氧化钼直接合金化冶炼316L不锈钢的理论分析及工业试验

 基于将氧化钼代替钼铁加入AOD炉中生产316L不锈钢的新思路,分析了AOD炉熔池中主要元素还原氧化钼的热力学和氧化钼还原机理并推导出其还原速率公式,讨论了AOD炉冶炼过程中氧化钼加入方式,介绍了将氧化钼置于AOD炉中冶炼316L不锈钢钢液的工业实践。结果表明：氧化钼在AOD中有很好的还原条件,在加入AOD炉后的半小时之内能够完全还原;氧化钼应该以复合球团（氧化钼、还原剂和抑制剂混合造球）的形式加入AOD炉中,保证冶炼正常进行的同时最大限度提高钼资源的利用效率。实际生产状况良好,达到了预期的效果。     

白钨矿和氧化钼直接还原合金化冶炼高速钢

对白钨矿和氧化钼直接还原合金化进行了热力学和动力学计算和分析，结果表明：炼钢过程中「Ｃ、」「Ｓｉ」、「Ａｌ」都能还原白钨矿和氧化钼；（ＷＯ３）和（ＭｏＯ３）还原过程的限制性环节分别是ＷＯ３及ＭｏＯ３ｄ ｏｐｗｋｉｓｊｇｋ ｒ ｒｙ ａｅｔ。     

AOD炉中氧化钼直接合金化冶炼不锈钢的热力学分析

 研究了钼元素的氧化反应以及三氧化钼的还原反应,并分析了氧化钼的加入对AOD冶炼不锈钢过程以及不锈钢液成分的影响;在此基础之上,研究了严重影响钼收得率的氧化钼挥发问题,最后分别探讨了去碳保钼以及去碳保铬的热力学条件。通过上述的计算和分析,认为氧化钼接入AOD炉中直接还原冶炼不锈钢是可行的,但在加入时,需配入一定量的还原剂和固定剂,这样才能降低氧化钼的加入对钢液质量以及钢液温度的影响,同时提高钼元素的利用率并冶炼出优质不锈钢种。     

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The effect of nitrogen content (0, 0. 095%, 0. 14%, 0. 21%) on microstructure and mechanical properties of 316L stainless steel used in the third generation of nuclear power main pipe was investigated by metallurgical microscope, SEM, TEM, etc. The results show that the grain size of 316L stainless steel can be refined with the addition of nitrogen, especially when the nitrogen content is 0. 095% nitrogen alloying can suppress the precipitation of ?? and ?? phase, and improve the strength, hardness of the 316L stainless steel, and reduce the elongation to fracture, but addition of nitrogen have unapparent impact on the necking rate of the 316L stainless steel, when the nitrogen content is 0. 14%, the tested steel is of best toughness.     

白钨矿和氧睛直接还原合金化的理论分析及工业试验

对白钨矿和氧化钼直接还原合金化进行了热力学和动力学计算和分析,炼钢过程中,「Ｃ」、「Ｓｉ」、「Ａｌ」都能还原白钨矿和氧化钼。（ＷＯ３）和（ＭｏＯ３）还原过程的限制性环节分别是ＷＯ３及ＭｏＯ３在熔渣中的扩散。并成功地行了全部用白钨矿和氧化钼冶炼高速钢Ｍ２（Ｍ２Ａｌ）的工业试验。     

钼在合金钢冶炼中的应用现状和发展前景

综述了目前国内外钼在合金钢冶炼中的应用现状,介绍了传统钼铁生产工艺,并明确了传统工艺能耗较高、污染严重的弊端。系统分析了采用工业氧化钼直接合金化生产含钼合金钢的方法和优势,针对该工艺存在的氧化钼易挥发等关键问题进行总结,阐述了国内外该领域的研究进展和解决途径,即利用在氧化钼合金化过程中配加CaO等碱金属或碱土金属的方式能够有效抑制氧化钼挥发。最后,进一步分析了钼在不锈钢、低合金钢、工模具钢及其他合金钢中的应用现状和研究进展,提出了钼在合金钢冶炼中的未来发展方向。     

110 t转炉氧化钼直接还原合金化冶炼B7和42CrMoA钢的工业试验

分析了转炉冶炼过程使用氧化钼直接还原合金化代替出钢时钼铁合金化的氧化钼热力学和动力学还原条件。并在110t转炉进行冶炼B7(/%:0. 38～0.48 C,0.15～0. 25 Mo)和42CrMoA钢(/%:0.38～0.45 C,0.15～25 Mo)的工业试验。结果表明,转炉氧化钼还原合金化与出钢钼铁合金化的钼收得率基本相同,约为95%,应用氧化钼直接合金化冶炼成本明显降低,吨钢成本约降低22元。     

