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CN113025780A - 一种超高氮镀锡板的生产方法 - Google Patents

一种超高氮镀锡板的生产方法 Download PDF

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CN113025780A CN202110208673.6A CN202110208673A CN113025780A CN 113025780 A CN113025780 A CN 113025780A CN 202110208673 A CN202110208673 A CN 202110208673A CN 113025780 A CN113025780 A CN 113025780A
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董文亮
季晨曦
方圆
王少军
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罗衍昭
徐海卫
于孟
邓小旋
刘延强
关顺宽
何文远
单伟
刘越
蒋同祥
王振文
周保欣
于兴旺
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Abstract

本发明实施例公开了一种超高氮镀锡板的生产方法，将铁水进行冶炼处理，获得钢液；将所述钢液进行精炼，所述精炼中进行吹氮，并同时进行抽真空处理至真空度控制在2～15KPa，后加入含氮合金进行合金化，循环后破空，获得精炼钢液；将所述精炼钢液镇静后进行连铸，获得氮含量≥150ppm的镀锡板铸坯。本发明实施例通过在真空条件下吹氮增氮、加入含氮合金，合理的转炉、精炼、连铸冶炼条件下，获得低成本生产高纯净度的高氮镀锡板产品。

Description

一种超高氮镀锡板的生产方法
技术领域
本发明实施例涉及炼钢技术领域，特别涉及一种超高氮镀锡板的生产方法。
背景技术
镀锡板(俗称马口铁)是在低碳冷轧薄板上进行双面镀纯锡，具有高强度、成形性好、耐蚀性优良、焊接性强、外观亮泽，还具有良好的印刷着色性，加之镀锡层无毒，因而广泛应用于食品工业及制作各种容器、冲压制品、包装材料等非食品工业。出于食品安全考虑，Nb、V、Ti等往往不能作为强化元素添加到镀锡板中，N元素在镀锡板中的强化作用受到广泛应用。N元素可以扩大奥氏体区，在高温连续退火时形成一定量的奥氏体，快速冷却过程中形成一定量的珠光体和马氏体组织，以提高带钢的强度。
西华特定律表明：钢水中氮含量与外界氮分压平方根成正比，既随着外界氮含量升高，钢水中氮含量呈现升高趋势。目前生产超高氮钢多采用高压或常压增氮的方式进行生产，为保证超高氮镀锡板洁净度，真空条件下生产超高氮镀锡板需要在技术上克服增氮速率慢、增氮困难等技术难点。
因此，如何开发一种洁净度高的超高氮镀锡板的生产方法，成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例目的是提供一种超高氮镀锡板的生产方法，实现了镀锡板的超高氮成分控制要求，且洁净度高。
为了实现上述目的，本发明实施例提供了一种超高氮镀锡板的生产方法，所述方法包括：
将铁水进行冶炼，获得钢液；
将所述钢液进行精炼，所述精炼中进行吹氮，并同时进行抽真空处理至真空度控制在2～15KPa，后加入含氮合金进行合金化，循环后破空，获得精炼钢液；
将所述精炼钢液镇静后进行连铸，获得氮含量≥150ppm的镀锡板铸坯。
进一步地，所述真空度控制在2～15KPa时，所述吹氮量以百万分比浓度计为20～150ppm；所述吹氮的时间t＝ΔN/v，其中ΔN为所述钢的吹氮量，v为钢水增氮速率。
进一步地，所述含氮合金具体包括含氮铬铁、含氮锰铁、含氮钒铁、含氮硅铁中的一种，所述合金加入量为(N元素目标值-加入所述含氮合金前N元素含量)×钢水量/(所述含氮合金的收得率×所述含氮合金中N元素含量)。
进一步地，所述破空温度控制在1570～1600℃。
进一步地，所述镇静的时间为10～50min。
