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．     

转炉冶炼ER70S-6钢种氮含量控制实践

针对ER70S-6焊丝钢中氮含量高严重影响焊丝的拉拔速度,易出现断丝现象,不能满足用户需求,为了降低钢中的氮含量,对转炉炼钢工艺过程进行了系统的研究,探讨影响钢中氮含量的因素和控制措施。文章通过热力学分析氮在钢中的溶解机理,通过动力学分析研究了氮脱除的限制性环节,基于热力学和动力学分析,研究了炼钢工艺过程中入炉铁水硫含量、转炉顶渣料、转炉点吹次数、转炉出钢口维护对氮含量的影响及相应控氮措施。     

氮含量对高氮不锈钢硬化和软化特性的影响

 为了研究高氮奥氏体不锈钢的加工硬化和退火软化的现象,设计并冶炼了氮质量分数为0.02%～1.20%的无镍奥氏体不锈钢,通过力学性能测试、SEM、EBSD等显微组织观察,分析氮含量对加工硬化和退火软化影响机理。结果表明,氮元素的添加大幅提升了加工硬化速率,氮质量分数从0增加到1.2%,加工硬化率提高了7.06 MPa/%。氮能够促进再结晶形核,有效细化晶粒尺寸,氮质量分数为0.4%～1.2%时晶粒细化达60%,但会阻碍晶粒动态回复。     

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。     

钢中氮的溶解行为研究

从钢液吸氮动、热力学方面分析了氮在钢液中的溶解,并通过试验研究了氮在钢液中的实际溶解行为。结果表明,N2不能通过直接溶解进入钢液中,N2是通过与亲氮元素化合之后进入钢液;转炉终点氮含量主要受炉内氮气分压控制,当氮气分压PN2很低时,理论上转炉终点氮将会很低。分析结果还表明RH真空精炼炉脱氮能力有限,只有在氮含量较高或真空度较高的条件下,RH才具有一定的脱氮能力。     

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。     

加压感应熔炼Fe-Cr-V系高氮钢及其铝脱氧

 真空/加压感应炉以10 MPa高纯氮(体积分数≥99999%)为氮源熔炼了Fe Cr V高氮钢,分析了氮的溶解度与氮分压和铬、钒含量的关系。氮在Fe Cr V合金中的溶解服从Sievert定律,氮的溶解度随铬和钒含量的增加而增加。用Al和Fe Al(铝的质量分数为50%)合金加顶渣对Fe Cr V合金进行了脱氧实验,Fe Al合金加CaF2 CaO Al2O3(各成分比例为1∶4∶1)顶渣40 min可使Fe 20Cr 193V合金的氧的质量分数降低到0007 2%。     

RH真空精炼控氮工艺实践

为精确控制钢中氮含量,通过对真空条件下钢液控氮的热力学和动力学条件进行分析,结合实际情况,研究120 t RH精炼过程中不同硫质量分数铝镇静钢的脱氮和增氮过程。研究结果表明,不同硫质量分数铝镇静钢在脱氮进行到7 min时都出现脱氮速率拐点,脱氮速率明显降低,拐点处钢水氮质量分数为0.004 1%~0.004 9%;RH精炼过程中切换提升气体为氮气的增氮工艺稳定可行,在提升气体流量为600 L/min条件下,低硫铝镇静钢增氮速率大于高硫铝镇静钢,增氮速率分别为0.000 23%/min和0.000 14%/min。     

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。     

氮含量对无镍奥氏体不锈钢力学性能的影响

设计并冶炼了氮质量分数为0.02%～1.20%的无镍奥氏体不锈钢,通过力学性能测试和显微组织观察,研究了氮含量对强度、塑性、韧性的影响。结果表明,氮可显著提高屈服强度和抗拉强度。氮质量分数为0.02%～1.20%时,其与屈服强度和抗拉强度的关系基本为线性关系,并获得了其关系式。韧性对氮含量十分敏感,在氮质量分数为0.39%～0.78%时,冲击吸收功较高,均保持在380 J;氮含量过高或过低时,韧性都会下降。氮含量对断面收缩率的影响较小,氮质量分数在0.78%以下时均超过了70%;而氮质量分数超过0.78%后,塑性则有所下降。当氮质量分数超过0.60%时,拉伸断口上韧窝尺寸随着氮含量的升高而逐渐减小;GN 12N钢断口上出现了大面积的无韧窝区。     

