低碳高氮钢的氮含量控制方法及系统与流程

1.本发明属于钢铁冶金技术领域，更具体地，本发明涉及一种低碳高氮钢的氮含量控制方法及系统。


背景技术：

2.一般情况下，钢中的氮是有害元素。钢中氮含量高时，在加热至250-450℃的温度范围时，其表面发蓝，氮化物析出，引起金属晶格扭曲而产生很大的内应力，从而恶化了钢的塑性和冲击铺性，使钢变脆，称为“蓝脆”。但针对某些特殊用途钢，氮却是一种重要的合金元素，如冷轧取向电工钢，为获得电磁性能优良的取向电工钢产品，要求取向电工钢冶炼过程中要精确控制钢液氮含量和酸溶铝含量，使电工钢经过热轧、常化工序后在钢带中析出一定数量弥散分布的细小aln颗粒，抑制一次晶粒长大，在高温退火过程中促使二次再结晶晶粒充分长大并且形成有利的高斯织构。因此，取向硅钢氮含量通常控制在70ppm～130ppm，过高或过低都会造成成品二次再结晶不完全，影响最终成品的电磁性能。
3.中国专利(授权公告号：cn 104962698 b)公布了“一种取向电工钢氮含量的精确控制方法”，其技术方案主要是：转炉全程底吹氮气，钢水到rh站后，初始使用氩气作为提升气体，在≤67pa的极限真空下精炼5分钟，然后，rh提升气体切换为氮气，进行第一次增氮；第一次增氮后，rh提升气体切换为氩气，rh的真空度2～3kpa，处理后，取样分析钢水氮含量，计算第一次增氮速度；rh精炼到40分钟时，提升气体切换为氮气，根据第一次增氮后钢水氮含量与目标值差距，按第一次增氮速度确定第二次增氮时间。此技术方案的不足之处在于：1)转炉全程底吹氮气，氮气收得率低，rh进站n分别0.0028％、0.0027％、0.0027％，增氮效果不好；2)第一次增氮后提升气体切换为氩气后，钢水处于脱氮状态，因此在此期间，钢水氮含量是逐步降低的，由此“根据第一次增氮后钢水氮含量与目标值差距，按第一次增氮速度确定第二次增氮时间”这种计算方法得出的第二次增氮时间是不准确的；另外，此方法始终认为第一次增氮后钢水氮含量低于控制范围上限，实际上钢水经转炉全程底吹氮气及rh第一次增氮结束后，钢水氮含量有可能已经超出氮含量控制上限，这种情况如何控制氮含量，此专利未提及。


技术实现要素：

4.本发明提供一种低碳高氮钢的氮含量控制方法，旨在提高种低碳高氮钢的氮含量控制精度。
5.本发明是这样实现的，一种低碳高氮钢的氮含量控制方法，所述方法包括如下步骤：
6.s1、在钢水进rh站后，开始抽真空，真空度控制在设定的真空度范围内，选择氮气作为提升气体，以设定的氮气流量对进站的钢水增氮；
7.s2、在钢水各元素接近或达到rh目标值的条件下，测定设定真空度范围及氮气流量下的增氮速度；
8.s3、基于增氮速度实时计算当前时刻的氮含量；
9.s4、基于当前时刻的氮含量确定是增氮还是脱氮，若是增氮，则基于增氮速度计算rh破空时间，若是脱氮，则基于脱氮速度计算rh破空时间。
10.进一步的，钢水化学成分的控制方法具体如下：
11.在钢水进rh站后取钢样ⅰ送检，根据钢样ⅰ的检测结果计算命中钢水各元素的rh目标值或接近rh目标值所需加入增碳剂和合金，加入增碳剂和合金对钢水的化学成分进行第一次调节；
12.在增碳剂和合金加入设定时长ⅰ后，取钢样ⅱ送检；
13.根据钢样ⅱ的检测结果计算命中钢水各元素的rh目标值所需加入增碳剂和合金微调钢水的化学成分，对钢水的化学成分进行第二次调节。
