自出鋼開始到LF爐精煉開始過程鋼液存在嚴重的吸氮現(xiàn)象,到LF爐后平均增氮近20×ppm。出鋼過程的增氮主要由兩部分組成:大氣中吸氮;加入鐵合金及增碳劑導(dǎo)致增氮。此時影響鋼液增氮的因素很復(fù)雜,可簡要討論如下。

脫氧制度對鋼液增氮有很大的影響。理論研究和生產(chǎn)實踐表明:鋼液溶解w(O)對吸氮過程影響極大,鋼液不脫氧時,吸氮速度很小,鋼液w(N)幾乎不會增加,原因是氧、硫是表面活性物質(zhì),它們在表面富集,占據(jù)了一部分可吸附氮的表面位置,從而阻礙了氮在這些位置上的吸附。氧、硫在鋼液中的濃度越高,占據(jù)表面位置的分數(shù)就越多,吸氮過程就越慢。

冶煉SS400薄板鋼,轉(zhuǎn)爐出鋼時加入鋁鐵和鋁錳鐵進行預(yù)脫氧,使鋼中w(O)迅速下降。鋼液中的w(O)由冶煉終點時的400ppm～500ppm迅速降低到進入LF爐時的100ppm以下;經(jīng)過LF爐精煉,鋼水進入中包后w(O)又進一步降低到50ppm以下。使鋼液從大氣吸氮的速度迅速增加。部分爐次鋼液自轉(zhuǎn)爐進入鋼包過程中w(N)的變化,終點鋼液w(N)平均在10ppm左右,但出鋼結(jié)束后鋼液w(N)變化很大,數(shù)據(jù)比較分散,增氮量為3ppm～19ppm,平均為8ppm。

出鋼結(jié)束,鋼包轉(zhuǎn)運到LF爐,隨著加入的增碳劑和鐵合金不斷熔入鋼液中,鋼液中的w(N)仍在不斷上升,此過程w(N)增加近10ppm。

轉(zhuǎn)爐出鋼時的溶解w(O)一般在300ppm～900ppm之間。由于出鋼時的脫氧制度對吸氮的影響比較大,因此轉(zhuǎn)爐出鋼可以采用不加鋁、硅等強脫氧劑,只加Fe2Mn和部分Fe2Si進行預(yù)脫氧和合金化的脫氧工藝,鋼液w(O)保持在較高水平,此過程吸氮量很小。

復(fù)吹轉(zhuǎn)爐由于底吹氣體攪拌,由轉(zhuǎn)爐底部向熔池吹入惰性氣體,可以降低熔池內(nèi)的PCO數(shù)值并且可以通過底吹氣體的流量來加以控制;采用頂?shù)讖?fù)合吹煉法,頂吹氧氣停止后,由于底吹氣體的攪拌及降低PCO數(shù)值兩種作用,可以使脫碳反應(yīng)繼續(xù)進行。復(fù)吹轉(zhuǎn)爐可脫碳至0.02%,停止吹氧后仍有C2O反應(yīng)?？梢?即使頂吹氧氣停止后,由于仍然存在脫碳反應(yīng),此時轉(zhuǎn)爐仍有脫氮功能。加上轉(zhuǎn)爐冶煉后期,鋼水呈氧化狀態(tài),鋼中含有300ppm～900ppm的氧,強烈阻止鋼水吸氮,因此復(fù)吹轉(zhuǎn)爐出鋼w(C)對終點鋼液w(N)的影響很小。

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