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一种高氮 钢的生产工艺

阅读：493发布：2020-05-16

专利汇可以提供一种高氮钢的生产工艺专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出一种高氮钢的生产工艺，其包括如下步骤：吹氧脱碳，还原扒渣并取样分析，调整元素，造二次精炼渣，纯氮气冲氮，以及纯氩软吹调整氮。本发明利用部分高氮钢品种在进行AOD二次精炼时通入廉价的氮气进行此类钢种的合金化，取代原来的生产工艺中使用昂贵的金属氮化合金，降低生产成本；另外氮气在AOD内还可以清洁钢液，搅拌均匀钢液，减少偏析和调整钢温，避免新的夹杂物产生等，使最终的高氮钢的质量得以提升。，下面是一种高氮钢的生产工艺专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高氮钢的生产工艺，其特征在于，所述生产工艺包括如下步骤：
S1、吹氧脱碳：脱碳前中期使用氧氩混合气体，在碳降至0.2-0.3%时用氧氮混合气体，其气体比例变化依次为氧：氩≥3：1，氧：氮=1：1，氧：氮=1：3；碳脱至目标要求，温度≥1720℃后，加入还原剂，用40-50Nm3/t纯氮气充分搅拌5-6分钟；
S2、还原扒渣并取样分析：还原后扒清炉渣并取样分析结果；
S3、调整元素，将提高氮溶解度的锰、铬元素调整到设定数值；
S4、造二次精炼渣：按4：1的重量比加石灰，萤石造二次精炼渣，加铝丝和硅钙共1.5kg/t进行深度脱氧脱硫；
S5、纯氮气冲氮：在温度≤1600℃时进行冲氮操作，流量为40-50m3/t纯氮气；以及S6、纯氩软吹调整氮：冲氮结束取样分析结果，根据结果进行氮的微调，脱除钢中溶解多余的氮及驱赶钢中气态氮气；其中，
在步骤S6中，氩气用量及工艺参数依据下式：
VAr=8*kN2*PN2*(1/[%N]-1/[%N]B)
式中 kN2—氮的脱除反应系数，
      PN2—氮在大气中的分压，
      [%N]-氮在钢中的百分含量，
    [%N]B-氮在钢中的饱和溶解度。

说明书全文

一种高氮钢的生产工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及金属冶炼技术领域，特别涉及一种成本较低的高氮钢的生产工艺。

背景技术

[0002] 随着人们对含氮不锈钢的研究越来越深入，人们对于氮对不锈钢产生积极的影响有了越来越清晰的认识，高氮钢在力学及腐蚀性能方面远优于无氮钢。目前,高氮钢的研究主要集中于奥氏体钢或铁素体和马氏体钢；另外，氮对珠光体钢和双相钢等钢种均有益。氮作为钢中一种重要的合金元素有广泛的发展前景,高氮钢的研究及其应用日益受到重视。面对全球二氧化碳减排的环境规制的实行、油价的上升,汽车工业要求发动机高效化、车体轻量化以进一步提高汽车的燃烧效率,对高强度、耐热性能好的钢有强烈需求,高氮钢在汽车行业的应用具有很好的前景。为了充分发挥氮合金化能使钢的强度提高、耐腐蚀性增强的优点,各种新的高氮钢的冶炼工艺也不断被研究和开发。

[0003] 目前的一种高氮钢的生产工艺是在钢冶炼时在冶炼炉中加入价格比较昂贵的氮化铬铁，生产成本比较高。一般的生产工艺是：在钢水全熔及温度等达到取样条件时取样分析炉中氮元素含量，然后根据钢种控制目标用氮化合金(如氮化铬铁或氮化锰铁等)对氮元素进行补加调整，一般氮化合金含氮量不大于10％，回收率也因工艺和设备不同而不同。这种合金增氮的工艺存在如下三个方面的问题，一是前述合金氮品位较低，加上回收率的不稳定，致使补加量较大，影响钢温的下降，需要二次升温加热，直接影响生产成本，二是加入后会引起其它元素的大幅波动，需要对其它元素进行二次或多次调整，影响生产效率及成本，三是氮化合金本身会带入很金夹杂物，影响钢水的纯净度。

发明内容

[0004] 针对现有的高氮钢生产工艺的缺点，本发明的目的是提供一种高氮钢生产工艺，其可以降低生产成本，同时提高高氮钢的质量。

[0005] 为达到本发明的目的，本发明的一种高氮钢的生产工艺包括如下步骤：

[0006] S1、吹氧脱碳：脱碳前中期使用氧氩混合气体，后期(即碳降至0.2-0.3％时)用氧氮混合气体，其气体比例变化为氧：氩≥3：1，氧：氮＝1：1，氧：氮＝1：3；碳脱至目标要求，温度≥1720度后，加入还原剂，用40-50NM3/T纯氮气充分搅拌5-6分钟；

