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。     

高氮奥氏体不锈钢熔焊时电弧空间及熔池的氮行为

 高氮奥氏体不锈钢是利用氮代替镍进行合金化的一种合金结构钢,氮的固溶存在是材料具备优良性能的前提。焊接是高氮奥氏体不锈钢工程应用需要解决的首要问题之一,氮是影响其焊接性的主要因素,为了获得与母材性能匹配的焊接接头,必须理解熔焊过程中的氮行为。对熔焊时电弧区、熔池区的氮行为进行了分析,以实现焊缝固溶氮含量的有效控制。     

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。     

高氮奥氏体不锈钢熔焊时电弧空间及熔池的氦行为

高氮奥氏体不锈钢是利用氮代替镍进行合金化的一种合金结构钢，氮的固溶存在是材料具备优良性能的前提。焊接是高氮奥氏体不锈钢工程应用需要解决的首要问题之一，氮是影响其焊接性的主要因素，为了获得与母材性能匹配的焊接接头，必须理解熔焊过程中的氮行为。对熔焊时电弧区、熔池区的氮行为进行了分析，以实现焊缝固溶氮含量的有效控制。     

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。     

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。     

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。     

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。     

直读光谱仪分析钢中氮

1前言钢中的氮是有害元素,在母材中残留较高量氮时,将导致钢的宏观组织疏松,甚至形成气泡;含量高时,钢的韧性下降,硬度和脆性增加;也是促使焊缝产生气孔的主要原因之一,使焊缝的塑性和韧性下降。在日常检验时,用氧氮氢分析仪测定钢中氮非常费时,     

钙基中性渣及氧化性渣覆盖时氮在钢液和气相间的传质

研究了１６００℃渣层覆盖条件下气相中不同氮分压时，钢液中氮含量的变化，结果表明，钙基中性渣及氧化性渣可作为绝缘层有效地防止氮在钢液和气相间的传质。     

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.     

Influence of nitrogen addition on the microstructure and mechanical properties of duplex stainless steel weld metals

Duplex stainless steels find extensive applications in off‐shore, paper/pulp, refineries and petrochemical industries owing to their excellent combination of properties. Because of the thermal cycle experienced during the manufacturing/processing operations like welding, the weldment developed in this material is generally inferior in properties (mechanical and corrosion) when compared to the base material. The problem is more severe when the welding is done in the autogenous condition. The current work correlates the microstructure and property of UNS 31803 duplex stainless steel (material no. 1.4462) welded by autogenous GTA process with and without nitrogen in the shielding gas. It has been found that the nitrogen addition to the weld metal through the shielding gas mixture not only helps in achieving the proper phase balance but also improves the impact toughness of the resultant weld metal.     

增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物

为了进一步完善增氮析氮法生成气泡去除钢液中显微非金属夹杂物技术,研究了真空处理时间、充氮压力、气体类型等因素对钢中全氧和显微非金属夹杂物的影响.结果表明:减压处理过程中,钢液中非金属夹杂物可为过饱和气体氮气形成气泡提供非均相形核核心;增氮析氮法可有效地降低钢中全氧,去除钢中显微非金属夹杂物;真空处理时间越长,钢中全氧和显微非金属夹杂物数量越低,当真空处理时间为30 min时钢中全氧去除率达到了81.6%,而且全氧质量分数最低达到7×10-6.      

高级别管线钢氮质量分数控制的研究与实践

通过对首钢京唐公司300t炼钢转炉→LF精炼→RH精炼→CC连铸各工序氮质量分数控制的研究,探讨影响钢中氮质量分数的因素和控制措施,结合生产实践,提出强化转炉冶炼操作、LF埋弧造渣、保证RH真空度和连铸全保护浇铸等工艺优化措施,尤其是控制LF精炼增氮和发挥RH精炼脱氮功能,改进后LF精炼增氮量小于0.001 0%;RH精炼可将氮质量分数脱至0.0030%,连铸增氮量平均为0.000 14%,首钢京唐管线钢成品氮质量分数平均为0.0031%,达到先进企业的水平。     

