一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法技术

本发明专利技术属于模铸钢技术领域，具体是一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法

【技术实现步骤摘要】
一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法


[0001]本专利技术属于模铸钢
，具体是一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法
。

技术介绍

[0002]随着风电行业的快速发展，大兆瓦齿轮箱对低合金钢渗碳齿轮钢的本质晶粒度要求越来越高，由原来晶粒度5级以上提到现在的6级以上，现在控制本质晶粒度的主要手段是利用钢中的
Al/N
比控制晶粒在锻造及锻后热处理过程中，晶粒动态再结晶，从而通过钉扎作用抑制晶粒度的长大
。
现在很多钢锭或锻件采购标准对氮含量要求大于
70ppm
以上，
Al
含量范围在
0.02%
‑
0.04%
之间
,
铝氮比（
Al/N
）
=2
‑
4。
但现在常规冶炼方法
VD
后的氮含量一般在
50ppm
以下，远远达不到客户的需求，所以必须在
VD
后对钢液进行增氮处理
。
现在主要的增氮是在
VD
钢液中加入增氮剂，一种是利用氮气在
VD
破空过程及破空后吹入氮气，另一种是添加淡化合金（氮化锰
、
氮化铬）
。
第一种增氮方式比较廉价，但容易造成钢液面裸漏，造成钢液二次氧化导致钢液纯净度变差，夹杂物增多；另一种成本较高，且氮化合金分解的氮含量可能与
Al
结合较差，大部分还是与/>Mn
和
Cr
反应，达不到预期效果
。

技术实现思路

[0003]本专利技术为了实现钢中增氮，提供一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法
。
[0004]本专利技术采取以下技术方案：一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，包括：
S1
：废钢通过电炉熔炼成钢水，然后钢水经过钢包精炼，再经
VD
炉真空脱气，然后下注法浇铸钢锭；
S2
：在钢包水口与中注管之间的空隙处设置氩气保护装置；
S3
：将合格钢水通过钢包水口进入中注管；
S4
：将氩气和氮气混合，利用氩气保护装置吹入钢水中；
S5
：增氮后的钢水进入到钢锭模，完成钢锭浇铸
。
[0005]在一些实施例中，步骤
S2
中，氩气保护装置包括套在钢包水口与中注管之间的空隙处外侧的环形注气管，环形注气管上均匀设置多个注气口，环形注气管的一端为进气口
I
，另一端为进气口
II。
[0006]在一些实施例中，步骤
S4
包括：
S41
：根据所要得到的钢种的铝含量计算氮气含量；
S42
：根据所需要的氮气含量计算出相应钢水的重量
M1；
S43
：根据
S42
的计算结果，注入的氩气和氮气的混合气体
。
[0007]在一些实施例中，步骤
S41
中，铝和氮含量比例为3：
1。
[0008]在一些实施例中，步骤
S42
中
M1通过以下公式计算，
式中：
N
ꢀ‑
钢中总氮含量
%
；
M1‑
吸氮的钢水重量
Kg
；
Mn%
‑
Mn
元素的质量
%
含量；
f
Mn
‑
Mn
元素的吸收系数；
Cr%
‑
Cr
元素的质量
%
含量；
f
Cr
‑
Cr
元素的吸收系数；
M
‑
总钢水质量
Kg
；
N0=N
Vd
+N
过程
N
Vd
是真空脱气后钢水中的氮含量，
N
过程
是浇铸过程空气进入增加的氮含量
。
[0009]在一些实施例中，步骤
S42
中，
Mn
元素的质量
%
含量和
Cr
元素的质量
%
含量为所要浇铸的钢种含有
Mn
和
Cr
质量
%
含量
+0.1%。
[0010]在一些实施例中，所述步骤
S43
包括：先注入氩气一段时间，利用压力保护钢水不与氧气发生化学反应；注入氮气，注入氮气的量为
S41
计算的氮气含量；注入氩气直至所有钢水进入中注管
。
[0011]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
1.
本专利技术采用氮气和氩气混合即起到增氮的作用也起到氩气保护的作用，可以减少氩气和氮化合金的用量，较原来的增氮方式至少减少
10%
‑
20%
左右
。
（氩气价格每平方米
0.63
元，氮气在
0.17
元
。
[0012]2.
本专利技术在钢包与中注管之间注入氮气和氩气，解决了现有利用氮气在
VD
破空过程及破空后吹入氮气产生的钢液面裸漏，造成钢液二次氧化导致钢液纯净度变差，夹杂物增多的问题
。
附图说明
[0013]图1为氩气保护装置结构示意图；图2为氩气保护装置安装位置示意图；图3为实施例中各阶段氮含量测试图；图4为本专利技术的流程图；图中1‑
环形注气管，2‑
注气口，3‑
进气口
I
，4‑
进气口
II
，5‑
钢包，6‑
中注管
。
具体实施方式
[0014]为使本专利技术实施例的目的
、
技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚
、
完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围
。
[0015]如图4所示，一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，包括：
S1
：废钢通过电炉熔炼成钢水，然后钢水经过钢包5精炼，再经
VD
炉真空脱气
。
[0016]S2
：在钢包5水口与中注管6之间的空隙处设置氩气保护装置
。
[0017]步骤
S2
中，如图1所示，氩气保护装置包括套在钢包水口与中注管之间的空隙处外
侧的环形注气管1，环形注气管1上均匀设置多个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，包括：
S1
：废钢通过电炉熔炼成钢水，然后钢水经过钢包（5）精炼，再经
VD
炉真空脱气；
S2
：在钢包水口与中注管（6）之间的空隙处设置氩气保护装置；
S3
：将合格钢水通过钢包水口进入中注管；
S4
：利用氩气保护装置将氩气和氮气吹入钢水中；
S5
：增氮后的钢水进入到钢锭模，完成钢锭浇铸
。2.
根据权利要求1所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤
S2
中，氩气保护装置包括套在钢包水口与中注管之间的空隙处外侧的环形注气管（1），环形注气管（1）上均匀设置多个注气口（2），环形注气管（1）的一端为进气口
I
（3），另一端为进气口
II
（4）
。3.
根据权利要求1所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤
S4
包括：
S41
：根据所要得到的钢种的铝含量计算氮气含量；
S42
：根据所需要的氮气含量计算出相应钢水的重量
M1；
S43
：根据
S41
的计算结果，注入的氩气和氮气
。4.
根据权利要求3所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤
S41
中，铝和氮含量比例为3：
1。5.
根据权利要求3所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤
S42
中
M1通过以下公式计算得到，式中：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨松，李广跃，段佳圣，何建飞，
申请(专利权)人：山西宝隆科技有限公司，
类型：发明
国别省市：