进一步地，所述冶炼处理中，先转炉吹氧后进行氧枪吹氮，所述氧枪吹氮的时间控制在0.5～5min，所述氧枪的吹氮量控制在0.2～0.8Nm3/t钢，所述氧枪的枪位控制在1.4～2.0m；所述氧枪的氮气流量为3000～7000Nm3/h。
进一步地，所述冶炼处理中，全程底吹氮气，所述底吹氮气量为总吹氧量50％～70％时，所述底吹氮气流量调整为1000～5000Nm3/h。
进一步地，所述低碳高氮钢液中C的质量分数≤0.06％，N的质量分数为≥50ppm。
进一步地，所述冶炼处理中，冶炼终点温度控制在1670℃～1700℃。
本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例提供的一种超高氮镀锡板的生产方法，将铁水进行冶炼处理，获得钢液；将所述钢液进行精炼，所述精炼中进行吹氮，并同时进行抽真空处理至真空度控制在2～15KPa，后加入含氮合金进行合金化，循环后破空，获得精炼钢液；将所述精炼钢液镇静后进行连铸，获得氮含量≥150ppm的镀锡板铸坯；通过在真空条件下吹氮增氮、加入含氮合金，合理的转炉、精炼、连铸冶炼条件下，获得低成本生产高纯净度的高氮镀锡板产品，实现了镀锡板的超高氮成分稳定控制要求，且洁净度高。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明实施例的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明实施例提供的一种超高氮镀锡板的生产方法的流程图。
具体实施方式
下文将结合具体实施方式和实施例，具体阐述本发明实施例，本发明实施例的优点和各种效果将由此更加清楚地呈现。本领域技术人员应理解，这些具体实施方式和实施例是用于说明本发明实施例，而非限制本发明实施例。
在整个说明书中，除非另有特别说明，本文使用的术语应理解为如本领域中通常所使用的含义。因此，除非另有定义，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明实施例所属领域技术人员的一般理解相同的含义。若存在矛盾，本说明书优先。
除非另有特别说明，本发明实施例中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等，均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
本发明实施例提供的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：
根据本发明实施例一种典型的实施方式，提供一种超高氮镀锡板的生产方法，如图1所示，包括：
S1、将铁水进行冶炼，获得钢液；
作为一种可选的实施方式，所述转炉吹氧结束后进行氧枪吹氮，所述吹氮时间控制在0.5～5min，吹氮量控制在0.1～0.5Nm3/t钢，枪位控制在1.4～2.0m；所述氮气流量为3000～7000Nm3/h。
所述吹氮参数的控制有利于转炉终点氮含量；若吹氮时间小于0.5min，枪位过高，转炉终点氮含量低，增加了RH增氮难度；若吹氧时间大于5min，吹氮量过大，枪位过低，转炉终点温度低，造成RH吹氧升温影响钢水纯净度。
所述冶炼处理中，全程底吹使用氮气，所述底吹氮气量为总吹氧量50％～70％时，所述底吹氮气流量调整为1000～5000Nm3/h。这样可避免冶炼前期碳氧反应剧烈造成的钢液脱氮，有利于提高冶炼结束钢液的氮含量。
作为一种可选的实施方式，所述冶炼处理中，冶炼终点温度控制在1670℃～1700℃。所述温度范围有利于后续精炼钢水温度的稳定控制，若冶炼终点温度过低，RH吹氧升温不利钢水纯净度；若冶炼终点温度过高，增加冶炼炉耐材的侵蚀。
S2、将所述钢液进行精炼，所述精炼中进行吹氮，并同时进行抽真空处理至真空度控制在2～15KPa，后加入含氮合金进行合金化，循环后破空，获得精炼钢液；
当真空度为2～15KPa，加入含氮合金的原因：单独使用含氮合金的增氮量无法满足增氮要求且加入合金后中钢液存在脱氮现象，精炼前期需要吹氮进行预增氮。当真空度小于2KPa进行吹氮，增氮速率减小，钢水不增氮甚至出现脱氮现象；当真空度大于15KPa进行吹氮，RH处理的钢水提升高度不够，钢水无法在钢包和RH真空室进行循环，无法达到增氮效果；吹氮结束后加入含氮合金进行合金化，有利于钢水迅速增氮至目标氮含量。
