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.     

氮在液态铁合金中溶解度的影响因素

由于高氮钢特殊的优异综合性能，使其在许多领域得到了应用。本文从压力、合金成分、温度三方面研究了影响氮在液态铁合金中溶解度的热力学因素。发现在设计了合适的合金钢成分后，增大系统的氮气分压可以明显地提高氮的溶解度，同时提出了利用铬当量法预测铁合金中氮溶解度的理论方法，从而为我国高氮钢的大规模生产提供理论依据。     

影响Cr12N高氮钢中氮含量的因素研究

利用真空反应釜冶炼Cr12N高氮钢,在冶炼过程中通过改变冶炼温度、压力、底吹时间、底吹气量等条件,研究Cr12N高氮钢中氮含量。试验结果表明:当温度从1 560℃上升到1 620℃时,Cr12N高氮钢中N含量从0.37%迅速下降至0.34%;压力从1.1 MPa升至1.6 MPa时,钢水中的N含量从0.31%增加到0.39%,涨幅达25.8%。由于压力较高,钢液中的N含量与氮分压之间呈非线性关系,与Sievert定律存在一定的偏离;底吹时间在5～15 min范围内时,Cr12N高氮钢中N含量随着底吹时间的增加而增加,当底吹时间大于15 min时,Cr12N高氮钢中N含量趋于饱和;底吹流量在0.16～0.18 m3/h范围内,随着底吹流量的增加,Cr12N高氮钢中N含量呈显著上升的趋势,当底吹量达到0.18 m3/h时钢中N含量达到最大值,此后随底吹量的增大,钢中N含量开始降低。     

近平衡条件下高氮钢中氮元素行为研究

高氮钢凝固过程普遍存在氮元素逃逸现象,基于近平衡模拟试验和热力学分析,研究了焊丝钢中氮元素含量、体系氮分压以及冷却速度对于熔池中氮含量的影响规律。当焊丝钢中氮质量分数从0.15%增加到0.90%,熔池中氮含量达到原来的2倍以上。通过增加体系氮分压或增加整体压力均有利于提高熔池氮含量。通过提高冷却速率可以提高熔池氮质量分数30%以上。研究结果对于抑制高氮钢中氮逃逸行为具有重要的指导意义。     

利用氮化铬铁合金生产高氮无镍奥氏体不锈钢的研究

为在常压下能够生产出高氮无镍奥氏体不锈钢,选用了氮化铬铁合金作氮源,通过破碎、熔化微碳纯铁、加入锰合金及氮化铬铁合金颗粒,控制浇注时间和温度,以保证钢中有足够高的氮含量,测试结果表明,熔炼钢经固溶处理,可获得稳定的高氮无镍奥氏体不锈钢。     

氮在6Cr21Mn10MoVNbN气阀钢熔体中的热力学分析

采用当量法对高氮钢钢液中的氮含量进行了推导,并用304不锈钢和316不锈钢的有关试验数据进行了验证,确定当量法可以进行高氮钢液氮溶解度的估算。随着合金含量的提高,氮在钢液中的溶解度会逐渐偏离Sieverts定律。通过热力学分析,得出了6Cr21Mn10MoVNbN气阀钢钢液中氮溶解度的估算公式。     

氮在钢中的溶解与去除

氮作为合金元素使用，它在钢种中的含量受钢中其它合金元素种类及含量的影响。在钢液中，它的溶解度是随温度升高而升高的，而溶剂发生改变时，又有所变化，对此种情况本文从理论上进行了分析和解释。因此，对于氮的回收与去除，在冶炼时要考虑氮在钢中最大溶解度与实际含量之间的差距。去除氮时还多了一条路就是可以采用除氮化物“夹杂”的方法。因此，建议在选择操作方法时，应考虑氮在钢中的溶解与去除。     

钒氮合金中氮的测定

介绍了钒氮合金中氮含量的分析方法，采用蒸馏分离一中和滴定法测定氮的含量，较好地解决了高氮含量的测定难题。     

气体增氮法冶炼钒氮微合金钢

从理论上分析了钢液增氮的热力学、动力学影响因素,进行了BOF＋RH双联吹氮冶炼钒氮钢试验。结果表明,转炉底吹、RH喷吹均能有效增加钢液氮含量。RH真空度两段式控制既能满足控氢要求又能实现钢液搬出时较高的氮含量。BOF＋RH双联吹氮气工艺可以不加含氮合金冶炼钒氮微合金钢。     

Fe-C合金熔体中氮的溶解行为研究

介绍了钢液中氮溶解行为的传统研究方法和新的氮同位素交换技术。基于后者重新设计了实验装置,推导出了Fe-C体系中氮的溶解度计算公式。对该体系氮溶解过程中氮分压、温度、吹氮速率和碳含量的影响进行了热力学和动力学的分析。研究结果认为,氮分压的增大、温度的升高、吹氮速率的提高以及碳含量的降低都能提高氮的溶解速率,促进氮的溶解。     

