AOD炉用氮气进行氮合金化工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种ＡＯＤ炉用氮气进行氮合金化工艺，该工艺包括下列两个步骤：（１）氮气在不锈钢中的溶解过程，即在整个冶炼过程吹Ａｒ气前一直往ＡＯＤ炉中吹入Ｎ↓［２］气进行冶炼，使Ｎ↓［２］气在不锈钢中达到饱和；（２）一部分氮原子的脱除过程，即应用氩气气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，使钢中溶解的氮含量达到钢种要求的范围之内，也就是根据钢种不同在出钢前往ＡＯＤ炉中吹入不同时间的Ａｒ气。本发明专利技术应用氮气在不锈钢中溶解与脱除理论，调节Ｎ↓［２］、Ａｒ气吹入量，生产含氮不锈钢，代替原氮化合金增氮的工艺，实现了ＡＯＤ炉简便、灵活的控制氮含量工艺，降低了含氮不锈钢的生产成本，并且其工艺移植性强。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及AOD炉冶炼含氮不锈钢过程中的氮合金化工艺。本专利技术采用的解决方案是一种AOD炉用氮气进行氮合金化工艺，其特征在于该工艺包括下列两个步骤(1)氮气在不锈钢中的溶解过程，即在整个冶炼过程吹Ar气前一直往AOD炉中吹入N2气进行冶炼，使N2气在不锈钢中达到饱和；(2)一部分氮原子的脱除过程，即应用氩气气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，使钢中溶解的氮含量达到钢种要求的范围之内，也就是根据钢种不同在出钢前往AOD炉中吹入不同时间的Ar气，吹Ar气的时间由下述方法确定根据不锈钢中氮溶解度公式logB＝-188/T-1.25-∑ejN+1/2logPN2和不锈钢吹氩脱除氮含量公式VAr＝8×f×kN2×PN2×(1/-1/B)式中T----K氏温度；ejN----溶解在不锈钢中的j元素对氮活度的作用系数；----溶解在不锈钢中的j元素百分含量，单位％f----修正系数，实际取1.1～1.3；VAr---吨钢消耗氩气量，单位m3/t；kN----氮的脱除反应平衡常数；PN2---氮在大气中的分压；----最终产品的氮含量；B----氮在该钢种中一定温度下的溶解度值；计算出一定含氮量的含氮不锈钢冶炼中需吹入的Ar气量，再根据AOD炉实际精炼Ar气流量，算出吹Ar时间。AOD炉冶炼含氮不锈钢总的冶炼工艺如下(1)氧化期用N2、O2气吹炼。氧化期调整钢中Cr、Mn、Ni成分，成分达到控制值范围。(2)氧化期后纯吹气搅拌按≥5分钟控制。(3)予还原时间≥6分钟。(4)予还原后冶炼1～3分钟后出钢。控制钢中氮含量实际上是要控制冶炼过程中N2、Ar气吹入量。氧化期后根据计算的吹Ar时间，使实际冶炼中出钢前的吹Ar时间(实际吹Ar量与计算吹Ar量一至)与其相同，在预计的时间把N2切换Ar进行冶炼，如40吨AOD冶炼0Cr19Ni9N时，计算吹Ar流量1000m3/h，吹Ar时间3～5分钟，可以控制钢中氮含量为1000～1300pmm，那么实际冶炼中由上面总的冶炼过程描述推得，N2、Ar气切换时间在予还原进行5分钟后(实际予还原时间按6分钟控制的情况下)，实际冶炼中吹Ar流量是1000m3/h，时间是3～4分钟(予还原期吹1分钟，出钢前吹3分钟)。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点 1、由于本专利技术是根据N2在不锈钢中溶解、脱除的原理，用N2气代替氮化合金进行含氮不锈钢冶炼过程中的氮合金化，而N2气的价格与这些氮化合金的价格相比低很多，所以本专利技术可以显著地降低含氮不锈钢的生产成本。2、用N2气进行氮合金化工艺要求简单且容易控制钢中氮含量。(2)计算吹Ar时间控制钢中氮含量为0.12％，吹Ar流量为1000m3/h时的吹Ar时间计算如下VAr＝8×f×kN2×PN2×(1/-1/B) (logkN＝-634/T-1.06)＝8×1.1×0.04×(1/0.12-1/0.2844)＝1.70m3/t40吨AOD炉出钢量是39吨，出钢前吹Ar流量是1000m3/h，所以出钢前吹Ar时间计算如下所以出钢前吹Ar时间＝1.70×39÷(1000÷60)＝3.98分钟即要达到钢中氮含量为0.12％，出钢前吹Ar流量是1000m3/h时的吹Ar时间为3.98分钟。用40吨AOD炉冶炼钢种为1Cr17Mn6Ni5N的含氮不锈钢的氮合金化工艺是(1)氮气在不锈钢中的溶解过程，即吹Ar气前一直往AOD炉中吹入N2气进行冶炼，使N2气在不锈钢中达到饱和；(2)一部分氮原子的脱除过程，使钢中的氮含量为0.12％，即在出钢前往AOD炉中吹4分钟Ar气。用40吨AOD炉冶炼钢种为1Cr17Mn6Ni5N的含氮不锈钢的总的冶炼过程如下炉号YCD05321；钢种1Cr17Mn6Ni5N；40吨AOD；C#30次。时间 操作内容1731 兑钢，测温1473℃。1735 O2∶N2＝0∶800m3/h，1742 O2∶N2＝1500∶500m3/h，加HFeCr800公斤，JFeMn200公斤。