所述真空度控制在2～15KPa时，所述吹氮量以百万分比浓度计为20～150ppm；吹氮量为20～150ppm，有利于提高合金化前钢液氮含量，减少含氮合金的增氮量，提高精炼钢液钢液的氮含量。
所述吹氮的时间t＝ΔN/v，其中ΔN为所述钢的吹氮量(ppm)，v为钢水增氮速率(ppm/min,范围0.5-3ppm/min)。
作为一种可选的实施方式，所述含氮合金具体包括含氮铬铁、含氮锰铁、含氮钒铁、含氮硅铁中的一种，所述含氮合金的加入量为(N元素目标值-加入所述含氮合金前N元素含量)×钢水量/(所述含氮合金的收得率×所述含氮合金中N元素含量)；一般地，所述含氮合金的加入量＝所述公式算得的理论值±400kg，即所述含氮合金的加入量与所述公式算得的理论值在±400kg范围内的偏差均可。若含氮合金量大于所述公式算得的理论值+400kg，真空脱氮现象严重，存在增氮不稳定的影响；若小于所述公式算得的理论值-400kg，存在结束氮含量达不到目标要求的影响；
其中，所述含氮合金中含氮量的范围为2～10％。既有利于保证钢液增氮量要求，又有利于控制合金成本。
作为一种可选的实施方式，所述RH处理中不进行加铝吹氧升温，循环3～8min后破空，破空温度控制在1570～1600℃范围内。所述温度范围有利于连铸的顺利浇注，若破空温度过小，中包温度低存在连铸冻流隐患；若破空温度过大，连铸坯壳薄，存在漏钢风险。
S3、将所述精炼钢液镇静后进行连铸，获得氮含量≥150ppm的镀锡板铸坯。
作为一种可选的实施方式，所述镇静时间控制在10～50min；有利于钢液中夹杂物的除去。
本发明实施例提供的一种超高氮镀锡板的生产方法，所述精炼中进行抽真空处理，并测得所述抽真空处理后的真空度，所述真空度为2～15KPa，采用氮气作为提升气体进行吹氮，后加入含氮合金进行合金化，循环后破空，获得精炼钢液，实现了镀锡板的超高氮成分控制要求，且洁净度高。
下面将结合实施例、对照例及实验数据对本申请的一种超高氮镀锡板的生产方法进行详细说明。
步骤S1、将铁水进行冶炼，获得钢液；
所述转炉吹氧结束后进行氧枪吹氮，所述吹氮时间控制在0.5～5min，吹氮量控制在(0.2)～(0.8)Nm3/t钢，枪位控制在(1.4)～(2.0)m；所述氮气流量为3000～7000Nm3/h。
所述全程底吹使用氮气，吹氧量为总吹氧量50％～70％时，转炉底吹氮气流量调整为1000～5000Nm3/h。
所述冶炼终点温度控制在1670℃～1700℃；
所述低碳高氮钢液中C的质量分数≤0.06％，N的质量分数为≥50ppm。
各实施例和各对比例的工艺参数列表如表1所示。
表1
Figure BDA0002950452920000051
步骤S2、将所述钢液进行精炼，所述精炼中进行吹氮，并同时进行抽真空处理至真空度控制在2～15KPa，后加入含氮合金进行合金化，循环后破空，获得精炼钢液；
所述破空温度控制在1570～1600℃。
所述含氮合金具体包括含氮铬铁、含氮锰铁、含氮钒铁、含氮硅铁中的一种，所述合金加入量为(N元素目标值-加入所述含氮合金前N元素含量)×钢水量/(所述含氮合金的收得率×所述含氮合金中N元素含量)。
表2
Figure BDA0002950452920000052
步骤S3、将所述精炼钢液镇静后进行连铸，获得氮含量≥150ppm的镀锡板铸坯。
各实施例和各对比例所得的镀锡板铸坯的成分如表3所示。
表3
组别 C％ Si％ Mn％ P％ S％ Alt％ N％
实施例1 0.06 0.01 0.37 0.009 0.005 0.016 0.0152
实施例2 0.07 0.01 0.39 0.008 0.007 0.020 0.0197
实施例3 0.07 0.01 0.39 0.007 0.005 0.018 0.0171
对比例1 0.06 0.01 0.33 0.010 0.008 0.021 0.0081
对比例2 0.07 0.02 0.36 0.005 0.005 0.028 0.0092