14.进一步的，增氮速度的获取方法具体如下：
15.在第一次钢水化学成分调节时加入增碳剂和合金后的设定时长ⅰ后，取氧氮样ⅰ，取氧氮样ⅰ后设定时长ⅱ后取氧氮样ⅱ，并记录氧氮样ⅰ及氧氮样ⅱ的取样时刻；
16.基于氧氮样ⅰ及氧氮样ⅱ间的氮含量增长速度即为设定真空度范围及氮气流量下的增氮速度；
17.其中，设定时长ⅰ为增碳剂或合金与钢水的反应与匀化时间。
18.进一步的，增氮速度的计算公式具体如下：
19.增氮速度＝(氧氮样ⅱ中的氮含量-氧氮样ⅰ的氮含量)
÷
(氧氮样ⅱ的取样时刻-氧氮样ⅰ的取样时刻)
20.进一步的，脱氮速度的获取方法具体如下：
21.控制钢水化学成分接近rh目标值，并控制钢水氮含量至氮含量rh目标范围的上限左右，取氧氮样ⅲ分析氮含量；
22.将提升气体切换为氩气，并控制rh真空度处于设定真正空度范围、提升气体流量为设定流量，持续一段时间后，取氧氮样ⅳ分析氮含量，其中，脱氮速度＝(氧氮样ⅲ中的氮含量-氧氮样ⅳ中的氮含量)
÷
(氧氮样ⅳ的取样时间-氧氮样ⅲ的取样时间)。
23.进一步的，当前时刻的氮含量计算公式具体如下：
24.当前时刻的氮含量＝氧氮样ⅱ中的氮含量+(当前时刻-氧氮样ⅱ的取样时刻)
×
增氮速度。
25.进一步的，当前时刻是增氮或脱氮的判定方法具体如下：
26.当前时刻的氮含量＜氮含量的rh目标值时，当前时刻需要增氮，提升气体保持氮气；
27.当前时刻的氮含量＞氮含量的rh目标值时，当前时刻需要脱氮，将提升气体由氮气切换为氩气。
28.进一步的，钢水的化学成分进行第一次调节过程具体如下：
29.针对合金收得率不稳定的元素，根据钢样ⅰ的检测结果计算命中钢水该元素接近rh目标值所需加入增碳剂和合金；
30.针对合金收得率稳定的元素，根据钢样ⅰ的检测结果计算命中钢水该元素rh目标值所需加入的合金。
31.进一步的，当前时刻为收到氧氮样ⅱ检测结果时及之后的任一时刻。
32.本发明是这样实现的，一种低碳高氮钢的氮含量控制系统，所述系统包括：
33.控制单元，与输入单元、提示单元连接；
34.通过输入单元用于输入当前低碳高氮钢种的脱氮速度、氧氮样及钢样的检测结果，并发送至控制单元；在达到氧氮样及钢样的采集时间后，控制单元通过提示单元发出提醒；
35.控制单元基于上述低碳高氮钢的氮含量控制方法来控制低碳高氮钢在rh处理过程中的氮含量。
36.本发明供一种自动控制低碳高氮钢氮含量的方法，该方法规避了真空槽密封性、rh生产过程钢水化学成分变化导致的氮的活度系数变化、rh进站氮含量等差异对rh增氮速度的影响，能适应不同的转炉及rh工艺，且实现钢水氮含量的精确控制。
附图说明
37.图1为本发明实施例提供的低碳高氮钢的氮含量控制方法流程图；
38.图2为本发明实施例提供的低碳高氮钢的氮含量控制系统的结构示意图。
具体实施方式
39.下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
40.钢水增氮过程为氮气在钢液中的溶解反应，对钢液中n溶解度的影响因素主要有：氮分压和合金成分。氮分压越大，氮在钢中的溶解度越大，在一定的氮分压条件下，钢水成分对氮在钢中的溶解度有很大的影响。