1819 MgO粉200公斤，CaO600公斤，Ni250公斤。测温1683℃。1820 O2∶N2＝800∶1200m3/h。1831 加Fe-Mn1200公斤。O2∶N2＝600∶1200m3/h。1841 测温1660℃1842 加J-Mn1000公斤，中-Mn500公斤，加FeSi(75％)400公斤，CaO350公斤，Al一条。纯吹N21500m3/h，测温1666℃。O2∶N2＝1010∶1000m3/h，测温1690℃。1849 纯吹N2970m3/h1852 扒渣95％。加CaO650公斤。1900 纯吹N21024m3/h。1901 测温1655℃1902 纯吹Ar894m3/h(吹4)。1906 出钢，包中温度1618℃。YCD05321冶炼过程成分％ 实施例二用18吨AOD炉冶炼钢种为00Cr22Ni5Mo3N的含氮不锈钢。首先根据不锈钢中氮溶解度公式logB＝-188/T-1.25-∑ejN+1/2logPN2和不锈钢吹氩脱除氮含量公式VAr＝8×f×kN2×PN2×(1/-1/B)计算出冶炼中需吹入的Ar气量，再根据18吨AOD炉实际冶炼中吹Ar气的流量，得出吹Ar时间，计算方法同实施例一。本实施例在出钢前的吹Ar时间为5分钟。用18吨AOD炉冶炼钢种为00Cr22Ni5Mo3N的含氮不锈钢的氮合金化工艺是(1)氮气在不锈钢中的溶解过程，即吹Ar气前一直往AOD炉中吹入N2气进行冶炼，使N2气在不锈钢中达到饱和；(2)一部分氮原子的脱除过程，使钢中的氮含量为0.158％，即在出钢前往AOD炉中吹5分钟Ar气。用18吨AOD炉冶炼钢种为00Cr22Ni5Mo3N的含氮不锈钢的总的冶炼过程如下炉号YD93002；钢种00Cr22Ni5Mo3N；18吨AOD；B#15次。时间操作内容1201 兑钢，O2∶N2＝0∶400，测温1548℃，未扒渣。1206 O2∶N2＝725∶244，加HFeCr300公斤，Fe-Mo50公斤，HFeMn260公斤。1248 测温1698℃。1250 O2∶N2＝401∶598。1315 测温1742℃。1317 O2∶N2＝219∶601。1332 纯吹N2601m3/h。1335 测温1740℃，纯吹N2601m3/h 6分钟，测温1704℃还原，加FeSi(75％)320公斤，CaO300公斤、AL25公斤。1347 回炉，纯吹N2485m3/h。1351 停吹，测温1660℃，扒渣90％，加CaO300公斤、CaF230公斤，分析试样。1358 纯吹Ar490m3/h(吹2‘30“)。1401 测温1609℃，加微碳Fe-Cr100公斤。1411 纯吹Ar476m3/h(吹2‘30“)。出钢，包中温度1586℃。(总吹Ar5)YD93002冶炼过程成分％ 实施例三用18吨AOD炉冶炼钢种为0Cr19Ni9N的含氮不锈钢。首先根据不锈钢中氮溶解度公式logB＝-188/T-1.25-∑ejN+1/2logPN2和不锈钢吹氩脱除氮含量公式VAr＝8×f×kN2×PN2本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ＡＯＤ炉用氮气进行氮合金化工艺，其特征在于：该工艺包括下列两个步骤：（１）氮气在不锈钢中的溶解过程，即在整个冶炼过程吹Ａｒ气前一直往ＡＯＤ炉中吹入Ｎ↓［２］气进行冶炼，使Ｎ↓［２］气在不锈钢中达到饱和；（２）一部分氮原子的脱除过程，即应用氩气气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，使钢中溶解的氮含量达到钢种要求的范围之内，也就是根据钢种不同在出钢前往ＡＯＤ炉中吹入不同时间的Ａｒ气，吹Ａｒ气的时间由上述方法确定：根据不锈钢中氮溶解度公式ｌｏｇ［％Ｎ］↓［Ｂ］＝－１８８／Ｔ－１．２５－∑ｅ↑［ｊ］↓［Ｎ］［％ｊ］＋１／２ｌｏｇＰ↓［Ｎ２］和不锈钢吹氩脱除氮含量公式Ｖ↓［Ａｒ］＝８×ｆ×ｋ↓［Ｎ］↑［２］×Ｐ↓［Ｎ２］×（１／［％Ｎ］－１／［％Ｎ］↓［Ｂ］）式中Ｔ－－－－Ｋ氏温度；ｅ↑［ｊ］↓［Ｎ］－－－－溶解在 不锈钢中的ｊ元素对氮活度的作用系数；［％ｊ］－－－－溶解在不锈钢中的ｊ元素百分含量，单位％ｆ－－－－修正系数，实际取１．１～１．３；Ｖ↓［Ａｒ］－－－吨钢消耗氩气量，单位ｍ↑［３］／ｔ；ｋ↓［Ｎ］－－－－氮的脱除反应平衡常数 ；Ｐ↓［Ｎ２］－－－氮在大气中的分压；［％Ｎ］－－－－最终产品的氮含量；［％Ｎ］↓［Ｂ］－－－－氮在该钢种中一定温度下的溶解度值；计算出一定含氮量的含氮不锈钢冶炼中需吹入的Ａｒ气量，再根据ＡＯＤ炉实际精炼Ａｒ气流量，算出吹Ａ ｒ时间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘承志，王立新，李志斌，翟瑞银，薄世明，
申请(专利权)人：太原钢铁集团有限公司，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]