电渣重熔高氮钢技术的进展

 高氮钢，尤其是高氮不锈钢，由于其优异的性能和诱人的应用前景受到国内外钢铁材料界的广泛关注。在理论计算分析氮在钢中溶解行为的基础上，指出了高氮钢制备的主要技术难点；概述了目前高氮钢的主要制备方法，重点讨论了常压和高压电渣重熔高氮钢的特点和存在的问题；分析了用电弧渣重熔(ASR)法生产高氮钢的技术优势，认为用ASR法生产高氮钢是目前比较可行的方案。     

Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺

为了研究Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺,采用加压感应炉+保护气氛电渣重熔工艺进行Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺试验,冶炼过程中采用氮化合金与加压氮气渗入相结合的方法增氮。结果表明,随着氮气分压的增加,钢中氮质量分数随之增大;当冶炼过程中氮气分压提高0.03 MPa时,能够成功抑制皮下气泡的生产;试验钢经保护气氛电渣重熔后,钢中夹杂物会普遍降低,主要为细小的方形TiN夹杂。     

具有优异冷加工性和生物相容性的新型β型钛合金的合金设计和性能评估

氮是提高不锈钢强度、耐腐蚀性和奥氏体稳定性的最有效元素之一。目前对用加压工艺，诸如加压电渣重熔、加压感应熔炼等方法生产的高氮奥氏体不锈钢进行了许多研究。     

加压技术在高品质特殊钢冶炼和凝固中的作用

 加压技术在高品质特殊钢冶炼和凝固方面的研究主要集中在含氮不锈钢,尤其是高氮钢的冶炼制备技术;综述了加压技术在高品质特殊钢制备过程中的作用,如增大易挥发元素（氮、钙、镁等）溶解度及改善凝固组织等作用,并以高氮钢（22Cr-21Ni-7.5Mo-0.6N）为试验钢种,结合Thermo-Calc热力学计算软件探讨了压力对凝固相变过程的影响规律,计算结果表明,当加压至100 MPa后,固液相线温度分别提高了6.60和5.98 K,且改变了奥氏体形成区域大小,增加了固液相变驱动力,减小了临界形核半径,增大了形核速率。随着对易挥发元素作用认识的不断深入,加压技术将在高品质特殊钢的研发和制备过程中发挥至关重要的作用。     

高氮钢的生产工艺

高氮钢的生产工艺ＰｒｏｃｅｓｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｆｏｒＨｉｇｈＮｉｔｒｏｇｅｎＳｔｅｅｌｓ摘自《ＳｔｅｅｌＴｉｍｅｓＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ》，１９９５，Ｎｏ．３，３０用于生产高氮钢的加压电渣重熔（ＥＳＲ）工艺于１９８０年达到工业生产规模。采用该...     

电渣冶炼高氮钢气泡产生的机理及控制

针对高氮钢电渣重熔冶炼过程中出现的气泡缺陷,从气泡产生的位置、宏观形貌及生产现场条件等方面进行了分析,并提出了相应的控制措施。认为材料成分体系及烟罩的气密性是造成电渣锭气泡缺陷的主要原因。通过优化成分体系、改善设备的气密性等措施,有效解决了高氮钢气泡溢出的问题,获得了质量良好的电渣锭。     

氮在Fe Cr V液态高氮合金中的溶解行为

 采用MgO坩埚高频真空/加压感应炉在氮气压力04~10 MPa、温度1 570~1 640 ℃下,对加压感应熔炼Fe Cr V系高氮不锈钢进行了实验研究。结果表明,在30CaO 45Al2O3 25SiO2渣覆盖的情况下,氮在Fe 15Cr 10V、Fe 18Cr 10V、Fe 18Cr 15V和Fe 20Cr 20V液态合金中的溶解度分别为0595%、0736%、0776%和1020%,溶解度与氮分压的关系基本符合Sievert定律。渣对钢液吸氮和铝脱氧都起重要的作用,1 873 K、10 MPa氮气氛中,在30CaO 45Al2O3 25SiO2、40CaO 40Al2O3 20SiO2、40CaO 50Al2O3 10SiO2三种不同渣系作用下氮在液态Fe 18Cr 15V中的浓度分别是0776%、0849%和0884%。     

