降 低 电 炉 炼 钢 含 氮 量 的 工 艺 措 施

铸造小虎

试验在容量为９ｔ，炉径为２７３４.２ｍｍ（９英尺）、电极直径２５４ｍｍ（１０）英寸）的酸性电弧炉内进行，用电规范有２６０、１９２Ｖ等四档。每炉平均熔炼时间为　　６７ｍｉｎ，浇注时间４５ｍｉｎ。
熔炼各阶段的取样分析表明，使用外购废钢熔炼的钢液平均含氮量为７０ｐｐｍ，比用车间回炉料的钢的含氮量低。熔化约７５％塌料时，含氮量达到峰值，平均为１９０ｐｐｍ。调低电压、加大功率继续熔化，剩余料加入熔池后，含氮量平均可下降２０ｐｐｍ。吹氧脱碳沸腾，平均吹氧５ｍｉｎ２０ｓ，脱碳量０.２９％，氮的吹除量最高达６８％，最低为４３％，平均为５５％。过长时间吹氧和过分脱碳，氮的去除量无明显增加。还原精炼期和加入铁合金，氮含量基本持平。出钢过程中，氮含量平均上升２０ｐｐｍ。用一半回炉料配料熔炼的１４０炉，最终含氮量平均为１０５ｐｐｍ；全用废钢配料熔炼的２１炉，最终含氮量基本相近。
初步试验表明，钢中最终含氮量的高低与熔清时的含硅量有很大关系。对比表明，配一半回炉料的炉次，熔清后硅量为０.１５～０.２３％之问；而全部为废钢的炉次，熔清后的含硅量则很少超过０.１５％，平均仅为０.０８％。尽管废钢的原始含氮量相对较低，但在电极打孔及熔化前期，其吸氮速率快于用回炉料炉次的，致使全用废钢料的炉次熔清后，其含氮量趋于相近。显然，硅的作用是，在熔化初期，它与氧反应形成熔渣，保持浅小的熔池，以避免钢液从强烈电弧离解的炉气气氛中吸氮。另外，应注意到，在脱碳沸腾期间，氮的吹除程度几乎较为一致，而且吹除的比例子也有一个限度。因此，如要获得低含氮量的钢，熔清时钢水的含氮量应相对较低。
曾进行了在炉料底部加入含硅５０％的硅铁，使炉料平均含硅量提高０.２０％的试验。结果表明,不加硅的炉次，最终含氮量平均为１０２ｐｐｍ，加硅后则降为８１ｐｐｍ，但效果并没有期限望的那样好。继而调整硅铁的块度，使之能及时熔入钢中，同时，在炉底适当加矿石之类含氧材料，以便及时形成保护性熔渣。重新试验结果表明，全废钢料的炉次，熔清后含硅量为０.４５％和０.５２％，终氮量为５５ｐｐｍ和４８ｐｐｍ；配一半回炉料的炉次，熔清后含硅量为０.４２％和０.４２％。终氮量为５５ｐｐｍ和４８ｐｐｍ。由此可见，要抑制含氮量上升，熔清后钢水的含硅量应达到０.５０％才行，由此推断，电炉钢所能达到的终氮最低含量（用常规熔炼工艺）大约为：全用废钢料熔炼的钢为５０ｐｐｍ，一半回炉料熔炼的钢为６０ｐｐｍ。
降低电炉钢最终含氮量的工艺措施是：
（１）        原材料：采用含氮低的废钢、铁合金和其它辅料。必须要用的含氮材料，应尽可能在熔清后吹氧脱碳前加入熔池。
（２）        炉料成分：应控制适当的含硅量，并将硅铁尽量加在炉底，使之尽早熔化以形成保护性熔渣。熔清后的钢水含硅量不应低于０.５０％。
（３）        脱碳沸腾：它是唯一能够除氮的操作步骤。脱碳量至少应>０.３０％，沸腾时间应在６ｍｉｎ以上。然而，过分脱碳和篮球赛长沸腾时间，对进一步降氮并无好处。
（４）        熔炼电压：及时调用低电压、大功率，加快熔化速度，减少强烈电弧引起的熔池吸氮量度。
（５）        出钢、浇注：高温钢水裸露于大气中会少量吸氮，应尽量缩短钢液暴露时间，并使液流呈层流状态。