转炉底吹氮氩切换对氮质量分数影响

为了研究转炉底吹气体对钢水终点氮质量分数影响,研究了迁钢210 t顶底复吹转炉底吹模式对转炉终点氮质量分数的影响,并基于钢液脱氮和吸氮理论对试验结果进行了分析。应用实践结果表明,随着铁水碳质量分数增加以及终点氧质量分数降低,终点氮质量分数逐渐降低;在铁水条件、副原料、转炉终点、底吹流量以及过程操作一致条件下,随着氮氩切换时间节点延长,钢液增氮量逐渐增加。当切换时间节点为吹氧比56%以内,底吹氮氩切换对终点钢水氮质量分数影响较小,当切换时间节点为吹氧比高于56%时,终点钢水氮质量分数增幅较大。     

氮含量对无镍奥氏体不锈钢理化性能的影响

高氮无镍奥氏体不锈钢在多个领域有着广泛的应用前景,然而氮质量分数对其物理性能和化学性能的影响规律尚不十分清晰。设计并冶炼了氮质量分数为0.02%~1.20%的无镍奥氏体不锈钢,对不同氮质量分数钢的晶格常数、线膨胀系数、电阻率、耐汗液腐蚀性能、自腐蚀电位进行了检测和分析。结果表明,氮质量分数的增加使材料的晶格常数随着线性增大,获得了氮质量分数与晶格常数的定量关系。氮质量分数越高,材料的膨胀系数和电阻率越大。不同氮质量分数试验钢经720 h人工汗液腐蚀后,氮质量分数最低(0.02%)和最高(1.20%)时,试验钢严重腐蚀,而其他钢未被腐蚀。试验钢的自腐蚀电位首先随着氮质量分数的增加而升高,峰值出现在氮质量分数为1.05%时,氮质量分数为1.20%的钢其自腐蚀电位下降至低于氮质量分数为0.60%钢的水平。     

氮含量对无镍奥氏体不锈钢平衡相转变的影响

高氮铬锰奥氏体不锈钢有着极为广泛的应用前景,然而氮含量对其相转变的影响尚不十分清晰。设计并冶炼了氮质量分数为0.02%～1.20%的试验钢,对各钢的平衡相转变进行了热力学计算,对δ铁素体和Cr₂N的形貌进行了观察。结果表明,钢中δ铁素体的最大析出量随着氮含量的升高而降低,当氮质量分数超过1.05%后,无δ铁素体析出。获得了试验钢加热时δ铁素体的析出温度与氮含量的关系式。随着氮含量的升高,试验钢在冷却时Cr₂N的析出温度逐渐升高,并获得了其定量关系式。在GN04钢中,1 200 ℃等温2 h后的δ铁素体主要沿三叉晶界分布。Cr₂N析出优先在晶界形成,然后朝着晶内发展。在相同等温条件下,试验钢中Cr₂N的析出量随着氮含量的升高而增大,且层片间距随之减小。     

含稀土元素镧的节镍铬锰氮不锈钢耐蚀性

 以加入不同含量稀土元素镧的节镍铬锰氮不锈钢为对象,采用交流阻抗和极化曲线分析技术,对节镍铬锰氮不锈钢在周浸腐蚀环境下的电化学行为进行了研究。通过试验结果分析得出：加入质量分数为0～0.014%镧元素,随着镧含量增加,基体的电极电位提高;在体积分数3.5%NaCl溶液中模拟海洋大气腐蚀的48天内,节镍铬锰氮不锈钢的耐蚀性随稀土镧含量增加,耐蚀性先增加后减小,含稀土镧质量分数为0.004 9%的节镍铬锰氮不锈钢的耐蚀性最好。     