X80管线钢生产过程氮的控制实践

介绍了管线钢中氮的危害,结合管线钢化学成分和生产工艺,分析氮的来源、溶解和扩散机理,基于转炉冶炼、LF炉精炼、RH炉精炼、连铸等生产工艺特性,对不同工序钢水中氮的数据进行采集和分析,系统研究提高转炉吹炼命中率、改善造渣制度、强化出钢管理、全程底吹Ar控制,LF微正压操作,RH真空处理,连铸保护浇注等措施对降氮和控氮的影响,指出连铸坯氮含量偏高的主要原因。为管线钢冶炼的降氮和控氮,强化重点工艺环节的控制,优化改进控制工艺,提供了科学依据,形成了一套全工序控制钢水氮的措施,确保高级管线钢中氮质量分数控制在0.0045%以下。     

Source and Control of Nitrogen for X70 Pipeline Steel

The effects of some key factors on nitrogen absorption during the smelting process of X70 pipeline steel were studied,and the source of nitrogen pick-up was analyzed to find the bottleneck for nitrogen control.A series of measures were put forward to decrease the nitrogen pick-up.The results indicated that an exponential relationship existed between the nitrogen absorption index and the free oxygen in molten steel.Nitrogen absorption index could decrease below 0.3when free oxygen in molten steel was above 100×10~(-6) after tapping.For low sulfur killed steel,the nitrogen absorption ratio and sulfur content satisfied a linear relationship with a slope of-0.007.Low free-oxygen and sulfur were beneficial to the deep desulfurization during vacuum treatment.The contradiction of high desulfurization ratio and low nitrogen pick-up during LF process could be resolved by skimming oxidizing slag after tapping and making new high basicity top slag.After optimization,the average content of nitrogen in final product decreased from 46×10(-6)to 35×10(-6).     

Mechanism governing nitrogen absorption by steel weld metal during laser welding

The existence of monatomic nitrogen in the plasma just over the keyhole during CO₂ laser welding was confirmed by the monochromatic image of a specific spectrum line emitted by monatomic nitrogen. The smaller reaction area of the molten pool with monatomic nitrogen is considered to lead to less nitrogen absorption during CO₂ laser welding than that during arc welding. The effect of the penetration mode shows that the nitrogen absorption during CO₂ laser welding mainly occurs on the upper surface of the molten pool. The nitrogen content in a reduced-pressure nitrogen atmosphere during CO₂ laser welding is in good agreement with that obtained during yttrium aluminum garnet (YAG) laser welding within the range of low nitrogen (partial) pressures. This result supports the supposition that the different behaviors of nitrogen absorption between CO₂ laser welding and YAG laser welding can be reasonably attributed to the lesser amount of monatomic nitrogen during YAG laser welding.     

升温模式对高氮不锈钢粒样中氮元素测定的影响

粒状样品是炉前实验室测定氮含量的常用样品形态,但用于测定高氮不锈钢过程中经常出现鼓泡状熔体现象,严重影响氮含量分析准确性。实验对氧氮分析仪测定粒状高氮不锈钢样品中氮含量的影响因素进行了探讨,分析了影响样品脉冲熔融状况和高含量氮元素测定结果准确性的相关因素,认为待分析样品形态、样品中气体元素总量和成分特殊性是主要的内在影响因素,而脉冲熔融升温速度的快慢是外在影响因素。在原因分析的基础上,对脉冲炉升温程序进行试验,提出了适用于高氮不锈钢粒状样品中氮含量测定的阶梯升温模式:用时25s,脉冲炉功率由1452W升至2176W,然后快速升温,5s内功率由2176W升至4500W。将确定的阶梯升温模式用于耐热不锈钢、双相不锈钢及高强度无磁不锈钢中氮含量的测定,与常规方法的屑状样品测定结果比较,差值小于国家标准方法的重复性限r。