对比例3 0.06 0.01 0.33 0.010 0.008 0.021 0.0117
对比例4 0.07 0.02 0.32 0.007 0.004 0.012 0.0140
由表3的数据可知：
对比例1中，吹氮时真空度过小，存在增氮速率减小，钢水不增氮甚至出现脱氮缺点；
对比例2中，吹氮时真空度过大，存在RH处理的钢水提升高度不够，钢水无法在钢包和RH真空室进行循环缺点。
对比例3中，精炼中不加入含氮合金，存在RH结束氮含量达不到150ppm缺点。
对比例4中，含氮合金的加入量不在本发明实施例范围内，存在增氮量达不到要求，增氮不稳定等缺点；
实施例1-实施例3中，通过在真空条件下吹氮增氮、加入含氮合金，合理的转炉、精炼、连铸冶炼条件下，获得低成本生产高纯净度的高氮镀锡板产品，实现了镀锡板的超高氮成分控制要求，且洁净度高。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明实施例的精神和范围。这样，倘若本发明实施例的这些修改和变型属于本发明实施例权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明实施例也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，所述方法包括：
将铁水进行冶炼，获得钢液；
将所述钢液进行精炼，所述精炼中进行吹氮，并同时进行抽真空处理至真空度控制在2～15KPa，后加入含氮合金进行合金化，循环后破空，获得精炼钢液；
将所述精炼钢液镇静后进行连铸，获得氮含量≥150ppm的镀锡板铸坯。
2.根据权利要求1所述的一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，真空度控制在2～15KPa时，所述吹氮量以百万分比浓度计为20～150ppm；所述吹氮的时间t＝ΔN/v，其中ΔN为所述钢的吹氮量，v为钢水增氮速率。
3.根据权利要求1所述的一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，所述含氮合金包括含氮铬铁、含氮锰铁、含氮钒铁和含氮硅铁中的一种。
4.根据权利要求1所述的一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，所述含氮合金的加入量为：(N元素目标值-加入所述含氮合金前N元素含量)×钢水量/(所述含氮合金的收得率×所述含氮合金中N元素含量)。
5.根据权利要求1所述的一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，所述破空的温度控制在1570～1600℃。
6.根据权利要求1所述的一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，所述镇静的时间为10～50min。
7.根据权利要求1所述的一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，所述冶炼处理中，先转炉吹氧，后进行氧枪吹氮，所述氧枪吹氮的时间控制在0.5～5min，所述氧枪的吹氮量控制在0.2～0.8Nm3/t钢，所述氧枪的枪位控制在1.4～2.0m；所述氧枪的氮气流量为3000～7000Nm3/h。
8.根据权利要求1所述的一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，所述冶炼处理中，全程底吹氮气，所述底吹氮气量为总吹氧量50％～70％时，所述底吹氮气流量调整为1000～5000Nm3/h。
9.根据权利要求1所述的一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，所述冶炼处理中，冶炼终点温度控制在1670℃～1700℃。
10.根据权利要求1所述的一种超高氮镀锡板的生产方法，其特征在于，所述低碳高氮钢液中C的质量分数≤0.06％，N的质量分数为≥50ppm。
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