41.顶底复吹转炉冶炼时，顶吹气体为氧气，底吹气体为氩气或氮气，并且底吹气体可进行切换。转炉冶炼时，顶枪持续供氧，使钢渣界面保持较高的氧势，氧作为表面活性元素阻碍空气中的氮进入钢液，同时也抑制了钢水中氮的逸出，因此脱氮与增氮过程同时存在，增氮效果取决于脱氮速度与增氮速度，当底吹气体为氩气时，转炉终点氮含量一般保持在15-30ppm左右；当底吹气体为氮气时，脱氮速度一般小于增氮速度，因此，底吹氮气可实现转炉吹炼过程的增氮。
42.基于上述思想，本发明提出一种低碳高氮钢的氮含量控制方法，其中，低碳高氮钢指的是：c含量的rh目标范围为0.020％-0.070％；n含量的rh目标范围为0.0050％-0.0120％，其余为si、mn、p、s、als等合金元素、铁及不可避免的残余元素，结合图1对上述氮含量控制方法进行说明，该方法具体包括如下步骤：
43.s1、在钢水进rh站后取钢样ⅰ送检，开始抽真空，真空度控制在5kpa-8kpa，选择氮气作为提升气体，以设定的氮气流量对进站的钢水增氮；
44.在本发明实施例中，通过设置在rh上升管内的气体管道吹入提升气体，在提升气体及真空槽内高真空度的共同作用下，实现钢水在真空槽内的不断循环，达到预期冶金效果，若钢水的氮含量低于氮含量的rh目标值，则选择氮气作为提升气体，若钢水中的氮含量高于氮含量的rh目标值，则选择氩气作为提升气体。此外，进站时的氮气的流量是根据钢种来设定的，其取值区间130nm3/h-170nm3/h。
45.s2、为了使后续增氮速度稳定，最好尽可能减少钢水化学成分波动，在取氧氮样ⅰ前，对钢水的化学成分进行调整，将钢水化学成分调整至接近rh目标值，根据钢样ⅰ的检测结果加入增碳剂和合金来调整钢水的化学成分，以使钢水的化学成分达到或接近rh目标值，rh目标值位于对应成分的rh目标范围内。
46.在本发明实施例中，由于增碳剂、含铝合金的收得率不稳定，若增碳剂或含铝合金的加入量以命中c含量的rh目标值、als含量的rh目标值进行计算，则容易出现钢水中c含量及als含量超标，因此，增碳剂、含铝合金的加入量以命中接近c含量的rh目标值及als含量的rh目标值，如：c含量的rh目标值-0.005％、als含量的rh目标值-0.005％。其余成分如mn元素由于锰铁合金的收得率稳定，因此，锰铁合金的加入量以命中mn含量的rh目标值为目标。
47.s3、在增碳剂及合金加入设定时长ⅰ后，取氧氮样ⅰ及钢样ⅱ送检，取氧氮样ⅰ后设定时长ⅱ后取氧氮样ⅱ送检；
48.设定时长ⅰ设置为增碳剂或合金与钢水的反应与匀化时间。在增碳剂或合金加入设定时长ⅰ(3分钟-10分钟)后取氧氮样ⅰ的原因在于此时钢水各元素已经接近目标值，后续的增氮速度保持相对稳定，根据氧氮样ⅰ检测结果计算的增氮速度具有很强的代表性。通过氧氮仪的取样部件插入钢水取出氧氮样，氧氮样经风冷充分冷却后送至化验室检验，自取氧氮样时刻至获取氮含量分析结果的时间间隔约14-20分钟。
49.取氧氮样ⅰ后设定时长ⅱ后再取氧氮样ⅱ，设定时长ⅱ一般设置为3分钟～8分钟，原因在于：若两次氧氮样的间隔时间过短，氮含量增量较小，在氧氮样的分析结果存在一定偏差时，易增大增氮速度计算结果的偏差；若两次氧氮样的间隔时间过长，氧氮样ⅱ氮含量结果获取时间偏晚，可能导致钢水氮含量大幅高于氮含量目标范围的上限值。
