專利名稱：一種高氮鋼的脫氧方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別提供一種高氮鋼脫氧方法。
背景技術(shù)：
由于高氮鋼具有優(yōu)異的機(jī)械性能和抗腐蝕性能，與之相關(guān)的研究在過去的幾十年中不斷地發(fā)展。氮一直被當(dāng)作是有害元素，直到20世紀(jì)的最后十年，美國(guó)的pickering才認(rèn)為氮是特別重要的元素。氮是空氣中大量存在的元素，來源廣泛價(jià)格低廉，將氮加入鋼中能部分取代鎳的用量從而節(jié)約了資源。然而，迄今為止高氮鋼發(fā)展證明，大規(guī)模生產(chǎn)高氮鋼時(shí)，氮的使用所節(jié)約的原料成本不足以抵消其冶煉過程中帶來的附加能耗。高氮鋼冶煉過程中的高能耗是限制高氮鋼大量生產(chǎn)應(yīng)用的因素之一，因此，高氮鋼的應(yīng)用領(lǐng)域也局限在對(duì)鋼材性能要求較高的特殊領(lǐng)域。夾雜物等級(jí)是影響高氮鋼產(chǎn)品性能的重要因素之一，與高氮鋼冶煉過程中的脫氧工藝密切相關(guān)。目前高氮鋼的冶煉主要手段是加壓電渣重熔法。隨著鋼中非金屬夾雜物的純凈鋼技術(shù)的發(fā)展，電渣重熔法已經(jīng)失去了 10年前的重要地位，昂貴的重熔電極及熔化這些電極時(shí)的高能耗使得電渣重熔工藝過程成本過高，限制了其發(fā)展。真空感應(yīng)爐由于能夠?qū)崿F(xiàn)電磁攪拌，因而具有較強(qiáng)的脫除非金屬夾雜物的能力。然而，目前很少有文獻(xiàn)報(bào)道真空感應(yīng)爐冶煉高氮鋼的脫氧工藝。根據(jù)已有的文獻(xiàn)結(jié)果來看，高氮鋼全氧量還有進(jìn)一步降低的空間，脫氧結(jié)果的穩(wěn)定性有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決高氮鋼脫氧過程中存在的問題，本發(fā)明提供了一種高氮鋼的脫氧方法，該方法能夠穩(wěn)定高效的降低高氮鋼中的全氧量和夾雜物等級(jí)，并且不引入新的影響鋼性能的有害元素。

本發(fā)明具體提供了一種高氮鋼的脫氧方法，所述高氮鋼其成分配比為重量百分比Cr :20% 21%、Ni 6% 7%、Mn 8% 10%、Fe 余量；其特征在于首先，將純鐵、鉻、鎳以及錳加入中頻真空感應(yīng)爐中熔化并攪拌均勻，在充入氮?dú)獗Ｗo(hù)后加入氮化合金增氮，熔化并攪拌均勻，然后加入鋁進(jìn)行脫氧并持續(xù)冶煉15 25分鐘，冶煉溫度為1500 1600°C，最后將鋼液靜置2 4分鐘后帶電澆入錠模；其中，鋁的加入量為占鋼水總質(zhì)量的O. 2% O. 23%。本發(fā)明所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于所述中頻真空感應(yīng)爐中采用的坩堝其成分配比為重量百分比MgO 97. 5% 99%、SiO2 :0. 5% O. 7%、其它0. 3% 2%。本發(fā)明所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于將純鐵、鉻、鎳以及錳加入中頻真空感應(yīng)爐中熔化并攪拌均勻時(shí)，溫度控制在1500 1600°C，真空度控制在IOPa以下；在加入氮化合金增氮時(shí)，溫度控制在1500 1600°C。本發(fā)明所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于在加入氮化合金之前向感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫υ黾又罯. 06MPa O. 08MPa。
本發(fā)明所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于加入的氮化合金為氮化鉻、氮化錳之一種或兩種。本發(fā)明所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于具體步驟如下(I)在真空感應(yīng)爐中熔煉鋼水將純鐵、鉻、鎳和錳加入中頻真空感應(yīng)爐中預(yù)熱、熔化并攪拌均勻；坩堝成分為重量百分比MgO 97. 5% 99%、SiOx :0. 5% O. 7%、其它
O.3% 2% ;熔煉時(shí)真空度控制在IOPa以下，熔煉的溫度控制在1500°C 1600°C ；(2)鋼液增氮鋼液增氮的方式為氮化合金增氮，熔化并攪拌均勻，溫度控制在1500°C 1600°C;氮化合金可以為氮化鉻、氮化錳之一種或兩種；在加入氮化合金之前向感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫υ黾又罯. 06MPa O. 08MPa ；(3)用鋁作為脫氧劑進(jìn)行脫氧當(dāng)?shù)辖鹑刍⒕鶆蚧?，一次性加入占鋼水總質(zhì)量O. 2% O. 23%的鋁錠進(jìn)行脫氧；加入鋁錠后進(jìn)行15 25分鐘的持續(xù)保溫冶煉，溫度控制在1500°C 1600°C ；(4)出鋼澆注停止供電，鋼液靜置2 4分鐘，達(dá)到澆注溫度后帶電出鋼澆注錠模。 發(fā)明原理①、鋁脫氧的熱力學(xué)計(jì)算鋁脫氧反應(yīng)可以用如下的方程式來表示2 [Al]+3 [O] =Al2O3 (I)AG =-1218799+394. 13Τ (2)由于Ba1a=1，則鋁脫氧的平衡常數(shù)可以表示為
