钢水过程增氮分析与控制

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1、钢水过程增氮分析与控制张立标，陈传磊，陈常义，高龙永，尹卫平（济南钢铁股份有限公司炼钢厂，山东济南250101）摘要：济钢炼钢过程各环节钢水氮含量检测统计结果显示，连铸机浇注过程是钢水增氮的主要环节,而且氮含量高的炉次，铸坯的横裂纹检出率较高。对大包保护浇注装置进行优化改造，在引进大包免烘烤套管的同时，改造大包水口与套管结构，采用台式双密封、环形槽式吹氨，增强了密封效果。改逬后，浇注过程增氮由20.0x10-6降为6.1x10-6,横裂纹检出率由3.61%降为1.08%o关键词：钢水；增氮；氮含量控制；保护浇注；横裂纹中图分类号：TF777文献标识码：B文章编号:1004-4620（2

2、011）03-0014-021刖§为了解钢中氮含量对铸坯裂纹率的影响，取D32钢种铸坯10炉次进行氮含量检测（取样原则是连浇炉次且工艺条件相同在对铸坯表面进行火焰处理后检查发现，随着铸坯氮含量的增加，铸坯裂纹检出率也增加。其中氮含量在55x106以上的炉次几乎每支铸坯都有皮下横裂纹。2钢中氮含量变化规律资料介绍⑴，钢中的氮主要是钢水裸露过程中从空气中吸入并溶解的。炼钢过程钢水增氮环节主要有：转炉复吹控制不当及氮氮切换不及时会增加钢水氮含量；出钢过程散流造成吸氮；钢包吹氮过程氮气流量控制不当造成钢水裸露吸氮；铸机浇注过程保护效果不良造成钢水吸氮。通过对D32钢种炼钢各工序钢水中氮含量情

3、况的跟踪检测分析，了解各工序的增氮情况（见表1）,从而有针对性地控制钢水氮含量。表1钢中氮含量跟踪检测情况xlOe序号LF精炼前LF精炼后中包开浇5min中包开浇15min铸坯125.52&54&549.651.2227.629.146.747.147.8325.42&950.950.2513426.627.149.851.954.0527.832.447.747346.9平均26.629.24&749.250.2由表1可以看出，大包到中包的浇注过程增氮最为明显,钢中氮增加20.0x106,占整个过程增氮的50%以上。所以将该环节确定为控制钢水增氮的关键性环节，将大包保护浇注装置的改逬

4、作为重点收稿日期：2011-01-07作者简介：张立标，男，1981年生,2007年毕业于内蒙古科技大学冶金工程专业。现为济钢炼钢厂技术科助理工程师，从事炼钢技术管理工作。14控制过程增氮的措施，其他控制措施只做简单介绍。3炼钢及精炼过程防止过程增氮措施1）转炉底吹气体采用全程供氮模式，避免因底吹前期供氮而造成的氮含量偏高；2）控制出钢时间,及时更换出钢口，保证圆流出钢；3）LF微正压、泡沬渣埋弧操作等。4连铸机大包到中包保护浇注装置改进钢水通过套管从大包浇注至中包时,套管内形成负压，很容易从大包下水口和套管接缝处吸入空气。原大包套管材质为石英，碗口内为透气砖，在咼温、烧冷钢条件下容易

5、损坏变形，影响吹氮密封效果；且渣线处易损坏，插入钢液深度变浅，影响保护浇注效果。在引进大包免烘烤套管的同时，对大包水口与套管的连接方式进行了一系列的改进,较好地解决了这一难题。4.1连接密封方式的改进原大包下水口和"大碗口"式保护套管结构如图1、图2所示，在生产实践中发现，其形状设计和连接方式缺点较多。因为其连接密封方式仅仅依靠密封垫圈的填充作用，水口与大包保护套管为线接触，垫圈易烧损，加之压力小，缝隙较大，密封效果差，碗口底部与管体因有台阶会造成冷钢，且不容易烧除，在使用几炉后，也使密封效果变差。〃锥"式套管密封虽然从一定程度上改善了大包保护浇注的效果，但极易造成套管不垂直，产生缝隙

6、造成钢水吸气增氮。同时液压机械手投入使用后，因为液压机械手增加了大包套管与水口接触的压力，使套管不易摘下，造成因摘挂套管时间长而打乱生产节奏。针对以上问题，专门设计了〃台"式大包套管,该型号套管与水口之间的压力集中在钢包水口底部与套管台阶上，不仅解决了套管难以摘下的问题，还改善了密封效果。"台式"套管与钢包水口实现了双密封，即侧面的锥形面密封和底部的压力密封。改逬后的大包下水口和台式套管结构见图3、图4。图4台式套管头部图3锥台式大包下水口4.2吹氨方式的改进狭缝式氨封套管易因高温变形，达不到环形密封效果；透气砖式氮封易烧损,降低套管使用寿命,后期恶化氮封效果。针对以上弊端，将套管吹氮

7、方式改造为环形槽式，有效改善了密封效果。同时套张立标等钢水过程增氮分析与控制2011年第3期图1钢包下水口图2碗式套管头部将钢包下水口和大包套管上口改为锥形,密封方式由线接触密封改为"锥式"面接触密封，此型号大包套管增加了与水口的密封接触面积，从一定程度上提高了保护效果。管与氮气管的连接方式也由原来的内陷插入式改为外螺丝孔式，缩短套管更换时间。4.3保护浇注装置改进效果通过专门设计的石棉垫圈与圆台，大包水口插入套管后,其底部与圆台紧密结合,水口