50.s4、根据钢样ⅱ的检测结果加入增碳剂和合金精调钢水的化学成分，以使钢水的化学成分达到目标值，因此，增碳剂、硅铁、锰铁、磷铁、硫铁、铝切丸加入量均以命中对应成分的rh目标值为目标。
51.s5、基于氧氮样ⅰ与氧氮样ⅱ中的氮含量差值来计算当前氮气流量及真空度范围下的增氮速度，并基于增氮速度实时计算当前时刻的氮含量，当前时刻一般为收到氧氮样ⅱ检测结果时及以后的任一时刻；
52.在本发明实施例中，增氮速度的计算公式具体如下：
53.增氮速度＝(氧氮样ⅱ中的氮含量-氧氮样ⅰ的氮含量)
÷
(氧氮样ⅱ的取样时刻-氧氮样ⅰ的取样时刻)，单位：％/min；
54.当前时刻的氮含量＝氧氮样ⅱ中的氮含量+(当前时刻-氧氮样ⅱ的取样时刻)
×
增氮速度；单位：％。
55.s6、基于当前时刻的氮含量确定是增氮还是脱氮，若是增氮，则基于增氮速度计算rh破空时间，若是脱氮，则基于脱氮速度计算rh破空时间，基于增氮速度来计算达到氮含量rh目标值的时间，即rh破空时间，在rh破空时，此时钢水中的氮含量可能刚好处于氮含量的rh目标值，也可能是非常接近氮含量的rh目标值。
56.在本发明实施例中，当前时刻的氮含量＜氮含量的rh目标值时，提升气体保持氮气，基于增氮速度来预估rh破空时间，在当前时刻的氮含量等于氮含量rh目标值时破空，rh处理结束；当前时刻的氮含量＞氮含量的rh目标值时，将提升气体由氮气切换为氩气，进行
脱氮，基于脱氮速度预估破空时间。
57.需要说明的是，由于增氮速度慢，默认rh过程中钢水的温度调节已经完成，由于温度调节与氮调节无明显关联，且为现有技术，本技术不对钢水的温度调节进行详细的说明，当前时刻的钢水的化学成分及温度调节完成，只要氮含量达到氮含量的rh目标值，即可破空。
58.在本发明实施例中，脱氮速度的确定方法具体如下：脱氮速度与rh真空度、钢水氮含量、钢种的化学成分等相关，可在生产实践中模拟冶炼钢种rh工艺进行试验测定。先控制钢水化学成分接近目标值，控制钢水氮含量至氮含量的rh目标范围上限左右，取氧氮样ⅲ分析氮含量，随后将提升气体切换为氩气，并控制rh真空度处于设定的真空度范围、提升气体流量为设定流量，持续一段时间后，取氧氮样ⅳ分析氮含量；脱氮速度＝(氧氮样ⅲ中的氮含量-氧氮样ⅳ中的氮含量)
÷
(氧氮样ⅳ的取样时间-氧氮样ⅲ的取样时间)，单位：％/min。
59.图2为本发明实施例提供的低碳高氮钢的氮含量控制系统的结构示意图，该系统包括：
60.控制单元，与输入单元、提示单元连接；
61.通过输入单元用于输入当前低碳高氮钢种的脱氮速度、氧氮样及钢样的检测结果，并发送至控制单元，
62.在达到氧氮样及钢样的采集时间后，控制单元通过提示单元发出提醒；
63.控制单元基于上述低碳高氮钢的氮含量控制方法来控制低碳高氮钢在rh处理过程中的氮含量。
64.为了进一步阐述本发明的思路，下面以300trh精炼炉冶炼低碳高氮钢为例，对本发明做进一步说明。
65.实施例1，低碳高氮钢化学成分控制要求如表1，其余为铁及不可避免的残余元素。
66.表1实施例1、2中的低碳高氮钢化学成分rh控制要求
[0067][0068]
(1)此类钢种rh脱氮速度测定：生产rh低碳高氮钢时，先控制钢水化学成分接近目标值并控制钢水氮含量至0.0090％左右，取氧氮样分析氮含量，随后将提升气体切换为氩气、设定rh真空度、提升气体流量为此钢种正常范围内，持续8分钟后，取氧氮样分析氮含量。脱氮速度＝氮含量降低量