權(quán)利要求
1.一種高氮鋼的脫氧方法，所述高氮鋼其成分配比為重量百分比Cr :20% 21%、Ni 6% 7%、Mn 8% 10%、Fe 余量； 其特征在于首先，將純鐵、鉻、鎳以及錳加入中頻真空感應(yīng)爐中熔化并攪拌均勻，在充入氮?dú)獗Ｗo(hù)后加入氮化合金增氮，熔化并攪拌均勻，然后加入鋁進(jìn)行脫氧并持續(xù)冶煉15 25分鐘，冶煉溫度為1500 1600°C，最后將鋼液靜置2 4分鐘后帶電澆入錠模；其中，鋁的加入量為占鋼水總質(zhì)量的O. 2% O. 23%。
2.按照權(quán)利要求1所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于所述中頻真空感應(yīng)爐中采用的坩堝其成分配比為重量百分比MgO 97. 5% 99%,SiO2 :0. 5% O. 7%、其它0. 3% 2%。
3.按照權(quán)利要求1所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于將純鐵、鉻、鎳以及錳加入中頻真空感應(yīng)爐中熔化并攪拌均勻時(shí)，溫度控制在1500 1600°C，真空度控制在IOPa以下；在加入氮化合金增氮時(shí)，溫度控制在1500 1600°C。
4.按照權(quán)利要求1所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于在加入氮化合金之前向感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫υ黾又罯. 06MPa O. 08MPa。
5.按照權(quán)利要求1 4所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于加入的氮化合金為氮化鉻、氮化錳之一種或兩種。
6.按照權(quán)利要求1 4所述高氮鋼的脫氧方法，其特征在于具體步驟如下 (1)在真空感應(yīng)爐中熔煉鋼水將純鐵、鉻、鎳和錳加入中頻真空感應(yīng)爐中預(yù)熱、熔化并攪拌均勻；坩堝成分為重量百分比MgO 97. 5% 99%、SiO2 :0. 5% O. 7%、其它0. 3% 2% ;熔煉時(shí)真空度控制在IOPa以下，熔煉的溫度控制在1500°C 1600°C ； (2)鋼液增氮鋼液增氮的方式為氮化合金增氮，熔化并攪拌均勻，溫度控制在1500°C 1600°C;氮化合金可以為氮化鉻、氮化錳之一種或兩種；在加入氮化合金之前向感應(yīng)爐內(nèi)充入氮?dú)庵翂毫υ黾又罯. 06MPa O. 08MPa ； (3)用鋁作為脫氧劑進(jìn)行脫氧當(dāng)?shù)辖鹑刍⒕鶆蚧?，一次性加入占鋼水總質(zhì)量O. 2% O. 23%的鋁錠進(jìn)行脫氧；加入鋁錠后進(jìn)行15 25分鐘的持續(xù)保溫冶煉，溫度控制在 1500。。 1600 0C ； (4)出鋼澆注停止供電，鋼液靜置2 4分鐘，達(dá)到澆注溫度后帶電出鋼澆注錠模。
全文摘要
本發(fā)明屬于鋼鐵冶金領(lǐng)域，特別是一種高氮鋼脫氧方法。其特征在于脫氧過程在中頻真空感應(yīng)爐中進(jìn)行，適用的坩堝成分范圍為MgO97.5%～99%、SiO20.5%～0.7%、其它0.3%～2%；合金成分適用范圍Cr20%～21%、Ni6%～7%、Mn8%～10%、Fe余量。鋼液增氮的方式為氮化合金增氮，合金種類包括氮化鉻或氮化錳，增氮過程在0.06MPa～0.08MPa壓力氮?dú)獗Ｗo(hù)下進(jìn)行。脫氧劑選擇鋁，在鋁加入后必須進(jìn)行15～25分鐘的持續(xù)冶煉過程。相對(duì)于應(yīng)用含有鈣、鎂、鋇等堿土金屬的復(fù)合脫氧劑進(jìn)行脫氧的工藝來說，采用本發(fā)明進(jìn)行高氮鋼脫氧對(duì)冶煉設(shè)備無特殊要求，脫氧劑價(jià)格低廉且無需特殊制備，加入方式便捷；冶煉時(shí)間短，脫氧結(jié)果穩(wěn)定可靠，脫氧產(chǎn)物殘余量少，并且不引入新的影響鋼性能的有害元素，大大降低了冶煉成本。
文檔編號(hào)C22C33/04GK103060519SQ20131001659
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2013年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月16日
發(fā)明者孔凡亞, 耿國(guó)鋒 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院金屬研究所