北营炼钢厂冶炼ER50-6氮含量控制的研究和实践

北营炼钢厂冶炼ER50-6氮含量控制的研究和实践

任宏伟  王志强  曹月飞

（本钢集团北营炼钢厂，辽宁  本溪  117017）

摘  要：为了降低气保焊丝钢ER50-最终产品的氮含量，提高盘条的拉拔性能，借鉴其它钢厂在冶炼焊丝钢控制气体方面采取的措施，结合实际生产情况，提出生产ER50-6控制氮含量的几项措施，并应用到生产中，取得了较好的效果。

关键词：转炉冶炼；气体；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

气保焊丝钢ER50-6是制做新一代CO2气体保护实芯焊丝的主要原料，由Ф5.5ｍｍ盘条拉拔到Ф0.8～1.2ｍｍ钢丝后镀铜使用，要求良好的送丝性能和焊缝质量，还需要保证焊接后的焊接强度，焊接过程飞溅少。 因此，要求ER50－6盘条有均匀的化学成分、较高的冶金质量、良好的表面质量和拉拔性能。

下游用户意见反馈，北营炼钢厂生产的气保焊丝钢ER50－6盘条拔丝断丝率高，盘条的韧性比较低，经进一步分析与氮含量有关。统计2016年1月至6月生产炉次，发现钢中氮平均含量比较高，且波动较大，于是采取了全流程控氮措施，并改进转炉冶炼工艺。经过3个月的跟踪，发现氮氧含量有明显下降。

1 ER50-6生产流程及成分

北营炼钢厂生产气保焊丝钢ER50-6流程：铁水预处理→转炉冶炼→氩站→LF精炼→六流小方坯连铸机→出坯。ER50-6化学成分标准及内控要求如表1。

表1  ER50-6化学成分控制

Table 3  Chemical composition control of  ER50-6

2 钢中氮含量控制的研究和实践

控制钢中氮含量包含两层含义，一是脱氮，二是防止增氮，脱氮过程发生在转炉冶炼[1]，而防止增氮是贯穿转炉冶炼、LF精炼、铸机浇注整个工艺过程。

2.1 装入制度对钢中氮含量的影响

转炉冶炼是一个升温、脱碳综合反应的过程，提高铁水比，降低废钢用量，可有效降低含氮废钢的带入，更主要的是提高铁水比加剧了脱碳反应，延长了脱碳反应的时间，吹炼过程中产生大量的CO、CO2气体降低了氮气分压，增加了自由表面积，促进了钢液的脱氮。

国内某钢厂在工艺稳定条件下，针对不同的铁水比及对应的转炉终点氮含量进行了研究[2]，具体结果如图1。

2.2 补吹对钢中氮含量的影响

在转炉吹炼终点，由于C、P高或温度低，需要下枪进行处理，氧气流冲开渣面，火点区钢液面裸漏，造成火点区钢液面的吸氮速度大于CO气泡的脱氮，故而应提高一次倒炉率，做到成分、温度‘双命中’，减少补吹次数。

图2为国内某厂补吹时间与终点氮含量关系图。从图中可以看出，随补吹时间的增加，钢中终点氮含量有明显增长趋势。一次补吹可造成钢水吸氮5～10ppm，而二次补吹可达到20ppm以上。

2.3 转炉底吹工艺对钢中氮含量的影响

根据相关研究[3]显示，全程复吹转炉钢中平均[N]含量为17ppm，非复吹转炉平均钢中[N]含量为21.8ppm，所以全程吹氩可降低钢中[N]含量，平均降低4.8ppm。目前，我厂生产钢种ER50-6，转炉全程底吹氩气。

2.4 转炉出钢时间和出钢口状态对钢中氮含量的影响

在实际生产中，由于出钢口内腔侵蚀或外部结冷钢、‘挂胡子’，导致出钢过程散流，钢流不圆整，增加了钢液面与大气的接触面积，钢液吸氮加剧，跟踪不同的出钢口状态对钢中氮含量的影响，出钢口状态不好的要比状态好的出钢口多增氮2～4ppm，因此维护好出钢口状态很有必要，同时出钢时间长，也导致钢流与大气接触时间长，因此出钢口寿命10火以内的的炉座不安排生产。

2.5 钢中氧对氮含量的影响

高温钢液中氧、氮有效活度差，含氧高温钢液溶解氮低，通过控制高温液态钢水中氧含量，降低氮的有效活度。北营炼钢厂传统生产技术是转炉出钢脱氧合金化，不能有效的抑制出钢过程吸氮,钢水氮含量不稳定，超过70ppm炉次较多，产品降级量较大。新冶炼工艺通过转炉炉后留氧50～200ppm，有效抑制出钢过程吸氮，稳定控制钢水氮含量。

2.6 精炼过程造渣对钢中氮含量的影响

要求LF优先选择质量好的物料做为造渣料，保证造渣料快速融化，在钢水表面形成厚度适中的炉渣，既隔绝钢水表面与大气的接触，防止吸氮，也有利于钢-渣之间的物质传递，起到吸附夹杂的作用。

2.7 LF气氛控制对钢中氮含量的影响

LF精炼处理过程是微负压气氛，空气中的氮被向钢水传递，造成钢水吸氮，因此要形成微正压气氛，才能避免钢水增氮，目前采取的措施是适当关小除尘风机阀门，以轻微冒烟为标准。

2.8 钢包底吹控制对钢中氮含量的影响

钢包透气性对气体去除和防止增加起着很重要的作用，钢包透气性差，不利于渣-钢间进行物质传递，气体的排除；而底吹强度过大，造成钢包表面渣层被吹开、翻腾，增加钢液与大气接触的表面积，容易引起增氮。因此，处理过程中的钢包底吹气体强度和流量控制也应引起足够重视。

2.9 浇注过程保护浇注对钢中氮含量的影响

若中间包盖与中包本体间封堵不严，水口插入深度不够，水口间缺少密封圈的配合，长时间敞流浇钢，也容易造成浇注过程中钢液吸氮。

3 实施前后效果比较

工艺改进前后，钢中氮含量检测结果比较如图3。

通过工艺调整及改进，ER50-6钢中气体氮含量有明显降低，说明采取的措施是行之有效的。

4 结论

针对气保焊丝钢ER50-6的钢中气体氮含量控制，研究了其它企业在气体控制方面采取的措施，应用于北营炼钢厂实际生产中，通过采取全流程控制氮含量措施，取得了明显效果，保证盘条获得良好的拉拔性能，为下游客户提供了良好的焊丝钢母材。

参考文献

[1] 李安东等 转炉炼钢低氮控制实践 第七届中国钢铁年会论文集 2009 2-379

[2] 刘占玲等 炼钢工艺流程氧氮含量变化实例分析 第七届中国钢铁年会论文集 2009 2-401

[3] 祝真祥 转炉冶炼钢中氮含量的控制 第七届中国钢铁年会论文集 2009 2-438