S08A自耗电极及电渣重熔工艺试制

本文论述了优化电炉配料、选用优质石灰、精选萤石、电炉出钢换渣工艺;电渣重熔采用四元渣系,选用提纯萤石,重熔过程全程氩气保护铝粒脱氧等工艺措施,生产出低碳、低硅、低氮及残余、五害元素符合要求的自耗电极及电渣锭,经轧制成材检验低倍组织及非金属夹杂物符合技术协议要求。     

轴承钢电渣重熔过程中氧的控制及作用研究

研究了不同氧含量（（５～４０）×１０－６）的自耗电极及重熔渣系对轴承钢氧含量、夹杂物和疲劳性能的影响，结果表明：①无论用高氧含量（＞３０×１０－６）自耗电极还是低氧含量（＜１０×１０－６）自耗电极重熔，电渣钢中氧含量都保持在（１５～３０）×１０－６；②影响电渣钢中氧含量的决定因素是渣中的ａＦｅＯ值，自耗电极中的原始氧含量影响较小；③电渣重熔过程中，自耗电极中原始夹杂可基本去除，重熔钢中的夹杂主要是金属熔池冷却结晶过程中新生成的。     

导电结晶器电渣重熔中非金属夹杂物的去除

导电结晶器电渣重熔渣池局部发热密度最高值在电极角部和结晶器壁附近,电极端部下方仍存在"高温区",对非金属夹杂物去除提供热力学与动力学条件。电渣重熔过程中非金属夹杂物的去除主要发生在自耗电极端头熔滴形成阶段以及熔滴穿过熔渣层阶段。综合自耗电极端部熔化至熔滴形成过程阶段、熔滴滴落并穿过渣池至金属熔池阶段和金属熔池至铸锭凝固非金属夹杂物的上浮阶段的去除率,导电结晶器电渣重熔去除非金属夹杂物的能力不低于传统电渣重熔。     

On Restricting Aspects in the Production of Nonmagnetic Cr‐Mn‐N‐alloyed Steels

Cr‐Mn steel grades with high nitrogen contents are becoming increasingly important in the field of austenitic stainless steels. Industrial production facilities allow to use two different strategies to reach a high nitrogen content. The first involves taking advantage of the pressurised‐electroslag remelting process, which is operated at elevated nitrogen partial pressure; the second consists of adding elements which increase the nitrogen solubility of the melt so that high nitrogen contents can be achieved at atmospheric pressure. This paper focuses on nitrogen solubility and austenite stability. These have been observed as important and in some cases restricting for the successful implementation and production of high alloyed Cr‐Mn austenitic steels. The precondition for a stable austenitic microstructure can be predicted with the help of equations using chromium and nickel equivalents. Different formulae were tested and their results compared to the microstructure of the alloys. The nitrogen solubility in the melt is particularly important for the steel grades cast under atmospheric conditions. It has been found feasible to produce steel grades up to 0.9 mass percent nitrogen at atmospheric pressure on an industrial scale. Several theoretical approaches for calculating the nitrogen solubility in the melt were tested for atmospheric conditions and compared to the chemical analyses of conventionally cast Cr‐Mn steel grades.     

粉末冶金制备高氮不锈钢的研究进展

概述了加压冶炼制备高氮不锈钢存在的问题,介绍了粉末冶金制备高氮不锈钢的发展现状,其中包括高压气雾化法、机械合金化法等高氮不锈钢粉末制备技术,和注射成形、热等静压成形、热挤压、粉末包套烧结–自由锻造、等离子烧结成形等高氮不锈钢粉末致密化及成形技术,指出了粉末冶金制备高氮不锈钢存在的问题,并对其未来的发展趋势进行了预测。     

High Nitrogen Austenitic Stainless Steels Manufactured by Nitrogen Gas Alloying and Adding Nitrided Ferroalloys

