一种精确控制CV-RH-CC工艺路径钢种氮含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种精确控制CV

【技术实现步骤摘要】
一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法


[0001]本专利技术涉及精炼
，具体为一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法。

技术介绍

[0002]氮元素对钢性能存在两个方面的影响，氮含量变化会影响HCM2S钢组织和性能，当HCM2S钢中氮含量大于71
×
10
‑6时会和硼元素反应生成BN夹杂物，从而使钢中“有效硼”量减少，降低钢的淬透性，最终影响组织和性能降低钢的成型和冷弯性能，降低钢材的韧性和塑性。在脱氮、减少增氮等方面有很多研究。另一方面，氮可以被作为一种合金元素以合金或渗入的方法加入钢中以提高钢质量分数的硬度强度，耐磨性抗蚀性，由于氮具有细化晶粒、固溶强化和缩短二次枝晶臂间距等能力，可提高锰钢的机械强度。氮在晶界上的吸附会降低锰钢的塑性。但是,因氮吸附起到细化晶粒和缩短二次枝晶臂间距的作用以及氮的固溶强化作用，又可提高冲击韧性。氮微合金化钢中可以促进V(C、N)析出，有效地细化析相的颗粒尺寸，从而大大增强钒的沉淀强化效果。氮质量分数的稳定控制对合理控制钢的性能有重要意义，钢液吸氮速率随氮分压的增大而增大，随钢液温度降低而增大,常压下吹氮10min，钢液含氮量即可超过0.10％。由于Mn元素可提高钢液中氮的溶解度且扩大奥氏体相区，Cr元素可增加钢液中氮的溶解度而缩小奥氏体相区，Ni元素可扩大奥氏体相区而减小钢液中氮的溶解度。
[0003]对于需要精确控制氮含量的CVr/>‑
CT
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RH
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CC工艺路径钢种，采用RH提升气体增氮的方法使氮含量符合钢种要求，实际生产过程中氮含量受钢种成分、进站钢种条件、提升气体流量、真空度等很多因素的影响，很难精确控制钢水氮含量。
[0004]例如公开号为CN102296160A，名称为一种低成本RH钢水增氮控氮工艺的专利技术专利申请，其采用“转炉
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钢包炉精炼
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RH精炼
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连铸”的工艺路线进行冶炼，转炉出钢采用脱氧合金化，出钢过程按钢种目标值加入钒铁合金配钒，钢包炉按正常工艺进行钢水升温、合金微调及深脱硫处理，钢水吊至RH炉后，将RH炉提升气体设置为氮气，流量按照800
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1200NL/min控制，抽真空处理时间8
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10min，真空结束后进行正常喂线、软吹操作，可以达到钢中氮含量在80
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120ppm水平。但是该方法用于Q345C、Q345E钢种，钢种局限性大，且真空度等重要参数未进行控制。
[0005]再例如公告号为CN102634643B，名称为一种高磁导率级取向电工钢带氮含量的控制方法的专利技术专利，其中公开了对底吹氮气流量控制、RH极限真空度控制、RH真空室氮气循环控制，同时采用增氮冶金模型计算增氮所需要时间，预测钢液过程氮含量。但是该方法用于取向电工钢，钢种局限性大，且需要在RH处理前进行钢包增氮，钢液热量损失较大。
[0006]市面上现有的方法，在遇到新钢种开发时，无一例外地需要大量取样重新摸索增氮规律，且过程十分复杂繁琐，想要获得可靠的结果成本很高，这已经逐渐不能满足现代化的生产需求；因此，亟需一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法来解决这个问题。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法，以解决遇到新钢种开发需要大量取样重新摸索增氮规律，且过程十分复杂繁琐的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法，包括以下具体步骤：
[0009]1)通过转炉工艺优化稳定RH进站条件，并确定RH基本工艺；
[0010]2)利用包括依次连接的输入层、隐含层和输出层的BP神经网络建立钢液氮含量预测模型，建立步骤如下：
[0011]2.1)确定参数，并以参数总量作为神经元节点数m；确定输出值为氮含量一项，即输出层的节点数为n＝1；隐含层的节点数的初始值为选定学习速率η；
[0012]2.2)收集多组已知的转炉冶炼参数和氮含量作为样本集，并选用MATLAB中mapminmax函数，将各参数和氮含量归一化处理为
‑
1～1之间的数，公式为：
[0013]2.3)将归一化后的参数作为输入值，氮含量作为输出值，选用newff函数创建前向神经网络；输入层与隐含层之间的神经元采用logsig传递函数，激励函数为S型的对数函数；隐含层与输出层之间的神经元模型采用purelin函数；性能函数选用mse函数，训练得到钢液氮含量预测模型；
[0014]3)利用钢液氮含量预测模型对样本集以外的转炉冶炼原始数据进行仿真，并将仿真的结果与对应的氮含量数据进行对比测试，确认训练所得结果的误差是否满足要求；
[0015]4)将待预测氮含量的钢液的各参数，输入到钢液氮含量预测模型中，输出预测的氮含量；
[0016]5)根据预测的氮含量以及目标值，指导RH处理时间。
[0017]在一种较优的方案中，参数包括转炉补吹时间、钢液化学成分、真空度、钢液温度、提升气体种类及流量、真空保持期内吹氮时间、工位、真空槽编号、精炼工位、合金种类及加入量，钢液化学成分至少包括氮的理论溶解度、钢水硫含量和钢水氧含量。