÷
(两个氧氮样取样时刻差值)＝0.0030％
÷
8＝0.000375％/min，将此数值作为输入采集到系统；
[0069]
(2)钢水进rh后取钢样ⅰ送检，然后开始抽真空，提升气设定为氮气，氮气流量设定为170nm3/h，真空度控制为6kpa，对钢水进站增氮；
[0070]
(3)钢样ⅰc含量、mn含量、als含量分析结果分别为0.022％、0.08％、0.012％，根据钢样ⅰ成分加入增碳剂/合金调整化学成分，其中，增碳剂加入量以命中“0.035％”为目标计算，锰铁加入量以命中“0.20％”为目标计算，铝切丸加入量以命中“0.020％”为目标计算，
分别加入增碳剂、低碳锰铁、铝切丸41kg、416kg、25kg：
[0071]
(4)上述增碳剂及合金加入5分钟后，取氧氮样ⅰ、钢样ⅱ送检，取氧氮样ⅰ时，点击“取氧氮样
ⅰ”
，记录取氧氮样ⅰ的时刻；
[0072]
(5)取氧氮样ⅰ后6分钟，取氧氮样ⅱ送检；取氧氮样ⅱ时，点击“取氧氮样
ⅱ”
，记录取氧氮样ⅱ时刻；
[0073]
(6)钢样ⅱc含量、mn含量、als含量分析结果分别为0.041％、0.198％、0.018％，由于c含量、mn含量已经接近或超过目标值，故不再调整，根据钢样ⅱ成分加入铝切丸6kg调整钢水als至“rh目标值”；
[0074]
(7)由于氧氮样分析需一定时间，取氧氮样ⅰ18分钟后、取氧氮样ⅱ15分钟后分别收到氧氮样ⅰ、氧氮样ⅱ分析结果，氧氮样ⅰ、氧氮样ⅱ氮含量分别为0.0025％、0.0037％，则自动计算增氮速度，增氮速度＝(0.0037％-0.0025％)
÷
6min＝0.0002％/min；
[0075]
(8)随着时间的延续，实时计算钢水氮含量。现场收到氧氮样ⅱ氮含量分析结果时，钢水氮含量＝氧氮样ⅱ氮含量+(收到氧氮样ⅱ的氮含量分析结果时刻-氧氮样ⅱ的取样时刻)
×
增氮速度＝0.0037％+15*0.0002％＝0.0067％；
[0076]
(8)计算收到氧氮样ⅱ的氮含量分析结果时刻的钢水氮含量，n含量为0.0067％，＜rh氮含量目标值(0.0070％)，提升气体保持氮气继续增氮，继续增氮1.5分钟后，计算钢水实时n含量达到0.0070％，rh破空，rh处理结束。rh过程主要参数如表2所示。
[0077]
表2实施例1rh过程主要参数
[0078][0079][0080]
实施例2：低碳高氮钢化学成分如表1，其余为铁及不可避免的残余元素。
[0081]
此类钢种rh脱氮速度测定：生产rh低碳高氮钢时，先控制钢水化学成分接近目标值并控制钢水氮含量至0.0090％左右，取氧氮样分析氮含量，随后将提升气体切换为氩气、设定rh真空度、提升气体流量为此钢种正常范围内，持续8分钟后，取氧氮样分析氮含量。脱氮速度＝氮含量降低量
÷
(两个氧氮样取样时刻差值)＝30
÷
8＝0.000375％/min。将此数
值作为输入采集到系统；
[0082]
(2)钢水进rh后取钢样ⅰ送检，然后开始抽真空，提升气设定为氮气，氮气流量设定为210nm3/h，真空度控制为7.8kpa，对钢水进站增氮；
[0083]
