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。     

316L超低碳奥氏体不锈钢吹氮合金化的动力学研究和应用

根据双膜理论,建立了不锈钢精炼中向钢水吹氮气合金化过程的动力学模型。通过硅钼棒炉研究了恒压(101 kPa),恒温(1 833 K)和恒流量(0.3 L/min)时316L不锈钢(/%:0.031C,0.57Si,1.00Mn,0.021P,0.004S,16.13Cr,10.12N,2.12Mo,0.028N)吹氮时间(0~70 min),氮分压(N_2:Ar=2:1,1:2和1:1)和温度(1 773~1 833K)对该钢氮合金化的影响。结果表明,钢中氮含量随着吹氮时间、氮分压的增加而增加,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,合适的钢水温度为~1 500℃。120 t VOD 316L不锈钢工业生产试验表明,在氮气流量42×3 m~3/h时,VOD真空阶段吹氮合金化,钢中的氮含量可达0.04%。     

316L不锈钢熔体吹氩脱氮的研究

以316L不锈钢为研究对象,在实验室通过刚玉坩埚-硅钼棒炉研究了钢液温度1 540℃时,吹氮流量(0.1 l·min~(-1);0.2 l·min~(-1);0.3 l·min~(-1)),吹氩时间对1kg不锈钢液中氮含量影响。结果表明,钢中氮含量随吹氩时间、吹氩流量增加而降低;吹氩流量越大,脱氮速率越大;当吹氩气量控制在0.1 l·min~(-1)时,钢水终点氮含量与吹氩时间成线性关系,而当氩气量控制在0.2 l·min~(-1)或者0.3 l·min~(-1)时,钢水终点氮含量与吹氩时间成二次关系。     

CAS底吹氮气冶炼高氮钢的研究与应用

通过CAS底吹氮气冶炼高氮钢具有低成本的显著优势。但与RH增氮相比,如现场操作表明工艺参数控制不当,CAS底吹氮气会出现增氮控制不稳定的问题。为解决该问题,本文研究了钢水温度、吹氮时间、氮气压力、氮气流量对钢水增氮的影响。结果表明:钢水温度越高,增氮速率越快;吹氮时间越长,钢水增氮越多;氮气压力和流量越大,钢水增氮速率越快。300 t工业试验表明:在氮气压力为1.7 MPa、1 873 K下,500～600 L/min底吹氮气流量下,增氮速率稳定,钢水中的氮含量控制准确度从50%提高到95%。     

LF炉精炼AISI410不锈钢吹氮合金化研究

研究了40 t LF炉精炼AISI410不锈钢时,在常压下吹氮气增氮工艺(吹氮流量、吹氮时间及钢液温度)对AISI410不锈钢氮含量的影响,建立了AISI410不锈钢氮溶解度热力学计算模型。结果表明:钢中氮含量随着吹氮时间、氮气流量的增加而增大;常压下吹氮10 min,钢液含氮量可达到0.05%;随着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。应用热力学模型进行了分析,不同吹氮条件下氮溶解度实测值与热力学模型计算值较吻合。为LF炉精炼含氮不锈钢控制氮含量提供了理论依据。     

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。     

底吹氮气冶炼高氮不锈钢的应用研究

根据对高氮不锈钢冶炼设备和工艺、氮气在高温高压下溶入钢液中的方式和特点,以及底吹增氮的优势的分析,在实验室通过300 g钢水底吹异型坩埚在0.5～1.5 MPa,氮气底吹流量0.14～0.24 m~3/h,1820～1910 K下对高氮不锈钢Cr18Mn18N(/%:0.17C、18.00Cr、18.09Mn、0.25Si、0.010S、0.020P、1.07N)进行增氮试验。结果表明,在1.5 MPa、1890 K,0.15 m~3/h底吹氮气流量下,当底吹时间20～30 min氮含量趋于饱和,可快速冶炼出氮含量≥1.0%高氮不锈钢,具有良好的工艺效果。     