AOD冶炼不锈钢氮合金化控制模型的研究和应用

根据氮在钢中的溶解热力学和脱除动力学理论,建立了AOD精炼氮合金化的控制模型。经45 t AOD装置精炼0Cr19Ni9N不锈钢(%:≤0.08C、18～20Cr、8～11Ni、0.10～0.16N)的应用结果表明,模型计算值与实测值吻合良好,可通过AOD氮气溶解和氩气脱除,精确控制不锈钢的N含量。     

气雾化压力对3D打印用316L不锈钢粉末性能的影响

采用真空熔炼气雾化工艺制备3D打印用316L不锈钢粉末,通过调整雾化参数,研究了不同雾化压力对粉末化学成分、粒度分布、球形度、表面形貌、流动性及松装密度等特性的影响。结果表明:在保温温度(1560±20)℃、保温时间20 min、漏包温度(1050±30)℃、高纯氮气雾化及雾化压力3.0 MPa工艺参数下,制备得到的粉末性能可达到氧含量(质量分数)0.08%、中位径31.39μm、球形度0.75、流动性21.56 g/(50 s)及松装密度3.88 g/cm~3,基本满足不同金属3D打印技术对粉末材料性能的要求。     

Inclusion evolution during refining and continuous casting of 316L stainless steel

The formation and characteristics of non-metallic inclusions in 316L stainless steel produced by the AOD (argon oxygen decarburization)–ladle furnace–continuous casting process were investigated. The morphology and composition of inclusions changed significantly during the refining and casting processes. After de-oxidation with Si/Mn additions, spherical complex inclusions mainly consisting of calcium silicates were observed. The contents of MgO and Al₂O₃ in these inclusions continuously increased as the steel moved from the AOD through ladle processing to the tundish. As the temperature decreased from the tundish through to solidification, harmful crystals of MgO/Al₂O₃ spinel were precipitated within the steel melt as well as within the calcium silicate matrix of existing inclusions. The results obtained from thermodynamic calculations carried out using FactSage? commercial software agreed well with the information derived from evaluation of the industrial samples enabling recommendations to be made for the avoidance of detrimental spinel inclusions.     

直热式温压的压坯致密化

研究了水雾化铁粉,316L不锈钢粉及五种在不锈钢粉中分别加入10%WC、10%TiC、10%NbC、10%Al2O3、10%Si3N4的复合粉的直热式温压规律;探讨了相同电流对不同粉末材料压坯的密度和电阻的影响及在不同粉末中产生的热效应,并对其进行了初步理论分析。结果表明:与冷(室温)压相比,采用直热式温压技术可使铁粉、316L不锈钢粉及其五种复合粉压坯的相对密度提高大于0.76%,电阻降低大于21.3%,且颗粒间产生焊接,促进了压坯致密化;而加入10%陶瓷粉末的不锈钢复合材料则受电流影响不大。     

310S耐热不锈钢高温循环氧化性能

研究了310S耐热不锈钢在800、900、1000、1100、1200℃时高温循环氧化性能,采用SEM、XRD、EDS对高温循环氧化生成物进行分析。实验结果表明:1000℃以下时,钢的氧化速率较为缓慢,当温度达到1200℃时其氧化速率急剧增加。310S耐热不锈钢高温循环氧化产物分为3层,外层是FeO·Cr2O3和尖晶石结构的MnCr2O4,中间为Cr2O3,内层为SiO2氧化膜,这种结构是其具有良好耐高温氧化性能的主要原因。     

AOD炉冶炼含氮不锈钢氮合金化工艺开发

介绍了AOD炉运用氮气在不锈钢中溶解与脱除理论所开发的氮合金化工艺。在40tAOD炉上冶炼0Cr19Ni9N,0Cr19Ni9NbN,1Cr17Mn6Ni5N,00Cr18Ni5Mo3Si2（N）,00Cr22Ni5Mo3N等舍氮不锈钢钢种。不需在线分析钢中氮含量，较为准确地预测与控制钢中氮溶解度值及舍氮不锈钢成品的氮含量。     

S32760超级双相不锈钢冶炼连铸工艺研究

介绍了太钢S32760超级双相不锈钢氮气合金化工艺以及钢质纯净度控制技术。通过建立合理的AOD炉氮气合金化控制模型,可以实现对成品N含量的精确控制;通过采取Al、Si-Ca复合脱硫脱氧工艺,可以提高钢质的纯净度水平,为后续的热加工创造较好的条件。     

铜包覆石墨烯增强316L奥氏体不锈钢力学性能研究

采用分子水平混合和低速球磨的方法制备铜包裹石墨烯/316 L不锈钢复合粉体,通过放电等离子烧结制备石墨烯增强316 L奥氏体不锈钢复合材料,研究铜及石墨烯对复合材料密度、硬度和拉伸性能的影响,并对拉伸断口形貌进行了分析.结果表明:通过分子混合和球磨混合可制备铜包裹石墨烯与不锈钢均匀混合的复合粉体.烧结过程石墨烯结构保持完整.铜包裹石墨烯增强体可明显改善烧结不锈钢复合材料的密度、硬度、抗拉强度和屈服强度,使其分别提高3.6%、17.4%、35.8%和34.5%.     