(3)钢样ⅰ中的c含量、mn含量、als含量分析结果分别为0.028％、0.05％、0.016％，根据钢样ⅰ成分加入增碳剂、合金调整化学成分，其中，增碳剂加入量以命中“0.035％”为目标计算，锰铁加入量以命中“0.20％”为目标计算，铝切丸加入量以命中“0.020％”为目标计算，分别加入增碳剂、低碳锰铁、铝切丸22kg、508kg、12kg：
[0084]
(4)增碳剂及合金加入6分钟后，取氧氮样ⅰ、钢样ⅱ送检，取氧氮样ⅰ时，点击“取氧氮样
ⅰ”
，记录取氧氮样ⅰ时刻；
[0085]
(5)取氧氮样ⅰ后4分钟，取氧氮样ⅱ送检；取氧氮样ⅱ时，点击“取氧氮样
ⅱ”
，记录取氧氮样ⅱ时刻；
[0086]
(6)钢样ⅱc含量、mn含量、als含量分析结果分别为0.042％、0.21％、0.026％，由于c含量、mn含量、als含量均已经接近或超过目标值，故不再调整成分；
[0087]
(7)由于氧氮样的分析需一定时间，取氧氮样ⅰ14分钟后、取氧氮样ⅱ17分钟后分别收到氧氮样ⅰ、氧氮样ⅱ分析结果，氧氮样ⅰ、氧氮样ⅱ氮含量分别为0.0036％、0.0049％，自动计算增氮速度，增氮速度＝(0.0049％-0.0036％)
÷
4min＝0.0003％/min；
[0088]
(8)随着时间的延续，实时计算钢水氮含量，现场收到氧氮样ⅱ氮含量分析结果时，钢水实时氮含量＝氧氮样ⅱ氮含量+(收到氧氮样ⅱ氮含量分析结果时刻-氧氮样ⅱ取样时刻)
×
增氮速度＝0.0049％+17*0.0003％＝0.0104％；
[0089]
(9)由于收到氧氮样ⅱ氮含量分析结果时，计算钢水实时n含量为0.0104％，＞rh氮含量目标值(0.0070％)，故输出信号，将提升气体切换为氩气进行脱氮，继续脱氮9.1分钟后，计算钢水实时n含量达到0.0070％，rh破空，rh处理结束。rh过程主要参数如表3所示。
[0090]
表3实施例2rh过程主要参数
[0091]
[0092][0093]
实施例3：低碳高氮钢化学成分控制要求如表4，其余为铁及不可避免的残余元素。
[0094]
表4实施例3低碳高氮钢化学成分rh控制要求
[0095][0096]
(1)此类钢种rh脱氮速度测定：生产此类钢种时，先控制钢水化学成分接近目标值并控制钢水氮含量至0.0110％左右，取氧氮样分析氮含量，随后将提升气体切换为氩气、设定rh真空度、提升气体流量为此钢种正常范围内，持续8分钟后，取氧氮样分析氮含量。脱氮速度＝氮含量降低量
÷
(两个氧氮样取样时刻差值)＝0.0038％
÷
8＝0.000475％/min，将此数值作为输入采集到系统；
[0097]
(2)钢水进rh后取钢样ⅰ送检，然后开始抽真空，提升气设定为氮气，氮气流量设定为210nm3/h，真空度控制为7.5kpa，对钢水进站增氮；
[0098]
(2)钢样ⅰc含量、si含量、mn含量、p含量、als含量分析结果分别为0.031％、1.53％、1.09％、0.015％、0.068％，根据钢样ⅰ成分加入增碳剂、合金调整化学成分，其中，增碳剂加入量以命中“0.040％”为目标计算，硅铁、锰铁、磷铁等合金加入量以命中“rh si含量目标值”、“rh mn含量目标值”、“rh p含量目标值”为目标计算；铝切丸加入量以命中0.795％为目标计算。分别加入增碳剂、硅铁、锰铁、磷铁、铝切丸45kg、603kg、745kg、455kg、2280kg：
[0099]
