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高压底吹氮法高氮钢冶金实验研究

甄亚伟  
【摘要】:铁素体基体中氮含量超过0.08wt%或奥氏体基体中氮含量超过0.4wt%的钢称为高氮钢。与常规钢种相比,高氮钢具有高强度、良好的韧性、抗均匀腐蚀、抗局部腐蚀(如点蚀,缝隙腐蚀等)的优良性能。由于常压下增氮很困难,所以国内外相继开发了一系列高压冶炼以及粉末冶金等高氮钢冶炼工艺。在改进冶炼工艺及设备的同时,通过添加合成渣和脱氧剂等来增加冶炼过程中氮气与钢液的接触面,降低钢液中氧硫元素对吸氮的阻碍作用,从而提高钢液的吸氮量。 实验发现在高压条件下,底吹氮气可在较短精炼时间内,相似工作条件下显著提高钢中氮含量。在冶炼过程中,影响钢中氮含量的最显著性因素是压力,其次是底吹氮气量,再次是吹炼时间。当温度控制在1873K,高压釜压力控制在0.5MPa和底吹流量为0.12m3/h、0.18m3/h、0.24m3/h时的得到游离氮在18Cr18Mn钢液中表观传质系数βN,分别为1.690×10-3m/min、3.201×10-3m/min、5.765×10-3m/min。表观传质系数βN随着底吹氮气量的增加而迅速增加,底吹氮气量是影响表观传质系数βN的主要因素;在压力已定的情况下,应控制熔炼时间在20~25min以内,以调节底吹流量来提高钢中氮含量。在底吹时间达到预定要求后,压力不变的条件下恒温时间控制在10min左右,可以很好的对实验进行控制并得到较理想的高氮钢样。 顶渣的成分对增氮效果影响不大;1.0MPa的高压氮气氛下,钢样中的氮的溶解度随着Al含量的增加而增加,Al可以很好的去除钢中游离氧,从而很好的促进了钢液对氮的吸收;顶渣的成分影响铝脱氧的效果,使用10CaF2-80Cao-10A12O3合成渣对脱氧有较强的促进作用。


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