真空感应炉熔炼合金钢时用氮化物增氮的试验研究

分析了真空度、温度和氮化物成分对钢中氮溶解度影响,并在50 k真空感应炉对不同化学成分的合金钢(/%:0.06～0.36C、≤3.23Si、≤2.20Al、≤9.00Cr)进行3种氮化物-氮化硅、氮化锰和氮化铬的增氮试验。结果表明,气相中氮气分压对钢液中氮溶解度影响最大;钢中Ti、Cr提高氮溶解度和氮化物的收得率;增加C含量则降低氮溶解度和氮化物的收得率;钢中含有一定量的铝,可以显著提高氮化物的收得率。40 kPa氩气压力,1 600～1 650℃时在硅钢、结构钢和9%Cr钢中氮化硅、氮化锰、氮化铬的收得率分别为25%～30%、30%～50%、60%～100%。     

硅锰合金增氮制备氮化硅锰

在实验室条件下,设计9种温度制度制备氮化硅锰合金,并利用差热分析仪研究升温速率、保温温度、保温时间和降温速率对硅锰合金增氮效果的影响。结果表明,硅锰合金样品的增氮量(质量分数)为5.45%~37.92%,其均值为19.33%;影响硅锰合金增氮的主要因素是升温速率、保温温度和保温时间。硅锰合金增氮的最佳升温速率、最佳温度区间和保温时间分别为5℃/min、1 100~1 400℃、4h。在最佳温度区间1 100~1 400℃、保温4h的条件下,硅锰合金的增氮量最大,此时,硅锰合金的氮的质量分数为32.8%。使用XRD分析仪分析可得,其主要物相是Si_3N_4、MnSiN_2和Fe_2Si。硅锰合金增氮过程是固态和液态硅锰合金与氮气反应的过程,其中液态硅锰合金与氮气发生反应时增氮速度较快。     

熔融制样-X射线荧光光谱法测定氮化硅锰中主次组分

氮化硅锰是一种新型的炼钢增氮原料,目前采用化学湿法分析硅、锰、磷和铁的含量,实验流程相对较长,操作相对繁琐。实验采用碳酸锂作氧化剂、四硼酸锂作熔剂、溴化铵作脱模剂,熔融制样,建立了氮化硅锰中硅、锰、磷和铁的X射线荧光光谱(XRF)分析方法。绘制校准曲线时,考虑灼烧减量的影响,采用硅锰标准样品中加入二氧化硅、三氧化二铁等纯物质的方法扩展了校准曲线线性范围。实验表明,稀释比为1∶20,在1150℃熔融炉中熔融8min,制得的玻璃片表面光滑、无气孔;碳和氮元素无残留。精密度结果显示,硅、锰、磷、铁测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)在0.36%~2.3%之间;按照实验方法对3个氮化硅锰合金样品进行测定,结果与国家标准的化学湿法结果相一致。     

熔融制样-X射线荧光光谱法测定氮化硅锰中主次组分

氮化硅锰是一种新型的炼钢增氮原料,目前采用化学湿法分析硅、锰、磷和铁的含量,实验流程相对较长,操作相对繁琐。实验采用碳酸锂作氧化剂、四硼酸锂作熔剂、溴化铵作脱模剂,熔融制样,建立了氮化硅锰中硅、锰、磷和铁的X射线荧光光谱(XRF)分析方法。绘制校准曲线时,考虑灼烧减量的影响,采用硅锰标准样品中加入二氧化硅、三氧化二铁等纯物质的方法扩展了校准曲线线性范围。实验表明,稀释比为1∶20,在1150℃熔融炉中熔融8min,制得的玻璃片表面光滑、无气孔;碳和氮元素无残留。精密度结果显示,硅、锰、磷、铁测定结果的相对标准偏差(RSD,n=10)在0.36%~2.3%之间;按照实验方法对3个氮化硅锰合金样品进行测定,结果与国家标准的化学湿法结果相一致。     

用氮化铬、氮化锰冶炼高氮钢

 为了研究钢液增氮的新工艺,以钢液增氮的冶金热力学和动力学为基础,在10 kg感应炉上添加氮化铁合金以过饱和氮的方式来提高钢液最终氮含量,并对Cr18Mn18N和Cr23Mn17N两种实验材料的理论氮含量饱和值进行了计算。实验表明,采用氮化铬和氮化锰冶炼,钢液最终氮含量大幅度超过钢液与气相平衡时的氮含量,且氮化铬的增氮效果明显优于氮化锰。采用氮化铬冶炼,氮的收得率和氮的质量分数最高可达89%和098%。     

