本發(fā)明屬于金屬鋼材生產(chǎn)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種鋼增氮強化處理方法。
背景技術(shù)：
1、目前，鋼常見的強化技術(shù)包括微合金化技術(shù)、控軋控冷技術(shù)、細晶軋制技術(shù)，其中微合金化技術(shù)依靠微合金元素與氮結(jié)合在鋼中析出，實現(xiàn)鋼材力學(xué)性能的提高。提高鋼中氮含量是充分發(fā)揮微合金元素作用的關(guān)鍵，因此，在當(dāng)前工藝技術(shù)條件下，各鋼廠普遍采用喂線、合金化等方式對鋼水增氮，上述技術(shù)均需要應(yīng)用價格較高的包芯線和氮化合金，每噸售價在一萬元以上，增氮成本較高，且容易在鋼中形成氧化物夾雜。
2、cn105400927b公開了一種多元素氮化合金包芯線及其在hrb400鋼種強化處理工藝中的應(yīng)用和應(yīng)用方法，其中公開了多元素氮化合金包芯線的成分組成，和公開了轉(zhuǎn)爐終點出鋼、鋼水精煉、連鑄和鑄坯軋制，其中鋼水精煉過程中調(diào)整鋼水成分和溫度，并對鋼水實行脫氣、除雜凈化工藝，然后在鋼水中喂入多元素氮化合金包芯線，然后將精煉鋼水鑄成鑄坯的方法。
3、傳統(tǒng)復(fù)氮包芯線合金化技術(shù)缺點是：生產(chǎn)過程中在轉(zhuǎn)爐出鋼后鋼包開至吹氬站開始喂線，喂線過程采用軟吹氬進行鋼水中增氮，受喂線速度、吹氬、每米芯粉單重波動大等因素影響，工藝控制難度大，導(dǎo)致復(fù)氮包芯線收得率不穩(wěn)定，少量氮化物能細化晶粒，起到強化合金化作用，但鋼水中氮化物增多時會使鋼的塑性和韌性降低，造成鋼的性能不穩(wěn)定；受喂線機設(shè)備故障影響，造成生產(chǎn)中斷。同時靠單一元素作用提高鋼材的性能的有效利用率偏低，所用氮化釩鐵對鋼水進行微合金化，除與所喂復(fù)氮包芯線中氮結(jié)合外，大約有30％左右的釩仍固溶于基體中未發(fā)揮作用(未形成釩彌散質(zhì)點起到沉淀強化作用)；所應(yīng)用包芯線中其他成分氧化后形成氧化物夾雜；另外實際生產(chǎn)成本高，未達到高效低成本運行目的。
4、因此，目前亟待提出一種新的鋼增氮強化處理方法。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種鋼增氮強化處理方法。本發(fā)明是在出鋼過程前期加入焦丁，隨后進行合金化，利用焦丁實現(xiàn)增氮，使加入鋼中的微合金元素有充分的條件析出并形成第二相粒子，促進鋼的力學(xué)性能提高。
2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種鋼增氮強化處理方法，其特征在于，所述鋼的生產(chǎn)工序包括：煉鋼、鋼包合金化、連鑄、鑄坯切割和軋制；
3、在所述煉鋼的工序結(jié)束后，鋼水出鋼進鋼包時，先隨著鋼水的流入向所述鋼包內(nèi)加入焦丁，利用出鋼過程中的動力學(xué)條件對鋼水和焦丁進行攪拌，使焦丁在鋼水中熔化，實現(xiàn)增氮；隨后隨著鋼水的流入向所述鋼包內(nèi)加入釩氮合金、硅鐵合金、硅錳合金、錳鐵合金和任選地脫氧劑，進行所述鋼包合金化的工序。
4、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述煉鋼為轉(zhuǎn)爐冶煉或電爐冶煉。
5、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述焦丁的粒度為2-7mm；以所述焦丁的總重量計，所述焦丁包括固定c?80-85％，s≤1.0％，h2o≤1.0％，n≥1.0％。
6、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，根據(jù)鋼種成品氮含量、鋼種成品碳含量以及煉鋼的工序結(jié)束時碳控制水平確定所述焦丁的噸鋼添加量。
7、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述鋼為hrb400鋼種時，所述焦丁的噸鋼添加量為0.5-1.5kg。
8、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，出鋼1/4～1/2時，向所述鋼包內(nèi)加入釩氮合金、硅鐵合金、硅錳合金、錳鐵合金和任選地脫氧劑。
9、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述釩氮合金、硅鐵合金、硅錳合金、錳鐵合金和任選地脫氧劑在出鋼1/4時開始加入，出鋼1/2時加入完畢。
10、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述釩氮合金為氮化釩鐵、釩氮合金和氮化硅錳中的至少一種。
11、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述脫氧劑為鋁錳鈣、硅鈣鋇和硅鋁鋇鈣中的至少一種。
12、根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選地，所述鋼包合金化和連鑄之間還包括吹氬站和lf爐精煉。
