轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹工藝與轉(zhuǎn)爐頂吹工藝相比，有效加快了生產(chǎn)節(jié)奏，提高了生產(chǎn)效率，還降低了鋼水和鋼渣的氧化性，在國內(nèi)外得到了廣泛應(yīng)用。一般情況下，轉(zhuǎn)爐底吹工藝采用全程吹氬氣或氮?dú)迩袚Q方式，對(duì)于對(duì)氮含量要求極為嚴(yán)格的鋼種采用全程吹氬，而對(duì)于一般鋼種均采用在吹煉到供氧量的60%—70%時(shí)進(jìn)行氮?dú)迩袚Q，即前期采用底吹氮?dú)?，后期切換為氬氣，既降低了氣體成本，又防止了鋼水氮含量超標(biāo)。在二十世紀(jì)八十年代就有研究者開展了全程底吹氮?dú)夤に嚨拿鳎捎谠O(shè)備保障和控制水平等諸多原因未能獲得成功應(yīng)用，近幾年也有一些研究者重新開展了這方面研究，但均未見成功應(yīng)用報(bào)道。隨著各方面技術(shù)的進(jìn)步以及控制水平的穩(wěn)定提高，之前限制該技術(shù)發(fā)展的瓶頸已基本得到解決，為進(jìn)一步降低氣體成本，在某中厚板廠進(jìn)行了轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に囇芯俊?/p>

轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に囇芯?/p>

現(xiàn)有底吹工藝下鋼水氮含量的變化。為研究轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚨目尚行?，首先?duì)現(xiàn)有底吹工藝下鋼水氮含量進(jìn)行分析，包括全程底吹氬氣和氮?dú)迩袚Q兩種底吹工藝。轉(zhuǎn)爐公稱容量為100噸，底吹流量前期為300m3/h，中后期為200m3/h。

全程底吹氬氣工藝與氮?dú)迩袚Q工藝相比，全程底吹氬氣工藝對(duì)鋼水氮含量的影響僅限于LF爐結(jié)束之前，且兩種工藝在不同階段鋼水氮含量的差值均小于0.0005%，即精煉過程對(duì)鋼水氮含量的影響大于氮?dú)迩袚Q工藝對(duì)鋼水氮含量的影響，而經(jīng)過RH真空處理后，兩種工藝下鋼水氮含量均小于0.0035%，中間包內(nèi)鋼水氮含量也相差很小，說明底吹氣體由氬氣換為氮?dú)鈱?duì)鋼水氮含量的影響不大，因此對(duì)全程底吹氮?dú)夤に囘M(jìn)行了嘗試。

從全流程的氮含量變化來看，增氮主要發(fā)生在轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)到LF爐進(jìn)站和LF爐進(jìn)站到LF爐結(jié)束，即出鋼過程和精煉過程，鋼水氮含量增加均小于0.0015%，即LF爐結(jié)束鋼水氮含量均可以控制在0.0045%以內(nèi)，因此對(duì)于采用轉(zhuǎn)爐冶煉—LF爐精煉—連鑄工藝生產(chǎn)的鋼種在氮含量控制上尚有較大空間，而經(jīng)過RH真空處理后鋼水氮含量將降低，因此對(duì)采用轉(zhuǎn)爐冶煉—LF爐精煉—RH精煉—連鑄工藝生產(chǎn)的鋼種在氮含量控制上更加容易。