[0007] S2、还原扒渣并取样分析：还原后扒清炉渣并取样分析结果；

[0008] S3、调整元素，将锰，铬等提高氮溶解度的元素调整到设定数值；

[0009] S4、造二次精炼渣：加石灰，萤石(按4：1)造二次精炼渣，加铝丝和硅钙1.5KG/T进行深度脱氧脱硫；

[0010] S5、纯氮气冲氮：在温度≤1600时进行冲氮操作，流量为40-50M3/T纯氮气；

[0011] S6、纯氩软吹调整氮：冲氮结束取样分析结果，根据结果进行氮的微调，脱除钢中溶解多余的氮及驱赶钢中气态氮气。优选的，在步骤S5中，氮气用量及工艺参数依据下式：

[0012]

[0013] 式中 -元素j对N的活度作用参数；

[0014] [％j]-元素j在钢中的百分含量。

[0015] 再优选的，在步骤S6中，氩气用量及工艺参数依据下式：

[0016] VAr＝8*kN2*PN2*(1/[％N]-1/[％]B)

[0017] 式中kN2—氮的脱除反应系数，

[0018] PN2—氮在大气中的分压，

[0019] [％N]-氮在钢中的百分含量，

[0020] [％]B-氮在钢中的饱和溶解度。

[0021] 本发明高氮钢生产工艺，利用部分高氮钢品种需要进行AOD二次精炼的要求，在进行二次精炼时通入廉价的氮气进行此类钢种的合金化，取代原来的生产工艺中使用昂贵的金属氮化合金，降低生产成本；另外氮气在AOD内还可以清洁钢液，搅拌均匀钢液，减少偏析和调整钢温，避免新的夹杂物产生等，使最终的高氮钢的质量得以提升。附图说明

[0022] 通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。其中：

[0023] 图1所示为本发明的高氮钢的生产工艺的流程图。

具体实施方式

[0024] 目前市场对高氮钢产品的要求越来越高，部分高氮钢品种需经过AOD(氩氧脱碳精炼)二次精炼，由于AOD具有利用廉价的氮气进行此类钢种合金化的良好条件，进而取代部分或全部昂贵的金属氮化合金；而且在AOD内氮气还具有清洁钢液，搅拌均匀钢液，减少偏析和调整钢温的作用，并且无新的夹杂物产生等优点。

[0025] 基于此，参照图1所示的本发明的高氮钢的生产工艺的流程图，本发明的一种生产高氮钢的工艺包括如下步骤：

[0026] S1、吹氧脱碳：脱碳前中期使用氧氩混合气体，后期(即碳降至0.2-0.3％时)用氧氮混合气体，其气体比例变化为氧：氩≥3：1，氧：氮＝1：1，氧：氮＝1：3；碳脱至目标要求，温度≥1720度后，加入还原剂，用40-50NM3/T纯氮气充分搅拌5-6分钟；

[0027] S2、还原扒渣并取样分析：还原后扒清炉渣并取样分析结果；

[0028] S3、调整元素，将锰，铬等提高氮溶解度的元素调整到设定数值；

[0029] S4、造二次精炼渣：加石灰，萤石(按4：1)造二次精炼渣，加铝丝和硅钙1.5KG/T进行深度脱氧脱硫；

[0030] S5、纯氮气冲氮：在温度≤1600时进行冲氮操作，流量按40-50M3/T纯氮气，氮气用量及工艺参数依据下式：

[0031] 式中 -元素j对N的活度作用参数，

[0032] [％j]-元素j在钢中的百分含量；

[0033] S6、纯氩软吹调整氮：冲氮结束取样分析结果，根据结果进行氮的微调，脱除钢中溶解多余的氮及驱赶钢中气态氮气，氩气用量及工艺参数依据下式：

[0034] VAr＝8*kN2*PN2*(1/[％N]-1/[％]B)

[0035] 式中kN2—氮的脱除反应系数，

[0036] PN2—氮在大气中的分压，

[0037] [％N]—氮在钢中的百分含量，

[0038] [％]B—氮在钢中的饱和溶解度。

[0039] 本发明并不局限于所述的实施例，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神即公开范围内，仍可作一些修正或改变，故本发明的权利保护范围以权利要求书限定的范围为准。

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