[0018]在一种较优的方案中，步骤1)中转炉工艺包括转炉底吹模式，硅锰氧化期底吹流量0.03
‑
0.06Nm3/t.min，气体类型氮气；碳氧化前期0.01
‑
0.04Nm3/t.min，气体类型氩气；碳氧化中期0.05
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0.09Nm3/t.min，气体类型氩气；碳氧化后期0.07
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0.11Nm3/t.min，气体类型氩气；副吹阶段0.12
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0.18Nm3/t.min，气体类型氩气。
[0019]在一种较优的方案中，步骤1)中转炉工艺包括对于产品碳含量不大于0.030％的钢种，转炉出钢不进行脱氧；对于产品碳含量大于0.030％的钢种，转炉出钢用铝粒进行脱氧及初步硅、锰合金化，出钢后底吹氮气10min。
[0020]在一种较优的方案中，步骤1)中RH基本工艺包括对于产品碳含量不大于0.010％的钢种，RH进站提升气体采用氩气，流量为130～150Nm3/h，真空度不大于2.6mbar，脱碳时间5
‑
8min，脱碳结束后采用铝进行脱氧，真空度调整为50mar，提升气体采用氮气，流量为160～180Nm3/h；对于产品碳含量大于0.01％且不大于0.030％的钢种，RH进站提升气体采用氩气，流量为130～150Nm3/h，真空度设定50mbar，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法，其特征在于，包括以下具体步骤：1)通过转炉工艺优化稳定RH进站条件，并确定RH基本工艺；2)利用包括依次连接的输入层、隐含层和输出层的BP神经网络建立钢液氮含量预测模型，建立步骤如下：2.1)确定参数，并以参数总量作为神经元节点数m；确定输出值为氮含量一项，即输出层的节点数为n＝1；隐含层的节点数的初始值为选定学习速率η；2.2)收集多组已知的转炉冶炼参数和氮含量作为样本集，并选用MATLAB中mapminmax函数，将各参数和氮含量归一化处理为
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1～1之间的数，公式为：2.3)将归一化后的参数作为输入值，氮含量作为输出值，选用newff函数创建前向神经网络；输入层与隐含层之间的神经元采用logsig传递函数，激励函数为S型的对数函数；隐含层与输出层之间的神经元模型采用purelin函数；性能函数选用mse函数，训练得到钢液氮含量预测模型；3)利用钢液氮含量预测模型对样本集以外的转炉冶炼原始数据进行仿真，并将仿真的结果与对应的氮含量数据进行对比测试，确认训练所得结果的误差是否满足要求；4)将待预测氮含量的钢液的各参数，输入到钢液氮含量预测模型中，输出预测的氮含量；5)根据预测的氮含量以及目标值，指导RH处理时间。2.根据权利要求1所述的一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法，其特征在于：所述参数包括转炉补吹时间、钢液化学成分、真空度、钢液温度、提升气体种类及流量、真空保持期内吹氮时间、工位、真空槽编号、精炼工位、合金种类及加入量，所述钢液化学成分至少包括氮的理论溶解度、钢水硫含量和钢水氧含量。3.根据权利要求1所述的一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法，其特征在于：所述步骤1)中，转炉工艺包括转炉底吹模式，硅锰氧化期底吹流量0.03
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0.06Nm3/t.min，气体类型氮气；碳氧化前期0.01
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0.04Nm3/t.min，气体类型氩气；碳氧化中期0.05
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0.09Nm3/t.min，气体类型氩气；碳氧化后期0.07
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0.11Nm3/t.min，气体类型氩气；副吹阶段0.12
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0.18Nm3/t.min，气体类型氩气。4.根据权利要求1所述的一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法，其特征在于：所述步骤1)中，转炉工艺包括对于产品碳含量不大于0.030％的钢种，转炉出钢不进行脱氧；对于产品碳含量大于0.030％的钢种，转炉出钢用铝粒进行脱氧及初步硅、锰合金化，出钢后底吹氮气10min。5.根据权利要求1所述的一种精确控制CV
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RH
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CC工艺路径钢种氮含量的方法，其特征在于：所述步骤1)中，RH基本工艺包括对于产品碳含量不大于0.010％的钢种，RH进站提升气体采用氩气，流量为130～150Nm3/h，真空度不大于2.6mbar，脱碳时间5
‑
8min，脱碳结束后采用铝进行脱氧，真空度调整为50mar，提升气体采用氮气，流量为160～180Nm3/h；对于产品碳含量大于0.01％且不大于0.030％的钢种，RH进站提升气体采用氩气，流量为13...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡晓光，付尚红，李应江，熊华报，邓勇，李宝庆，谢大为，张雷，杨明，吕永林，吴亚男，
申请(专利权)人：马鞍山钢铁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：