316L不锈钢表面沉积CrCN薄膜的结构及性能研究

利用多弧离子镀技术在316L不锈钢和单晶硅上沉积CrCN薄膜,通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、纳米压痕仪、273A电化学工作站和多功能摩擦磨损试验机等对316L不锈钢及CrCN薄膜的微观结构、力学性能、耐腐蚀性能和摩擦学性能进行表征.结果表明:在316L不锈钢上沉积CrCN薄膜后,硬度从4 GPa提高到22 GPa,H/E和H3/E2分别从0.022和0.002 GPa提高到0.071和0.11 GPa;阳极腐蚀电位从-0.21 V上升到-0.19 V;在大气,去离子水,海水环境下的摩擦系数及磨损率均显著降低,表现出较优异的综合性能.     

铁合金代用材料开发的热力学分析

利用化学反应热力学数据对以白钨矿代替钨铁、氧化钼代替钼铁、钒渣代替钒铁直接冶炼合金钢的热力学过程进行了分析，结果表明：利用白钨矿、氧化钼、钒渣直接合金化生产合金钢的工艺是可行的。据此在感应炉上进行了直接合金化冶炼试验，取得了满意效果。产品化学成分合格，合金元素收得率高且稳定，冶炼顺利，钢质优良，该工艺可在生产中推广应用，能大幅度降低炼钢生产成本。     

Effect of Modification Treatment on Inclusions in 430 Stainless Steel by Mg-Al Alloys

 Refining process of 430 stainless steel in AOD (argon oxygen decarburization) was simulated under the experimental condition. Al was chosen as deoxidizer, Mg-Al alloy was added in process of refining, and slag used in oxidation period of AOD was chosen in the experiments. The variation of total oxygen content, the size, morphology and composition of inclusions in refining process and the mechanical properties, pitting corrosion resistance of final samples were studied. The results show that no obvious differences in total oxygen content were observed among all the experiments. Neither chain nor cluster Al2O3 inclusions were found in refining process of experiments treated by Mg-Al alloys, the average size of inclusions in the steel treated by Mg-Al alloys was less than that of inclusions in steel not treated by Mg-Al alloy. 430 stainless steel treated by Mg-Al alloy shows better tensile strength, yield strength, and pitting resistance than that in the contrast experiment.     

LF精炼渣碱度变化对304不锈钢夹杂物成分的影响

采用氧氮分析仪、扫描电镜、金相显微镜等分析手段,系统研究LF精炼渣系对304系不锈钢全氧质量分数wT[O]、夹杂物数量、尺寸及成分的影响。研究结果表明,当LF精炼渣碱度由1.5升高至2.6时,LF出站溶解氧质量分数w[O]由11.6×10~(-6)降低至4.8×10~(-6),铸坯wT[O]由47×10~(-6)降低至24×10~(-6),铸坯夹杂物总数量降低,但当量直径不大于10μm的夹杂物所占比率由77.7%增加至95.1%。热力学计算结果表明:在钢液中各元素达到平衡状态时,渣系碱度越高,低熔点夹杂物2MgO·2Al_2O_3·5SiO_2生成区域越小,MgO·Al_2O_3尖晶石类夹杂物生成区域越大,与生产试验结果一致。随着LF炉渣碱度升高,铸坯夹杂物成分中MgO和Al_2O_3的质量分数分别升高了14.4%和9.1%,当碱度不大于1.9时,铸坯中不会存在镁铝尖晶石。     

45 t AOD精炼304不锈钢的造渣工艺实践

为降低AOD精炼的渣料和还原剂硅铁用量,对高铬钢液脱碳及还原过程渣碱度控制进行热力学分析,并进行45 t AOD冶炼304不锈钢造渣工艺试验。试生产结果表明,降低AOD精炼304不锈钢脱碳期炉渣碱度可减少钢水铬的氧化,同时有效减少AOD精炼渣料和还原剂消耗;AOD精炼过程石灰加入量平均从104.2 kg/t降至84.2~93.1 kg/t时,脱碳期炉渣碱度由平均13.44降低到10.64,AOD冶炼过程石灰、萤石、硅铁单耗分别平均降低14.7、5.4、4.4 kg/t,钢中Cr收得率、Ni收得率和硫含量分别为99.0%、98.3%和0.0025%。