增氮析氮法去除硅锰脱氧钢中夹杂物的研究

以硅锰脱氧的SWRH82B热轧盘条为实验钢种,研究增氮析氮法对硅锰脱氧钢中夹杂物的去除效果,并设置0.02、0.035、0.05、0.065和0.08 MPa五组增氮压力进行热态实验.实验结果表明:在1873 K的温度下,钢液经过增氮20 min、真空处理30 min后,不同炉次钢中T[O]均下降至1×10-5以下,最低为4×10-6,T[N]均下降至5×10-6以下,最低为2×10-6,夹杂物去除率均为40%以上,T[O]去除率均大于78%,表明该技术对硅锰脱氧钢中的夹杂物及T[O]有良好的去除效果.此外,随着增氮压力的升高,钢中T[O]与夹杂物去除率均有所升高,当充氮压力为0.08 MPa时,T[O]与夹杂物去除率分别达到89.2%和87.4%.理论分析表明,随着增氮压力的升高,气泡形核率增大、钢中生成气泡数量增多、钢中气泡的密度增加,从而提升气泡去除夹杂物的效率.      

LF／VD法吹氮气冶炼含氮钢

1　前言随着生产经营的发展 ,品种钢的比例日益增大 ,其中要求有一定氮含量的低合金高强度钢的合同量也越来越多。而以前每年生产此类钢只有3～ 5炉 ,所采用的增 [N]工艺是在真空处理前后向钢液加入 40 0～ 50 0 kg的氮化锰合金 ,但利用氮化锰增 [N]有以下缺点 :1 )氮化锰的收得率低 ,且价格昂贵 ,增加成本 ;2 )氮化锰的收得率不稳定 ,生产中不好控制 ,影响正常生产 ;3)真空处理后向钢中加入氮化锰 ,在一定程度上会污染钢液 ,影响钢液的纯净度 ,恶化钢液质量。对此 ,我们针对此冶炼工艺作了吹氮增 [N]实验 ,首先在冶炼A633E钢时实验 L F/…     

无磁钻铤用高氮不锈钢TSMF166冶炼实践

通过无磁钻铤用高氮不锈钢TSMF166冶炼实践,开发出低碳高锰冶炼和VOD+ LF组合增氮两项技术,将大部分锰合金加入时间移至VOD脱碳后,用廉价的氮气替代氮化合金,100％用氮气进行氮合金化,解决TSMF166钢冶炼中碳、锰、氮含量的控制问题,缩短K-OBM-S转炉、VOD真空精炼和LF生产周期,提高钢质纯净度,降低生产成本,彻底消除在LF加氮化锰增氮产生的巨大烟尘给环境带来的严重污染.VOD+ LF组合增氮技术既经济又环保,值得在生产中高氮不锈钢上推广或借鉴.     

铌氮微合金化及HRB400NbN钢筋开发

HRB400NbN钢筋是在铌微合金化工艺基础上,通过加入少量氮化硅锰（MnSiN）合金生产的。氮化硅锰能增加钢中NbN的析出,更充分地发挥铌的强化能力,从而减少铌铁加入量,达到降低成本目的。试验结果表明,铌铁消耗量比单纯用铌微合金化工艺减少40%。     

48MnV-C非调质曲轴钢增氮工艺研究

采用"转炉→RH+LF→矩形坯连铸"工艺流程生产48MnV-C非调质曲轴钢,在LF精炼时添加氮化锰进行钢水增氮操作,钢中氮质量分数可稳定控制在(108～134)×10-6,平均值为120×10-6,并可预防轧材的"白点"缺陷。     

硅氮合金产品的开发生产与应用

硅氮合金广泛应用于工程建设、机械制造与汽车行业用钢的冶炼生产中。用硅元素作载体,将富氧元素带入钢中,既提高了钢材的强度性能,又节约了稀有的铌、钒、钛等贵金属资源。对硅氮合金产品的开发,无需改变现有的生产工艺,即可生产出高强钢材,同时大幅度降低生产成本。     