不同底吹流量對(duì)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氮含量的

影響。為細(xì)化各工藝參數(shù)對(duì)鋼水氮含量的影響，進(jìn)行了不同底吹流量對(duì)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氮含量的影響試驗(yàn)。試驗(yàn)爐次轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水碳含量為0.04%—0.08%，溫度為1640—1680℃。吹煉過程采用全程底吹氮?dú)?，在吹煉過程中底吹流量不變，共使用4支底吹槍，不同底吹模式下流量分別為200、240、280m3/h，每種底吹模式取樣30爐。3種底吹模式下鋼水平均氮含量依次為0.00234%、0.00258%、0.00293%。可見，隨著底吹流量的增加，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氮含量也增加。轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氮含量在底吹流量為240、280m3/h時(shí)比底吹流量為200m3/h時(shí)分別增加0.00024%、0.00059%，增加比例分別為10.3%、25.2%，說明當(dāng)?shù)状盗髁窟_(dá)到240m3/h以上后，底吹流量對(duì)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水氮含量影響較大，因此全程底吹氮?dú)鈺r(shí)轉(zhuǎn)爐底吹流量不宜超過240m3/h。

轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度對(duì)鋼水氮含量的影響。由于不同的工藝要求不同的轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度，因此進(jìn)行了不同轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度下全程底吹氮?dú)鈱?duì)鋼水氮含量的影響試驗(yàn)。試驗(yàn)前期底吹流量為300m3/h，試驗(yàn)中后期底吹流量為200m3/h，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水碳含量為0.04%—0.08%，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度為1580—1720℃，共試驗(yàn)23爐。

由圖1可見，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度為1580—1720℃時(shí)，鋼水氮含量為0.0015%—0.0030%，分布無規(guī)律，且無明顯變化趨勢(shì)。

轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水碳含量對(duì)氮含量的影響。為考察鋼種不同所引起的碳含量對(duì)鋼水氮含量影響，分別在轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)碳含量分布在0.02%—0.10%的爐次進(jìn)行了試驗(yàn)，試驗(yàn)前期底吹流量為300m3/h，試驗(yàn)中后期底吹流量為200m3/h。轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)溫度控制在1640—1680℃，共試驗(yàn)29爐。

通過分析轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水碳含量對(duì)氮的影響可見，隨著轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水碳含量的降低，鋼水氮含量呈逐漸增加的趨勢(shì)，但當(dāng)終點(diǎn)碳含量降至0.08%以下時(shí)，鋼水氮含量增加的趨勢(shì)不明顯。在轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水碳含量高于0.08%時(shí)，鋼水氮含量基本在0.0020%以下;當(dāng)轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水碳含量低于0.08%時(shí)，鋼水氮含量大部分高于0.0020%，且最高接近0.0030%。

轉(zhuǎn)爐脫氧工藝對(duì)轉(zhuǎn)爐出鋼增氮的影響。為研究出鋼過程鋼水增氮情況，針對(duì)不同轉(zhuǎn)爐脫氧工藝進(jìn)行了出鋼增氮試驗(yàn)，轉(zhuǎn)爐脫氧工藝分為強(qiáng)脫氧(鋁鐵脫氧)和弱脫氧(硅錳脫氧)兩種，分別在轉(zhuǎn)爐出鋼前和LF爐精煉開始取鋼樣。

強(qiáng)脫氧工藝轉(zhuǎn)爐出鋼增氮明顯高于弱脫氧工藝。強(qiáng)脫氧工藝鋼水平均增氮量為0.00233%，最高增氮量為0.00291%;弱脫氧工藝鋼水平均增氮量為0.00082%，最高增氮量為0.00199%。

在弱脫氧工藝下，脫氧劑加入量大的爐次鋼水增氮量也相對(duì)較多，即出鋼過程脫氧越徹底的爐次鋼水增氮量越大，脫氧程度較弱的爐次鋼水增氮量較小，但所有爐次LF爐進(jìn)站鋼水氮含量均控制在0.0050%以內(nèi)，按正常LF精煉過程鋼水增氮水平，LF爐結(jié)束鋼水氮含量均可以控制在0.0070%以內(nèi)，即滿足絕大多數(shù)鋼種要求。

轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に噾?yīng)用情況及對(duì)比

轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚫鞴ば蜾撍?/p>

含量控制水平。以上研究結(jié)果表明，轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚲哂锌尚行?，因此首先?duì)采用轉(zhuǎn)爐冶煉—LF爐精煉—RH精煉—連鑄的轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚿a(chǎn)的鋼種進(jìn)行了批量試驗(yàn)，通過分析各工序鋼水氮含量控制水平可見，采用轉(zhuǎn)爐冶煉—LF爐精煉—RH精煉—連鑄工藝時(shí)，各工序鋼水氮含量控制較好，連鑄中間包內(nèi)鋼水氮含量?jī)H為0.00394%，且LF爐結(jié)束時(shí)鋼水氮含量也僅為0.00418%，連鑄過程鋼水增氮量一般為0.00030%以下，最大時(shí)可以達(dá)到0.00150%，說明即使在沒有RH真空處理的情況下鋼水氮含量也可以控制在0.00600%以下。

轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に噷?duì)主要品種氮

含量的影響。通過以上試驗(yàn)證明轉(zhuǎn)爐全程底吹氮

氣具有可行性后，對(duì)轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に囘M(jìn)行了推廣。從整體來看，采用轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚭?，各品種鋼水氮含量平均增加了0.00022%。

轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に噷?duì)連鑄坯表面質(zhì)

量的影響。采用轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚭髮?duì)于未經(jīng)過RH真空處理的鋼種勢(shì)必會(huì)造成一定程度的氮含量升高，因此在連鑄工藝上加強(qiáng)了設(shè)備維護(hù)，保證設(shè)備精度，加強(qiáng)精準(zhǔn)控制，采用窄過熱度范圍控制、恒拉速控制和保護(hù)澆注等諸多系統(tǒng)工藝，使連鑄坯表面質(zhì)量基本未受鋼水氮含量變化的影響，連鑄坯切角率一直穩(wěn)定在1%左右，在采用轉(zhuǎn)爐全流程底吹氮?dú)夤に嚽昂笪窗l(fā)生明顯變化。

轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に噷?duì)鋼板力學(xué)性能

的影響。對(duì)采用轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚿a(chǎn)的鋼板中氮含量分布、屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和應(yīng)變時(shí)效沖擊性能等力學(xué)性能沒有產(chǎn)生明顯影響。

經(jīng)濟(jì)效益

氮?dú)庾鳛橹蒲踯囬g制氧過程的附屬產(chǎn)品，可大量提供，是成本最低和使用最方便的底吹氣源，而氬氣則產(chǎn)量較少，生產(chǎn)成本較高。某中厚板廠內(nèi)生產(chǎn)的氮?dú)鈨r(jià)格為0.14元/m3，而氬氣的價(jià)格為3.0元/m3，用氮?dú)馓娲鷼鍤鈩t可降低成本2.86元/m3。氮?dú)迩袚Q底吹模式下轉(zhuǎn)爐通常需要?dú)鍤?0.3m3左右，則每爐鋼的成本可降低143.86元左右，折合噸鋼為1.46元。由于鋼種不同所耗氣體量不同，所以噸鋼氣體成本可降低1.0—1.5元。

綜上所述，通過對(duì)某中厚板廠現(xiàn)有品種的生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品要求進(jìn)行分析，確定了轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚳尚行?，?jīng)過系統(tǒng)研究，實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)庹?yīng)用。對(duì)各影響鋼水氮含量因素進(jìn)行試驗(yàn)后發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)鋼水的溫度和終點(diǎn)碳含量對(duì)氮含量影響不大，但底吹氮?dú)獾牧髁繉?duì)鋼水增氮有一定影響，出鋼過程的脫氧程度對(duì)鋼水增氮隨脫氧程度加強(qiáng)而增大，但增氮程度均在可接受范圍內(nèi)，對(duì)于大多數(shù)中厚板品種均可以采用轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に?。轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚺c原工藝相比，中間包內(nèi)鋼水氮含量?jī)H增加0.00022%，對(duì)連鑄坯表面質(zhì)量和鋼板性能未產(chǎn)生不良影響。采用轉(zhuǎn)爐全程底吹氮?dú)夤に嚳墒箛嶄摎怏w成本降低1.0—1.5元。