(3)在增碳剂及合金加入8分钟后，取氧氮样ⅰ、钢样ⅱ送检,取氧氮样ⅰ时，点击“取氧氮样
ⅰ”
，记录取氧氮样ⅰ时刻；
[0100]
(4)取氧氮样ⅰ后3分钟，取氧氮样ⅱ送检；取氧氮样ⅱ时，点击“取氧氮样
ⅱ”
，记录取氧氮样ⅱ时刻；
[0101]
(5)钢样ⅱc含量、si含量、mn含量、p含量、als含量分析结果分别为0.047％、1.66％、1.32％、0.051％、0.806％，由于钢样ⅱ中c含量、mn含量、p含量、als含量均已经接
近或超过目标值，故不再调整成分，根据钢样ⅱ成分加入硅铁175kg调整钢水si含量至“rh目标值”；
[0102]
(6)由于氧氮样分析需一定时间，取氧氮样ⅰ16分钟后、取氧氮样ⅱ15分钟后分别收到氧氮样ⅰ、氧氮样ⅱ分析结果，氧氮样ⅰ、氧氮样ⅱ氮含量分别为0.0045％、0.0061％，自动计算增氮速度，增氮速度＝(0.0061％-0.0045％)
÷
3min＝0.00053％/min；
[0103]
(7)随着时间的延续，实时计算钢水氮含量。现场收到氧氮样ⅱ氮含量分析结果时，钢水实时氮含量＝氧氮样ⅱ氮含量+(收到氧氮样ⅱ氮含量分析结果时刻-氧氮样ⅱ取样时刻)
×
增氮速度＝0.0061％+15*0.00053％＝0.0141％；
[0104]
(8)由于收到氧氮样ⅱ氮含量分析结果时，计算钢水实时n含量为0.0141％，＞rh氮含量目标值(0.0090％)，故输出信号，将提升气体切换为氩气脱氮，继续脱氮10.7分钟后，计算钢水实时n含量达到0.0090％，rh破空，rh处理结束。rh过程主要参数如表4所示。
[0105]
表4实施例3rh过程主要参数
[0106][0107]
本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种低碳高氮钢的氮含量控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：s1、在钢水进rh站后，开始抽真空，真空度控制在设定的真空度范围内，选择氮气作为提升气体，以设定的氮气流量对进站的钢水增氮；s2、在钢水各元素接近或达到rh目标值的条件下，测定设定真空度范围及氮气流量下的增氮速度；s3、基于增氮速度实时计算当前时刻的氮含量；s4、基于当前时刻的氮含量确定是增氮还是脱氮，若是增氮，则基于增氮速度计算rh破空时间，若是脱氮，则基于脱氮速度计算rh破空时间。2.如权利要求1所述低碳高氮钢的氮含量控制方法，其特征在于，钢水化学成分的控制方法具体如下：在钢水进rh站后取钢样ⅰ送检，根据钢样ⅰ的检测结果计算命中各元素rh目标值或接近rh目标值所需加入增碳剂和合金，加入增碳剂和合金对钢水的化学成分进行第一次调节；在增碳剂和合金加入设定时长ⅰ后，取钢样ⅱ送检；根据钢样ⅱ的检测结果计算命中各元素rh目标值所需加入增碳剂和合金精调钢水的化学成分，对钢水的化学成分进行第二次调节。3.如权利要求1所述低碳高氮钢的氮含量控制方法，其特征在于，增氮速度的获取方法具体如下：在第一次钢水化学成分调节时加入增碳剂和合金后的设定时长ⅰ后，取氧氮样ⅰ，取氧氮样ⅰ后设定时长ⅱ后取氧氮样ⅱ，并记录氧氮样ⅰ及氧氮样ⅱ的取样时刻；基于氧氮样ⅰ及氧氮样ⅱ间的氮含量增长速度即为设定真空度范围及氮气流量下的增氮速度；其中，设定时长ⅰ为增碳剂或合金与钢水的反应与匀化时间。4.如权利要求3所述低碳高氮钢的氮含量控制方法，其特征在于，增氮速度的计算公式具体如下：增氮速度＝(氧氮样ⅱ中的氮含量-氧氮样ⅰ的氮含量)