非真空吹氮工艺对316L奥氏体不锈钢吸氮行为的影响

在实验室通过刚玉坩埚-硅钼棒电阻炉研究了吹氮时间(0～50 min),氮气分压(35～100kPa),吹氮流量(总流量0.3 L/min;N₂:Ar=1:3～3:1),钢液温度(1 773～1 833 K)对0.8 kg 316 L不锈钢液(%:0.031C、16.13Cr、10.12Ni、2.12Mo)中氮含量的影响。结果表明,钢中氮含量随着吹氮时间、氮分压的增加而增大,随吹氮流量增加钢液氮含量达到饱和的时间缩短,氮的溶解度随着钢液温度的降低而升高。应用热力学模型和动力学模型对实验结果进行分析。     

VOD精炼316L不锈钢吹氮合金化的研究

用0.8 kg钢水石墨坩埚的硅钼棒炉研究了常压下氮气分压(33～100 kPa) 、吹氮时间(0～50 min) 、吹氮流量(0.3 L/min) 、钢液温度(1 773～1 833 K)对316L钢(%:0.031C、16.13Cr、10.12Ni、2.12Mo、0·028N)中氮含量的影响,并试验了在前期真空条件下1 853～1 833 K吹氮40 min、2 kPa、0.1 L/min,中期吹氮40 min、100 kPa、0.3 L/min,后期吹氮50 min、100 kPa、自然冷却至1 773 K时316L钢水的增氮行为。结果表明,钢中氮含量随着吹氮时间、氮分压的增加而增大,常压下吹氮10 min,钢液含氮量即可超过0.10%,随吹氮流量增加钢液达到饱和的时间缩短,氮的溶解度随着钢液温度的降低而升高。应用热力学和动力学模型进行了分析。     

低氮焊丝钢炼钢连铸生产工艺的应用实践研究

从转炉冶炼、LF精炼、铸机保护浇铸三个过程,详细分析低氮焊丝氮含量的影响因素,研究探讨低氮焊丝钢炼钢连铸生产工艺的实践应用。得出结论,“转炉冶炼弱脱氧、LF不脱氧、真空处理脱氧合金、铸机保护浇铸”的工序可使低氮焊丝钢氮含量w(N)在0.0035%左右,基本上满足了海洋焊丝的要求。     

低氮焊丝钢炼钢连铸生产工艺实践

低氮焊丝钢成分控制的难点在于满足此类钢中低氧、低铝、低硅、低铬以及高锰成分的同时,还要满足低氮的成分要求。鞍钢股份有限公司炼钢总厂采取了转炉弱脱氧减少出钢过程吸氮、LF升温不调成分减少增氮、RH真空状态下脱氧调成分及提高铸机可浇性等措施,结果表明,低氮焊丝钢在满足其它成分的同时,氮含量可以稳定控制在0.003 5%以下。     

铝镇静钢氮含量控制分析

在炼钢过程中,将成品氮质量分数稳定控制在0.003％以下存在一定难度.对铝镇静钢而言,常规生产流程为BOF-RH-CC,增氮和脱氮在每个工艺环节都可能会发生.本研究进行了9炉工业试验以研究冶炼全过程中氮含量的变化.结果表明,转炉冶炼终点钢中氮含量随碳氧积的增加而增加,而碳氧积反映了转炉底吹搅拌效果.出钢过程发生了增氮现...     

高压-底吹氮法高氮钢精炼因素分析

阐述了高压-底吹氮法精炼高氮钢的特点。在实验室进行了小型热态正交实验,通过分析实验数据,确定了各因素对钢中氮含量的影响程度由高到低依次为压力、合金Cr含量、合金Mn含量和温度。根据实验数据和热力学数据采用回归系数法,建立了钢液中氮含量的计算式,利用公式可以计算不同压力、合金元素含量和温度下钢中的氮含量。