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。     

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In order to research the effect of nitrogen absorption with blowing N2 and adding FeCrN alloy to the liquid steel, the nick-free high nitrogen stainless steel (17Cr12Mn2Mo) was smelted on the 50kg vacuum induction melting furnace by changing the nitrogen pressure, temperature and adding FeCrN alloy. The result was compared to the theoretical calculation. The results show, stainless steel with certain nitrogen content can be smelted through changing nitrogen pressure and temperature, and the effect of increasing nitrogen pressure is much better than changing temperature, when the nitrogen pressure is up to 0??65MPa, the actual result is equal to the theoretical calculation; the effect of adding FeCrN alloy is better than increasing nitrogen press and controlling temperature, and the actual result is higher than the theoretical calculation.     

低合金钢冶炼过程增氮行为分析

为提高中厚板系列低合金钢氮含量控制水平,从热力学、动力学角度全面分析冶炼过程增氮行为,并结合相关试验对影响钢液增氮的因素进行分析。结果表明,氮在钢液中的溶解度与温度、氮分压以及合金成分有关;气泡—钢液面上的吸附化学反应为限制性环节;当钢液中w(O)≥0.04%或w(S)≥0.06%,钢液吸氮基本停止;当转炉全程底吹氮强度不超过0.025 m3/(min·t)时,转炉终点氮含量可控制在10×10-6以内。     

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。     

短流程增氮工艺探讨

在短流程生产实践中,对使用高氮质量分数精炼渣、吹氮气、含氮合金3种增氮方式增氮的可能性和规律进行探讨,结果表明：3种增氮方式都可以起到增氮效果,尤以含氮合金增氮效果明显且可控,3种增氮方式都需要有与之相匹配的钢种生产工艺流程才能满足连续生产需要。     

The Nitrogen Solubility in Molten Stainless Steel

Nitrogen solubility in the austenitic stainless steel melts was measured in the laboratory by bubbling nitrogen gas under different partial pressures of nitrogen and temperatures. A new thermodynamic model for the calculation of nitrogen solubility in molten stainless steel in a wide range of alloy concentrations, temperatures, and pressures has been successfully established by introducing a new term for the effect of pressure on the nitrogen activity coefficient. The calculation results were in good agreement with the measured values. The influences of temperature, nitrogen partial pressure and chemical composition on the nitrogen solubility in molten stainless steel are discussed based on the calculated results. It is possible to produce high nitrogen steels at normal pressure by optimizing the design of the alloy composition and controlling the lowest melting temperature from a thermodynamic point of view.     

150tLF炉冶炼热轧带肋钢吹氮控氮的探究

150tLF炉钢包吹氮配加含钛合金控氮生产HRB400E试验表明,能实现增加钢中氮含量,金相分析可以观察铁素体晶粒及晶界中有细小析出物,有效发挥微合金化元素的作用。在保证产品成分和钢材力学性能合格条件下,降低生产成本提供了依据,为后续开始稳定增氮控氮研究奠定了基础。     

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。     

A Kinetic Study on the Control of Nitrogen in Molten Slag and Metal

Nitrogen can easily contaminate molten steel during the steelmaking process and due to the low nitrogen capacity in slag, it is difficult to remove entrapped nitrogen from liquid steel. Degassing is often done to the steel at secondary steelmaking to lower the nitrogen content, but the control can often be kinetically limited by the steel grade and also the slag composition. Thus, a fundamental understanding of nitrogen dissolution into molten slag and metal including the rate of nitrogen dissolution can help in controlling nitrogen content in the final product.The kinetics of nitrogen dissolution in the molten calcium aluminate based slags and in molten steel with various element additions was investigated by measuring the 14N-15N isotope exchange reaction using a mass spectrometer at 1873 K.Results show that effect of elements on the rate constant of nitrogen dissolution such as Ni in Fe is relatively minimal similar to molybdenum. The surface rate constant of nitrogen dissolution in liquid Fe-10%Ni alloy was found to be 3.77×10-5 (mol/cm2·s·atm).The rate constant of nitrogen dissolution in the CaO-Al2O3-CaF2 slag was found to be wedge shaped, which decreased with increasing CaF2 to about 20 mol% followed by an increase through the rest of the CaF2 composition range. This was related to the effect of CaF2 on the structure of Al-O bonds for this slag.