13、在本發(fā)明中，干熄焦采用氮氣進行冷卻，因此焦炭中含氮量＞1％，焦丁作為干熄焦生產(chǎn)的副產(chǎn)品(干熄焦篩下物)，除粒度外其他理化指標(biāo)與干熄焦相同。因此，本發(fā)明在出鋼過程的前期加入焦丁，隨后進行合金化，在對鋼水增碳的同時增氮，充分利用了焦丁中的氮。轉(zhuǎn)爐吹煉結(jié)束后，鋼水中含有大量的氧，氧活度達到300～400ppm，處于過飽和狀態(tài)，氣體溶解度較低，加入焦丁后，與鋼液發(fā)生c-o反應(yīng)，生成co或co2并逸出，隨后加入的合金、脫氧劑與鋼水中的氧發(fā)生反應(yīng)，進一步降低鋼水中氧活度，使其具備氮元素的溶解條件，同時利用出鋼鋼流對鋼水表面產(chǎn)生沖擊的動力學(xué)條件，對焦丁進行攪拌，使其快速熔化，未發(fā)生c-o反應(yīng)的焦丁則熔化在鋼液內(nèi)，達到對鋼液增碳、增氮的目的。
14、本發(fā)明的技術(shù)方案的有益效果如下：本發(fā)明是在出鋼過程前期加入焦丁，隨后進行合金化，利用出鋼過程中的動力學(xué)條件和鋼水脫氧過程中的不均勻性，促進焦丁迅速在鋼中熔化，在該過程中焦丁中的碳與鋼中殘余氧發(fā)生氧化反應(yīng)，所生成的co、co2均為氣體元素，不會形成氧化物夾雜污染鋼液，焦丁的其余碳元素、氮元素則溶解到鋼中，實現(xiàn)增氮，使加入鋼中的微合金元素有充分的條件析出并形成第二相粒子，促進鋼的力學(xué)性能提高。具體地：
15、1、以生產(chǎn)螺紋鋼為例，鋼中加入的釩氮合金主要為氮化釩鐵，傳統(tǒng)技術(shù)中，受其生產(chǎn)工藝限制，氮化釩鐵中含有30％以上的釩鐵未經(jīng)滲氮，因此加入鋼中后這部分釩固溶在奧氏體當(dāng)中無法發(fā)揮最大效用，需要人工干預(yù)，強制增加鋼水中的氮含量，使這部分釩具備形成第二相粒子的條件。本發(fā)明通過加入焦丁，實現(xiàn)對鋼水增氮、增碳，使其具備形成v(cn)的條件，充分發(fā)揮強化作用。
16、2、本發(fā)明解決了對鋼水增碳同時增氮問題，充分利用了焦丁資源，使鋼水能夠獲得其中的氮元素，節(jié)約釩氮合金，降低螺紋鋼生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。
17、3、本發(fā)明穩(wěn)定了出鋼后由于殘余氧含量波動造成的氮含量波動問題。具體地：出鋼過程存在復(fù)雜的動力學(xué)和熱力學(xué)條件，基礎(chǔ)氮含量波動較大，通過加入焦丁與鋼中殘余氧結(jié)合，使鋼液更易于吸收空氣中的氮，鋼液氮含量更加穩(wěn)定。焦丁中的氮進入鋼中后，基礎(chǔ)氮含量增加且更加穩(wěn)定，使nb、v、ti元素具有更充分的結(jié)合條件，這些微合金元素在奧氏體中固溶，隨著溫度的降低不斷析出，與鋼中的氮元素、碳元素結(jié)合，形成第二相離子，即v(cn)、nb(cn)、tin，使鋼獲得穩(wěn)定的析出強化效果。
18、4、本發(fā)明節(jié)約了鋼水增氮成本。
19、本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后具體實施方式部分予以詳細說明。
1.一種鋼增氮強化處理方法，其特征在于，所述鋼的生產(chǎn)工序包括：煉鋼、鋼包合金化、連鑄、鑄坯切割和軋制；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼增氮強化處理方法，其中，所述煉鋼為轉(zhuǎn)爐冶煉或電爐冶煉。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼增氮強化處理方法，其中，所述焦丁的粒度為2-7mm；以所述焦丁的總重量計，所述焦丁包括c?80-85％，s≤1.0％，h2o≤1.0％，n≥1.0％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼增氮強化處理方法，其中，根據(jù)鋼種成品氮含量、鋼種成品碳含量以及煉鋼的工序結(jié)束時碳控制水平確定所述焦丁的噸鋼添加量。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的鋼增氮強化處理方法，其中，所述鋼為hrb400鋼種時，所述焦丁的噸鋼添加量為0.5-1.5kg。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼增氮強化處理方法，其中，出鋼1/4～1/2時，向所述鋼包內(nèi)加入釩氮合金、硅鐵合金、硅錳合金、錳鐵合金和任選地脫氧劑。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的鋼增氮強化處理方法，其中，所述釩氮合金、硅鐵合金、硅錳合金、錳鐵合金和任選地脫氧劑在出鋼1/4時開始加入，出鋼1/2時加入完畢。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼增氮強化處理方法，其中，所述釩氮合金為氮化釩鐵、釩氮合金和氮化硅錳中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼增氮強化處理方法，其中，所述脫氧劑為鋁錳鈣、硅鈣鋇和硅鋁鋇鈣中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鋼增氮強化處理方法，其中，所述鋼包合金化和連鑄之間還包括吹氬站和lf爐精煉。