钢水含氮量的控制

钢中含氮量对钢铁材料的性能有直接影响，超标的含氮量会降低钢的成形性、焊接性能以及韧性和塑性，加剧钢材的时效和冷脆。现代工业对对钢质纯净度的要求越来越高。为了控制钢材中的含氮量，必须从源头抓起，在炼钢过程中，严格控制含氮量的增加。济钢集团公司对炼钢过程影响钢水含氮量的各种因素进行了仔细的研究，他们发现，从转炉冶炼、出钢到LF精炼，再到铸坯的过程中，含氮量逐渐增加，而以LF精炼过程中含氮量的增加最为明显。

一、冶炼过程。在转炉冶炼前期和中期，钢液含氮量是降低的，脱氮量大于吸氮量;在冶炼后期，由于碳氧反应减弱，脱碳速度降低，脱氮量减少，脱氮量小于吸氮量，钢液含氮量增加。虽然全程吹氩有利于降低钢水含氮量，但在满足产品质量情况下，采取先吹氮再吹氩，有利于降低生产成本。根据测量数据，在底吹氮氩气体情况下，切换时间定为11分钟左右，钢水含氮量的增加不大。另外，转炉冶炼接近终点时，由于磷含量超标或温度偏低等原因而补吹时，熔池碳含量已很低，CO产生量很小，炉渣乳化较弱，钢液面裸露，吹氧过程中钢液会在火点区从气相中吸氮，故应尽量避免补吹操作。

二、转炉出钢过程。这一过程中的增氮主要由两部分组成：一是从大气中吸氮，二是加入铁合金及增碳剂时导致的增氮。实践表明，出钢口的形状对吸氮量有重要影响。出钢口使用初期，出钢过程基本不会从大气中吸氮;而在使用后期，由于出钢过程中钢液散溜，一般会发生增氮。因此，在炉役后期应加强出钢口的维护，尤其在生产低氮钢时应及时更换出钢口，以保证钢流不散乱、不细流，并在规定的时间内出完钢。

三、精炼过程，这是控制钢水含氮量的关键环节。这一过程中氮主要来源于与钢水接触的大气、加入的合金及熔剂等。随着精炼时间延长，钢液吸氮现象越来越严重。在精炼中随着氧、硫含量的降低，由于氧、硫的表面活性作用而阻碍钢液吸氮的作用基本消失，只要钢液裸露就有可能吸氮。因此，在LF精炼过程中要尽可能避免钢液裸露与大气接触。渣温高低对钢液吸氮也会产生一定影响，渣温越高，越有利于钢液吸氮。如LF加热采用大功率供电，短时间内钢液迅速升温，可减少电弧电离增氮的机会，同时减少高温渣存在的时间。降低氮的分压是降低钢中氮的有效方法，故可增加真空精炼工序来降低钢水含氮量。

四、连铸过程。在连铸过程中含氮量的增加系密封不好所致。含氮量增加主要集中在两个地方：一是钢包下水口与长水口之间，二是中包下水口与浸入水口之间。钢包至中间包浇注过程可采用长水口氩气气封保护浇注;中间包到结晶器的保护采用浸入式水口和选择合适的中间包覆盖剂及结晶器保护渣。

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