不锈钢冶炼及凝固过程氮的控制

总结了氮在不锈钢中有害和有利正反两方面的作用。通过热力学计算和实测数据分析了温度和氮分压对不锈钢熔体中氮溶解度的影响,理论分析了不锈钢熔体吸氮和脱氮的动力学,指出了真空和高压分别是生产超低氮和高氮钢的主要方法。结合以往的研究成果和生产实践提出了生产超低氮铁素体不锈钢和高氮不锈钢的具体工艺技术措施。     

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。     

高氮钢的基础研究及应用进展

介绍了高氮钢结构特点的最新研究,高氮钢平衡相图的进展及其在高氮钢成分设计方面的应用;概括了氮在钢液中的溶解度公式和高氮钢熔炼过程中的关键问题;分析了氮在奥氏体钢、铁素体钢和双相不锈钢中的作用,即氮在不牺牲强度的同时不仅提高了钢的韧性,且改善了钢的抗腐蚀性能;并列举了一些典型的高氮钢的用途。     

氮气加压熔炼高氮钢技术的研究进展

在综述氮气加压熔炼高氮钢技术的基础上，指出了大熔池法（BSB）适合于工业化大规模制备高氮钢；并基于国内几十年来电渣冶金技术的丰富经验，提出了采用电弧渣重熔（ASR）和加压电弧渣重熔（ASRP）技术生产高氮钢是目前较为可行的技术方案。     

用等离子旋转电极工艺生产高氮钢

为了寻求高效、经济的高氮钢生产工艺,用等离子旋转电极工艺(PREP)生产高氮钢并测试了所生产的几种典型高氮钢的性能。结果表明,氮可显著地提高奥氏体不锈钢1．4301的室温及高温强度;氮可以提高马氏体不锈钢的强度。为保证高氮马氏体不锈钢的淬透性,应根据氮含量适当降低其碳含量或提高铬含量。对于铬含量为17％的马氏体不锈钢1．4122,其碳和氮的总含量不应超过0．65％;当氮含量达到0．24％时,铁素体不锈钢1．4016转变成为马氏体钢,其强度高于碳和氮的总含量与其相当的普通马氏体不锈钢1．4122。     

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.     

不锈钢控氮理论计算与实践

采用不同的氮在钢中的溶解度公式,计算了两种含氮不锈钢冶炼时所需要的氮气压力,并在50kg真空感应炉上,通过改变氮气压力,对两种不锈钢进行了氮含量控制实践。结果表明,采用Fujio测定值的理论计算值与试验实测值吻合度较高,同时给出了钢中氮含量的理论计算公式。     

Low Carbon High Nitrogen Low Nickel Stainless Steel

This article aims to investigate the effect of soluble and insoluble nitrogen on mechanical properties of stainless steels. Reference steel contains about 14.42%Ni and 0.012%N. Two developed steels have the same base chemical composition of the reference steel except Ni and N contents. One of the developed steels has 6.54%Ni and 0.232%N and the other has 0.452%N and nearly nickel free (0.089%Ni). The produced steels were forged, heat‐treated, and tempered. The microstructure of steels was mainly austenite, and grain size decreases as nitrogen content – especially nitrides‐increases. Yield and ultimate tensile strength of reference steel are less than that of steels containing nitrogen. Strengthening mechanisms contribution to the strength of both soluble and insoluble nitrogen had been analyzed.     

Cr12N高氮钢冶炼过程中氮的控制

在高温高压反应釜内冶炼Cr12N高氮钢,通过试验发现,在Cr12N的熔炼过程中,随着压力的提高,钢中的氮含量不断增加,钢锭中得到的固相中氮的饱和溶解度和Chipman等人的热力学模型计算得到的氮的饱和溶解度有一定的偏差,为了修正这个偏差,引进了Burton-Prim-Slichter方程,修正后得到液相中氮的饱和溶解度的修正值和计算值吻合得很好。计算了在Cr12N的冶炼过程中,防止气泡析出所需要的最小凝固压力为2.84 MPa,通过试验发现,在高的凝固压力下,钢锭的致密性和缩孔现象得到明显改善。     

高氮不锈钢粉末冶金制备技术的研究进展

高氮不锈钢作为一种重要新型工程材料,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,受到国内外广泛重视。介绍了粉末冶金制备高氮不锈钢的原理和特点;论述了高氮不锈钢粉末的制备与成形技术;指出了利用粉末冶金制备高氮不锈钢所具有的技术优势,其中注射成形——氮化烧结工艺更具发展潜力。