掛胡子’，導(dǎo)致出鋼過程散流，鋼流不圓整，增加了鋼液面與大氣的接觸面積，鋼液吸氮加劇，跟蹤不同的出鋼口狀態(tài)對鋼中氮含量的影響，出鋼口狀態(tài)不好的要比狀態(tài)好的出鋼口多增氮2～4ppm，因此維護(hù)好出鋼口狀態(tài)很有必要，同時出鋼時間長，也導(dǎo)致鋼流與大氣接觸時間長，因此出鋼口壽命10火以內(nèi)的的爐座不安排生產(chǎn)。

2.5 鋼中氧對氮含量的影響

高溫鋼液中氧、氮有效活度差，含氧高溫鋼液溶解氮低，通過控制高溫液態(tài)鋼水中氧含量，降低氮的有效活度。北營煉鋼廠傳統(tǒng)生產(chǎn)技術(shù)是轉(zhuǎn)爐出鋼脫氧合金化，不能有效的抑制出鋼過程吸氮,鋼水氮含量不穩(wěn)定，超過70ppm爐次較多，產(chǎn)品降級量較大。新冶煉工藝通過轉(zhuǎn)爐爐后留氧50～200ppm，有效抑制出鋼過程吸氮，穩(wěn)定控制鋼水氮含量。

2.6 精煉過程造渣對鋼中氮含量的影響

要求LF優(yōu)先選擇質(zhì)量好的物料做為造渣料，保證造渣料快速融化，在鋼水表面形成厚度適中的爐渣，既隔絕鋼水表面與大氣的接觸，防止吸氮，也有利于鋼-渣之間的物質(zhì)傳遞，起到吸附夾雜的作用。

2.7 LF氣氛控制對鋼中氮含量的影響

LF精煉處理過程是微負(fù)壓氣氛，空氣中的氮被向鋼水傳遞，造成鋼水吸氮，因此要形成微正壓氣氛，才能避免鋼水增氮，目前采取的措施是適當(dāng)關(guān)小除塵風(fēng)機(jī)閥門，以輕微冒煙為標(biāo)準(zhǔn)。

2.8 鋼包底吹控制對鋼中氮含量的影響

鋼包透氣性對氣體去除和防止增加起著很重要的作用，鋼包透氣性差，不利于渣-鋼間進(jìn)行物質(zhì)傳遞，氣體的排除；而底吹強(qiáng)度過大，造成鋼包表面渣層被吹開、翻騰，增加鋼液與大氣接觸的表面積，容易引起增氮。因此，處理過程中的鋼包底吹氣體強(qiáng)度和流量控制也應(yīng)引起足夠重視。

2.9 澆注過程保護(hù)澆注對鋼中氮含量的影響

若中間包蓋與中包本體間封堵不嚴(yán)，水口插入深度不夠，水口間缺少密封圈的配合，長時間敞流澆鋼，也容易造成澆注過程中鋼液吸氮。

3 實(shí)施前后效果比較

工藝改進(jìn)前后，鋼中氮含量檢測結(jié)果比較如圖3。

通過工藝調(diào)整及改進(jìn)，ER50-6鋼中氣體氮含量有明顯降低，說明采取的措施是行之有效的。

4 結(jié)論

針對氣保焊絲鋼ER50-6的鋼中氣體氮含量控制，研究了其它企業(yè)在氣體控制方面采取的措施，應(yīng)用于北營煉鋼廠實(shí)際生產(chǎn)中，通過采取全流程控制氮含量措施，取得了明顯效果，保證盤條獲得良好的拉拔性能，為下游客戶提供了良好的焊絲鋼母材。

參考文獻(xiàn)

[1] 李安東等 轉(zhuǎn)爐煉鋼低氮控制實(shí)踐 第七屆中國鋼鐵年會論文集 2009 2-379

[2] 劉占玲等 煉鋼工藝流程氧氮含量變化實(shí)例分析 第七屆中國鋼鐵年會論文集 2009 2-401

[3] 祝真祥 轉(zhuǎn)爐冶煉鋼中氮含量的控制 第七屆中國鋼鐵年會論文集 2009 2-438