÷
(氧氮样ⅱ的取样时刻-氧氮样ⅰ的取样时刻)。5.如权利要求1所述低碳高氮钢的氮含量控制方法，其特征在于，脱氮速度的获取方法具体如下：控制钢水化学成分接近rh目标值，并控制钢水氮含量至氮含量rh目标范围的上限左右，取氧氮样ⅲ分析氮含量；将提升气体切换为氩气，并控制rh真空度处于设定真正空度范围、提升气体流量为设定流量范围，持续一段时间后，取氧氮样ⅳ分析氮含量，其中，脱氮速度＝(氧氮样ⅲ中的氮含量-氧氮样ⅳ中的氮含量)
÷
(氧氮样ⅳ的取样时间-氧氮样ⅲ的取样时间)。6.如权利要求1所述低碳高氮钢的氮含量控制方法，其特征在于，当前时刻的氮含量计算公式具体如下：当前时刻的氮含量＝氧氮样ⅱ中的氮含量+(当前时刻-氧氮样ⅱ的取样时刻)
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增氮速度。7.如权利要求1所述低碳高氮钢的氮含量控制方法，其特征在于，当前时刻是增氮或脱氮的判定方法具体如下：
当前时刻的氮含量＜氮含量的rh目标值时，当前时刻需要增氮，提升气体保持氮气；当前时刻的氮含量＞氮含量的rh目标值时，当前时刻需要脱氮，将提升气体由氮气切换为氩气。8.如权利要求2所述低碳高氮钢的氮含量控制方法，其特征在于，钢水的化学成分进行第一次调节过程具体如下：针对合金收得率不稳定的元素，根据钢样ⅰ的检测结果计算命中该元素接近rh目标值所需加入增碳剂和合金；针对合金收得率稳定的元素，根据钢样ⅰ的检测结果计算命中该元素rh目标值所需加入的合金。9.如权利要求1至8任一项所述低碳高氮钢的氮含量控制方法，其特征在于，当前时刻为收到氧氮样ⅱ检测结果时及之后的任一时刻。10.一种低碳高氮钢的氮含量控制系统，其特征在于，所述系统包括：控制单元，与输入单元、提示单元连接；通过输入单元用于输入当前低碳高氮钢种的脱氮速度、氧氮样及钢样的检测结果，并发送至控制单元；在达到氧氮样及钢样的采集时间后，控制单元通过提示单元发出提醒；控制单元基于权利要求1至9任一权利要求所述低碳高氮钢的氮含量控制方法来控制低碳高氮钢在rh处理过程中的氮含量。

技术总结
本发明公开一种低碳高氮钢的氮含量控制方法，包括如下步骤：S1、在钢水进RH站后，开始抽真空，真空度控制在设定的真空度范围内，选择氮气作为提升气体，以设定的氮气流量对进站的钢水增氮；S2、在钢水各元素接近或达到RH目标值的条件下，测定设定真空度范围及氮气流量下的增氮速度；S3、基于增氮速度实时计算当前时刻的氮含量；S4、基于当前时刻的氮含量确定是增氮还是脱氮，若是增氮，则基于增氮速度计算RH破空时间，若是脱氮，则基于脱氮速度计算RH破空时间。该方法规避了真空槽密封性、RH生产过程钢水化学成分变化导致的氮的活度系数变化、RH进站氮含量等差异对RH增氮速度的影响，能适应不同的转炉及RH工艺，且实现钢水氮含量的精确控制。含量的精确控制。含量的精确控制。


技术研发人员：邓勇 李应江 张虎 李宝庆 胡晓光 张雷 陶振兴 单永刚 尹纯锋
受保护的技术使用者：马鞍山钢铁股份有限公司
技术研发日：2023.05.17
技术公布日：2023/9/20