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。     

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%。     

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。     

高氮Fe-Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢的加压感应熔炼

采用MgO坩埚高频真空感应炉在氮气压力0.45~1.0MPa、温度1640~1700℃下,对加压感应熔炼高氮Fe-Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢进行了实验研究。结果表明,1913K、1.0MPa氮气氛中Cr12、Cr17Mn5Ni5、Cr19Mn15和Cr20Mn8不锈钢中氮的溶解度分别为0.391%、0.692%、1.120%和0.899%,氮在液态不锈钢中的溶解与Sievert定律有所偏离;氧浓度在350×10^-6内,1913K、1.0MPa氮气氛中Cr20Mn8钢液的吸氮反应仍为一级反应,其传质系数为0.023cm·s^-1;随钢中氧浓度的增加,液态钢的吸氮速率和钢液中的平衡氮含量显著降低。     

AOD炉冶炼含氮不锈钢氮合金化工艺开发

介绍了AOD炉运用氮气在不锈钢中溶解与脱除理论所开发的氮合金化工艺。在40tAOD炉上冶炼0Cr19Ni9N,0Cr19Ni9NbN,1Cr17Mn6Ni5N,00Cr18Ni5Mo3Si2（N）,00Cr22Ni5Mo3N等舍氮不锈钢钢种。不需在线分析钢中氮含量，较为准确地预测与控制钢中氮溶解度值及舍氮不锈钢成品的氮含量。     

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%。     

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。     

氮在液态Fe-Cr-Mn(Ni)系不锈钢中的溶解

对14Cr8Mn,16Cr7Mn2Mo,18Cr8Ni2Mo不锈钢中氮的溶解行为进行了实验研究.研究结果表明,1 873K,N2气压力为0.1 MPa时,14Cr8Mn,16Cr7Mn2Mo,18Cr8Ni2Mo不锈钢中氮的溶解度(质量分数)分别为0.242%、0.299%和0.226%,氮在液态不锈钢中的溶解符合Sievert定律;在对钢液没有搅拌的情况下,测定了1 873 K时氮在这三种不锈钢中的传质系数,分别为5.72×103m/min,6.13×103m/min和7.68×10.m/min;氮在不锈钢中的传质系数受表面活性元素氧、硫含量的影响.     

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。     

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。     

氮对冷变形亚稳奥氏体不锈钢1~2Crl3Mn9Ni4组织和性能的影响

在25 kg真空感应炉充氩气或大气下加氮化铬铁熔炼成不同氮含量的试验用1~2Cr13Mn9Ni4钢（/%:0.08~0.18C,0.17~0.34Si,8.11~9.27Mn,0.008~0.028P,0.007~0.032S,12.57~13.34Cr,4.05~4.65Ni,0~0.34N）。该钢经锻造、热轧成0.8 mm钢带,再进行0~45%的冷轧变形。试验研究了冷轧变形量和氮含量对该钢组织,力学性能和耐蚀性的影响。结果表明,通过降碳和加适量氮可改善Cr13Mn9Ni4钢的强度和塑性;冷变形钢在敏化状态下均有不同程度的晶间腐蚀倾向;氮有利于提高亚稳奥氏体不锈钢相组成的稳定性;氮使不含稳定化元素的亚稳奥氏体不锈钢在SO₄²-介质中易于钝化,提高了在非敏化状态下的耐腐蚀性,同时明显提高了在Cl^-介质中耐点蚀性能。     

253MA耐热不锈钢EAF-AOD-LF-板坯连铸生产工艺实践

253MA钢（/%:0.05～0.10C,1.2～2.0Si,20～22Cr,10～12Ni,0.14～0.20N,0.03～0.08Ce）是在21Cr-11Ni不锈钢的基础上,通过N合金化和添加稀土元素Ce开发的耐热奥氏体不锈钢。由于该钢种的熔点偏低,钢液的流动性差。因此,氮气合金化、稀土合金化是冶炼过程中的工艺难点。通过对稀土加入方式、过程脱氧、以及精确控N模型等研究,采用AOD全程氮气搅拌,AOD出钢前按照1.8～2.2 m3/t钢吹氩降氮,钢中[O]可降低到15×10^-6～20×10^-6,LF按13 m/t钢喂入铈线,实现了253MA不锈钢的批量生产。     

