电炉-真空脱气-连铸工艺终点氮含量的控制

对电弧炉工艺（EAF），由于进入钢水中的氮量增加以及脱氮率低等因素，难以生产出低氮含量的钢。在利用EAF-VAD-CC工艺生产重要钢种的过程中，SAIL进行了工业规模的试验，成功地生产出低氮含量的钢。在对传统工艺生产过程中氮含量的变化测量研究后，提出了改进的工艺方案。对EAF，采用新铁料，在泡沫渣和开放式出钢操作下冶炼，限制了氮卷入到钢水中。在随后的VAD精炼过程中，利用脱硫吸附强的炉渣进行脱硫处理，采用高的吹氩搅拌速率以及深度真空处理提高脱氮效果。浇注过程中全程气体与陶瓷保护，防止空气卷入到钢水中。这些措施的使用实现了钢中终点氮含量大约50%的下降。

钢中氮含量高，严重影响了钢的塑性与时效硬化性能，并降低钢的热塑性，这可能导致连铸过程中铸坯出现横向裂纹。SAIL公司Durgapur合金钢厂（ASP）利用EAF-VAD-CC工艺生产重要用途用低碳、低氮的铝镇静钢。ASP生产出的重要钢种，其它残余元素含量整体较低，但是氮和硫含量高，不符合标准。采用传统的生产工艺，最终产品中氮和硫的平均含量分别达到100ppm和180ppm。而标准规定[N]不超过60ppm，[S]不超过100ppm。为了符合标准要求，进行了实验研究。

与气体精炼反应器不同，EAF通过渣金反应不能脱氮。影响生产中脱氮效果的因素非常复杂，与表面活性元素的浓度以及氮在钢水和界面的迁移速度有关。这些因素阻止了以及脱气操作过程中氮的迁移，因此，要生产出低氮含量的钢，限制氮进入钢水以及提高氮脱除效果同样重要。一般而言，电炉钢比转炉钢的氮含量要高。EAF所用铁料如废钢的来源途径不一，可能导致钢中氮的增加。闪弧过程中电离的等离子气体环绕电弧，促进周围的氮分解成单原子态并快速地被钢水吸收。与氧气转炉相比，EAF中脱去的碳量以及反应生成的CO量低，导致钢水中氮的脱除量少，最终产品中的氮含量波动范围大。

能够降低EAF钢水中氮含量的操作方法很多，包括选择合适的兑铁料和能在熔化过程中生成早期渣的熔剂，以及在熔炼和精炼过程中通过泡沫渣与充分的CO形成而对电弧进行保护。在出钢过程中，密集的钢流以及钢中高的溶解氧含量阻止了氮卷入到钢水中。

控制氮脱除速率的措施有氮在钢中扩散率以及表面活性元素对氮在界面出迁移的阻抗度，因此，在真空脱气处理脱氮前，必须保证搅拌速率高以及表面活性元素如硫和氧的浓度低。

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