260t复吹转炉底吹氮氩切换对终点氮含量的影响

在260 t顶底复吹转炉上对吹氧过程中的底吹模式进行了氮氩切换试验研究,并根据钢液脱氮和吸氮理论对试验结果进行了说明。试验结果表明,吹氧70%以内进行底吹氮氩切换对终点钢水氮含量没有影响;吹氧85%时进行底吹氮氩切换,氮气流量不大于16 m3/min时,对终点钢水氮含量影响不大;当氮气流量大于20 m3/min时,终点钢水氮含量增幅较大,超过50%;氮氩切换时间点及氮气流量应根据钢种而定。     

济钢120 t钢包造渣工艺的优化

为降低生产成本,将一些钢种经过LF精炼的钢水改为由CAS直上铸机.针对只经CAS工艺处理的钢水容易引起连铸机的非稳态浇注的问题,分析出其产生的主要原因为钢水中析出物的堵塞和低温事故,通过在出钢过程采用渣洗工艺,向钢包加入改质剂,控制吹氩时间(不含出钢吹氩)为10～15 min,底吹氩气流量为100～200 NL/min,保证有5 min的软吹时间,使钢水的可浇性大大提高,取得了良好的冶金效果.     

低铁水比下钢水中氮的控制

 湖南华菱涟源钢铁公司在降低铁水比的过程中，为控制氮含量，通过转炉加发热剂进行补热，优化氧枪枪位，减少转炉补吹、过吹、控制终点碳质量分数为0.03%～0.06%，终点温度不低于1 580 ℃；优化转炉出钢过程钢包底吹流量，采用非镇静出钢； LF炉首次送电1档电流起弧时间1min以上，钢包底吹流量小于320L/min、优化LF处理过程中钢包底吹流量，最终控制铁水比在72%以下，控制转炉氩站钢水w(［N］)≤0.0035%，LF增氮量w(［N］)≤0.0020%，中间包钢水w(［N］)≤0.0060%的比例由83.9%提高到99.8%，满足控氮钢种对氮的控制要求。     

85 t VOD精炼超纯铁素体不锈钢的脱氮工艺及效果

分析了85 t VOD精炼时相关工艺参数对超纯铁素体不锈钢00Cr18Mo2和00Cr17Mo终点氮含量的影响。结果表明,随初始碳含量增加,初始氮含量降低,钢水温度提高,适当增加脱氮时间,VOD钢水终点氮含量降低;当控制钢水初始碳含量0.4%～0.9%、处理温度≥1 590℃、真空度≤70 Pa、脱氮时间15～20 min、吹氩搅拌强度8～15 L/(min·t)、初始氮含量≤0.017 0%,VOD终点钢水氮含量为0.006 4%～0.009 5%。     

30 t VOD精炼含氮不锈钢底吹氮气合金化的生产实践

依据30 t VOD生产数据,在初始[C]0.50%~0.60%,初始[Si]0.12%~0.20%,初始钢水温度1 640~1 650℃,氩和氮气压分别为0.8×10⁶~1.0×10⁶ Pa和1.5×10⁶~1.6×10⁶Pa的条件下,对比底吹氩气和底吹氮气两种工艺在入VOD初始、吹氧脱碳以及还原脱气后的不锈钢（0.04%~0.06%N）中氮含量。结果表明,VOD底吹氮气精炼后Cr13型和Cr17型两类不锈钢的钢液氮含量为260×10^-6和300×10^-6,其氮合金化效果显著;常压下氮气搅拌Cr13型和Cr17型不锈钢钢液的平均增氮速率为40×10^-6/min和45×10^-6/min;钢液温度升高,增氮速率增加,通过降低VOD精炼不锈钢的钢液氧含量,能够提高底吹氮气的氮合金化效果。     

氮对316LN奥氏体不锈钢力学性能和耐蚀性的影响

试验用316LN钢(/%:0.015C、0.65Si、0.90Mn、17.3Cr、12.8 Ni、2.6Mo、0.018~0.200N)由50 kg真空感应炉冶炼,破真空后加入氮化铬铁,铸锭锻成Φ20 mm棒材和热轧成4 mm板材,并分别经1 100℃30 min和10min水淬固溶处理。研究结果表明,316LN不锈钢每增加0.010%的氮,抗拉强度提高9 MPa,屈服强度提高7 MPa;伸长率降低0.55%,氮含量对断面收缩率没有影响,约保持在72.5%;氮强烈提高316LN不锈钢的耐点腐蚀性能,每增加0.010%的氮,其点蚀击穿电位提高7 mV;添加适宜的氮(0.079%N),可以改善316LN不锈钢的耐晶间腐蚀性能,过高的氮含量(超过0.120%N)对晶间腐蚀性能有害。     