0.05C-14Mn-19Cr-0.7N高氮奥氏体不锈钢电渣锭的高温塑性

试验0.05C-14Mn-19Cr-0.7N钢经1t非真空感应炉冶炼,并重熔成电渣锭。在电渣锭中心取样,通过Gleeble 3800热模拟试验机对试验钢进行800~1250℃,应变速率0.005~10s^-1的高温拉伸试验,得出温度和应变速率对试验钢断面收缩率的影响,并观察了各温度拉伸后的组织。试验结果表明,随着温度从800℃升高至1250℃,试验钢抗拉强度从327 MPa下降到68 MPa,断面收缩率由22%升至55%;1200℃时,应变速率从0.01s^-1增加到10s^-1时,试验钢的抗拉强度从43 MPa增加至109 MPa,断面收缩率从38%提高至71%。综合实验结果,高氮奥氏体不锈钢0.05C-14Mn-19Cr-0.7N最优的变形参数为:1200~1250℃,应变速率1~10s^-1。     

70 t BOF-LF-VD-CC流程转炉钢氮含量控制的工艺实践

炼钢厂冶炼20CrMnTi,45,40Cr,GCr15钢的生产流程为70 t BOF-LF-VD-220 mm×220 mm CC工艺。由22炉20CrMnTi,40Cr和45钢中氮含量分析得出转炉出钢后钢中平均氮含量-[N]为21.70×10^-6,LF精炼后平均[N]48.95×10^-6,中间包平均[N]63.62×10^-6。通过将铁水比从85%提高到92.3%,控制转炉终点[P]≤0.008%,出钢前钢包充氩,LF精炼快速形成泡沫渣,渣层厚100~120 mm,防止钢水吸氮,连铸时采用长水口控制吹氩量等措施,6炉GCr15钢冶炼结果表明,LF精炼后[N]为51.8×10^-6~60.2×10^-6,VD后[N]29.1×10^-6~33.9×10^-6,钢材中氮含量为31.8×10^-6~40.0×10^-6,满足用户对钢材冷加工的需要。     

邢钢低碳400系铁素体不锈钢AOD控氮工艺实践

在低碳400系不锈钢中,氮能恶化晶间腐蚀、低温冲击韧性、缺口敏感性和焊接等性能。因此,在低耗、高效前提下降低其氮含量成为AOD冶炼中的重要课题。结合生产试验,通过探讨回归分析法在其吹氩脱氮工艺控制中的应用,结合脱氮的热力学计算对AOD生产实践数据的分析,由拟合方程确定的AOD冶炼410S不锈钢和低碳430不锈钢时氮氩切换点为吹氮450m³时切换氩气,410S不锈钢正常冶炼时一般吹氩量控制在1550m³,低碳430不锈钢AOD吹氩量一般控制在2050m³时可以将AOD终点氮含量控制在0.009 0%以下,并降低氩气消耗。     

氮含量对U71Mn高速钢轨力学性能的影响

重轨U71Mn钢(%:0.66～0.76C、0.15～0.35Si、1.10～1.40Mn、≤0.030P、≤0.030S)的冶金工艺流程为100 t转炉-LF(VD)-280 mm×380 mm连铸。研究了转炉至中间包各工序[N]及影响因素,氮含量对钢轨力学性能的影响。结果表明,随钢中氮含量由54×10^-6增加至94×10^-6,钢轨的断裂韧性由34.7～38.1 MPa m1/2降至28.1～31.5 MPa m^1/2。LF精炼时将增碳剂由沥青焦改为无烟煤时,钢中氮含量可控制≤64×10^-6,平均氮含量为50.9×10^-6。     

VOD底吹氮精炼高氮钢P91的工艺实践

锅炉用铁素体耐热钢P91（%:0.08～0.12C、8.0～9.5Cr、0.85～1.05Mo、0.18～0.25V、0.06～0.10Nb、0.030～0.070N）的冶炼工艺流程为20 t EBT EAF+10 t感应炉混炼-LF-VOD（吹氮）-3 t锭模铸。通过低真空（～26 000 Pa）底吹N气搅拌使脱氧剂、造渣材料充分快速与钢液反应,使[N]从（80～90）×10^-6增至（120～140）×10^-6,然后底吹氮以（9～15）×10^-6/min的增氮速率将[N]增至620×10^-6,钢材中的N含量约为500×10^-6,达到标准要求。     

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%。