一种LF炉精炼过程增氮装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107794341A(43)申请公布日2018.03.13(21)申请号201610803011.2(22)申请日2016.09.06(71)申请人鞍钢股份有限公司地址114021辽宁省鞍山市铁西区鞍钢厂区(72)发明人李德军廖相巍许孟春于赋志李晓伟方恩俊张宁尚德礼黄玉平刘清海(74)专利代理机构鞍山华惠专利事务所21213代理人赵长芳(51)Int.Cl.C21C7/00(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图1页(54)发明名称一种LF炉精炼过程增氮装置及方法(57)摘要本发明提供一种LF炉精炼过程增氮装置及方法，由紧固帽及石墨电极组成，石墨电极顶端设有气体腔槽，底端设有连接柱，沿石墨电极轴向加工有输气孔，石墨电极顶部设有紧固帽。钢包进入LF炉后，测出钢液中的氮含量N前，并计算出需要增加的氮重量N增；LF炉加热前向钢包内加入0.80～1.35kg/t钢的轻烧白云石，并吹入气体搅拌；降下石墨电极对钢液进行加热，炉渣碱度控制在1.3～2.0；石墨电极起弧10～20s后，向石墨电极中吹入氮气，吹氮压力控制在0.6～0.8MPa。即可通过公式计算出吹入的气体体积量L与吹入强度Q。本发明能够稳定控制钢液中的氮含量，取代部分氮化合金，降低生产成本，并消除因氮化合金的加入对钢液成分及洁净度的不利影响。CN107794341ACN107794341A权利要求书1/2页1.一种LF炉精炼过程增氮装置，其特征在于，由紧固帽及石墨电极组成，在圆柱体石墨电极的顶端中心位置加工有一带有内螺纹的气体腔槽，石墨电极的底端设有一段连接柱，连接柱上带有与气体腔槽内螺纹配合的外螺纹，沿石墨电极与连接柱的轴向加工有10～20个与气体腔槽相通的输气孔；石墨电极顶部通过螺纹连接一“U”形紧固帽，紧固帽上端通过快换接头连接吹气管。2.根据权利要求1所述的LF炉精炼过程增氮装置，其特征在于，所述气体腔槽直径为100～150mm，深为200～400mm。3.根据权利要求1所述的LF炉精炼过程增氮装置，其特征在于，所述输气孔直径为1～5mm，分布范围在25～40mm。4.根据权利要求1所述的LF炉精炼过程增氮装置，其特征在于，所述连接柱直径为100～150mm，长度为200～400mm。5.一种应用权利要求1所述LF炉精炼过程增氮装置的方法，其特征在于，在LF炉精炼过程中，通过石墨电极向电弧区内吹入氮气，提高钢液中的氮含量，其具体方法和步骤为：(1)钢包进入LF炉后，测量出钢液处理前钢液中的氮含量N前及加热前钢液的温度，并根据钢种的氮含量要求N标，计算出需要增加的氮重量N增；(2)将钢包底部吹入的气体由氩气改为氮气，以提高钢包内氮气分压；(3)在LF炉加热前向钢包内加入0.80～1.35kg/t钢的轻烧白云石进行发泡，以促进泡沫渣的快速形成；并打开底吹气体阀门向钢包内吹入搅拌气体，钢包底部的吹氮压力调至0.3～0.5MPa；(4)降下石墨电极对钢包内钢液进行加热处理，并将炉渣的碱度调至1.3～2.0范围内，使泡沫渣稳定；(5)在石墨电极起弧10～20s待电弧稳定后，通过紧固帽上端吹气管向石墨电极中吹入氮气，将石墨电极内吹氮压力调至0.6～0.8MPa；其吹入的气体体积量L与吹入强度Q可按如下的公式计算：L＝△N×1000÷28×22.4＝N增÷ξ×1000÷28×22.4＝800÷ξ×N增＝800÷(92％～96％)×1000×M×(N标-N前)5＝(8.3～8.7)×10×M×(N标-N前)式中，L为吹入的气体的体积量，单位升；△N为吹入氮气的总重量，单位千克；28是氮气的摩尔质量；22.4是氮气的摩尔体积；ξ为氮气的有效利用率,本专利中ξ为92％～96％；N增为钢液需要增加的氮重量，单位千克；N增＝M×1000×(N标-N前)N标为钢液中氮的目标含量，单位wt％；N前为处理前钢液中的氮含量，单位wt％；M为处理的钢液重量，单位吨；2CN107794341A权利要求书2/2页则LF炉在加热时间t内，氮气的吹入强度Q为：Q＝L÷(M×t)式中，Q为吹入的气体的强度，单位升/吨.分钟；t为加热时间，单位分钟。3CN107794341A说明书1/4页一种LF炉精炼过程增氮装置及方法技术领域[0001]本发明属于炉外精炼领域，特别是涉及一种LF炉精炼过程中增氮的装置及其方法。背景技术[0002]氮和碳一样，在钢中以间隙原子的形式存在，且具有较强的强化能力和耐蚀性能。钢中添加氮元素能扩大铁基合金奥氏体相区，降低合金奥氏体向铁索体转变的温度，提高奥氏体的稳定性。另外，氮在奥氏体钢中可和锰一起替代昂贵的镍，其奥氏体形成能力高于镍20倍，从而大大降低成本，提高生产效益。[0003]在冶炼过程中，由于氮在