 A simple and feasible method for the production of high nitrogen austenitic stainless steels involves nitrogen gas alloying and adding nitrided ferroalloys under normal atmospheric conditions. Alloying by nitrogen gas bubbling in Fe Cr Mn Mo series alloys was carried out in MoSi2 resistance furnace and air induction furnace under normal atmospheric conditions. The results showed that nitrogen alloying could be accelerated by increasing nitrogen gas flow rate, prolonging residence time of bubbles, increasing gas/molten steel interfaces, and decreasing the sulphur and oxygen contents in molten steel. Nitrogen content of 069% in 18Cr18Mn was obtained using air induction furnace by bubbling of nitrogen gas from porous plug. In addition, the nickel free, high nitrogen austenitic stainless steels with sound and compact macrostructure had been produced in the laboratory using vacuum induction furnace and electroslag remelting furnace under nitrogen atmosphere by the addition of nitrided alloy with the maximum nitrogen content of 081%. Pores were observed in the ingots obtained by melting and casting in vacuum induction furnace with the addition of nitrided ferroalloys and under nitrogen atmosphere. After electroslag remelting of the cast ingots, they were all sound and were free of pores. The yield of nitrogen increased with the decrease of melting rate in the ESR process. Due to electroslag remelting under nitrogen atmosphere and the consequential addition of aluminum as deoxidizer to the slag, the loss of manganese decreased obviously. There existed mainly irregular Al2O3 inclusions and MnS inclusions in ESR ingots, and the size of most of the inclusions was less than 5 μm. After homogenization of the hot rolled plate at 1 150 ℃×1 h followed by water quenching, the microstructure consisted of homogeneous austenite.     

真空感应炉冶炼高氮钢的影响因素

通过工艺试验研究,分析探讨了真空感应炉在冶炼高氮钢过程中炉内压力、温度、化学成分、氮化物加入时间等因素对钢中氮含量的影响,在此基础上给出了真空感应炉冶炼高氮钢氮含量的经验公式,结果表明用真空感应炉冶炼高氮钢时,钢的化学成分和加入的氮化物对氮含量有较大影响.     

高氮不锈钢的开发进展

加压冶炼高氮不锈钢是材料研究的一个新领域。介绍了高氮不锈钢的生产工艺及高压冶炼高氮不锈钢的主要设备。综述了欧美、日本等研发的高氮不锈钢的成分、力学性能及应用现状。由于受试验装备的限制,国内高氮不锈钢的研究与国外相比还有差距。针对高氮不锈钢具有多种优良性能,以及氮应用于对人体无害的生物、医疗材料方面前景广阔,提出医疗用高氮不锈钢将成为理想的生态材料。     

高氮钢制备及焊接过程中氮的溶解与释放

综述了高氮钢制备及焊接过程中氮的溶解与释放规律;论讨了不同制备及焊接工艺下钢中氮溶解度的计算公式、适用条件及影响因素等;指出大气压力下的GTA焊接过程是一个非平衡过程,焊缝处的氮含量与保护气体中的氮分压之间不满足Sievert定律,焊缝处的氮含量主要取决于钢中平衡氮含量和Cr的含量;选择GTA焊接时,在较低的氮分压下,便可对焊缝氮含量进行控制,但由于氮的吸收和释放较快,采用GTA焊接时焊缝氮含量不能精确控制;采用（CO2,YAG）激光焊接时需要考虑焊缝氮的释放;氮质量分数大于1．0％的高氮钢焊接方法亟待开发．     

邯钢100t复吹转炉氮含量控制的研究

通过在邯钢三炼钢厂100t复吹转炉上对不同底吹模式钢液氮含量的试验,研究了转炉工序对氮的控制水平。当底吹供气强度不大于0.04m^3/（t·min）时,转炉炉后钢包钢水含氮量可控制在（2.5～4.0）×10^-5,冶炼氮含量不要求小于7.0×10^-5的钢种时可采用全程底吹氮气模式。     

氧气瓶钢冶炼过程氮含量控制

针对气瓶钢氮含量偏高,波动大,控制困难的问题,对炼钢工序全流程钢水中氮含量展开了调查.调查结果表明,转炉终点钢液氮含量偏高,增氮主要环节为转炉出钢过程和RH精炼结束到中包开浇.针对调查结果,提出了转炉低氮钢冶炼技术、出钢过程脱氧工艺优化及连铸保护浇注等技术措施,有效的降低了转炉终点氮含量,出钢增氮和浇注过程增氮也得到了有效的控制,使成品钢水中氮含量稳定控制在50×10-6以内,减小了氮对成品钢材性能的影响.