喂钙量与软吹氯对316L不锈钢中夹杂物的影响

采用20 t电弧炉-AOD-LF-铸锭的生产工艺制备316L不锈钢,并通过LF钙处理与底吹氩的方法降低钢中夹杂物含量。其中喂钙量通过经验参数与热力学计算相结合的方法确定。运用金相显微镜及扫描电子显微镜分析了LF钙处理比例系数（实际喂Ca量/理论喂Ca量）1.65和2.95及喂Ca后软吹时间对钢锭中非金属夹杂物组成、分布及尺寸的影响。结果表明,316L不锈钢钙处理比例系数约为2.95,钙处理后钢液中夹杂物主要为铝酸钙类化合物和硅酸盐类化合物;延长软吹时间对于大尺寸夹杂物的去除效果显著;在0～25 min,随着软吹时间的延长,钢锭中夹杂物的数量减少,平均尺寸减小,最优的软吹时间为20 min。     

Principle and Practice on High Nitrogen Steel Melting by Blowing Ammonia Gas

 Abstract: During the HNS melting process, the absorption reaction of Nitrogen in the liquid steel by blowing NH3 and N2 was investigated respectively. In order to obtain higher content of nitrogen in steel, the liquid steel should be deoxidized and desulfurized because the [O] and [S] as surface activity element is not favorable to absorb nitrogen in melting process. Based on the metallurgical thermodynamics, the coupling reaction of NH3 with [O] can improve the generation of activity nitrogen atom in liquid steel. Nitrogen atom is easier to be absorbed than nitrogen molecule. At the same time, blowing ammonia gas can remove the oxygen from liquid steel and decreased the inclusion in the steel. Experiments of HNS melting in ten-kilogram inductive furnace indicated that, for liquid steel with same content of alloys and blowing the same mole of nitrogen , the absorption effect of nitrogen by blowing NH3 increase 18~75% than that of blowing N2.The technical process of melting HNS by blowing NH3 under normal pressure is feasible in industry production.h     

Principle and Practice of High Nitrogen Steel Melting by Blowing Ammonia Gas

During the high nitrogen steel (HNS) melting process, the absorption reaction of nitrogen in the liquid steel by blowing NH_3 and N_2 was investigated respectively. In order to obtain higher content of nitrogen in steel, the liquid steel should be deoxidized and desulfurized because the oxygen and sulfur as surface activity element are not fa-vorable to the absorption of nitrogen in melting process. Based on the metallurgical thermodynamics, the coupling re-action of NH_3 with oxygen can improve the generation of activity nitrogen atom in liquid steel. Nitrogen atom is easi-er to be absorbed than nitrogen molecule. At the same time, blowing ammonia gas can remove the oxygen from liquid steel and decrease the inclusion in the steel. Experiments of HNS melting were carried out in a 10 kg induction fur-nace, and the results indicated that for liquid steel containing the same content of alloys and blowing the same mole of nitrogen, the absorption effect of nitrogen by blowing NH_3 is obviously higher than that of blowing N_2. The techni-cal process of melting HNS by blowing NH_3 under normal pressure is feasible in industrial production.     

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%。     

45 t AOD精炼高氮奥氏体不锈钢10Cr21Mn16NiN的工艺实践

冶炼高氮不锈钢10Cr21Mnl6NiN (/%:0.03~0.13C,0.30~0.60Si,15.0~17.0Mn, ≤0.045P, ≤0.030S,21.0~22.0Cr,1.0~1.8Ni,0.40~0.65N) EAF粗炼钢水主要成分为2.20%C,21.32%Cr。AOD精炼时,采用顶吹和底侧吹氧氮进行脱碳,加入锰铁和镍铁,并加入石灰脱硫,用硅铁还原后再用铝和硅钙粉进行深脱氧;使用金属锰进行锰合金化后钢中Mn含量达16%;在钢水量为45.2~46.0 t时,AOD出钢时钢中氮含量为0.49%~0.54%,在出钢过程加入1.34~1.67 t氮化锰后钢中氮含量为0.64%~0.65%,氮的收得率可达42.1%~50.2%。