一种真空感应炉冶炼中氮铁镍系合金的方法技术

本发明专利技术公开了一种真空感应炉冶炼中氮铁镍系合金的方法，包括装炉

【技术实现步骤摘要】
一种真空感应炉冶炼中氮铁镍系合金的方法


[0001]本专利技术涉及一种真空感应冶炼方法，尤其是一种真空感应炉冶炼中氮铁镍系合金的方法
。

技术介绍

[0002]近年来，氮日益成为镍
、
铬合金钢的重要合金元素，通过氮的合金化可以大幅度提高合金强度而不损害塑性和韧性
。
利用氮对合金钢进行微合金化越来越引起人们的重视
。
[0003]真空感应炉做为钢种开发最常用的冶炼设备，冶炼中氮铁镍系合金增氮过程是在一定真空条件下操作，氮分压小
、
增氮困难，氮含量难以精准控制
。
钢液中
[O]、[S]含量过高，不利于钢液的增氮
、
降低氮合金化速率，所以钢液真空增氮之前，必须对钢液进行深脱氧和脱硫
。C
做为该铁镍系合金中合金元素，加入石墨炭块做为增碳剂的同时又起到脱氧剂的作用
。
而且
C
作为真空强脱氧元素，脱氧产物以气体形式被去除
。
[0004]采用传统的转炉
、
中频炉生产条件下冶炼中氮铁镍系合金，很难得到较为纯净的合金钢，且氮含量不易控制
。
通过本专利技术采用真空感应炉冶炼中氮铁镍系合金，真空度＜
1.0Pa
时熔化期和精炼期中可脱除
80
‑
95
％的
N
，钢中含
N
量一般在
0.0015
‑
0.0030
％，为后期合金化期准确控制
N
含量创造有利条件
。

技术实现思路

[0005]本专利技术要解决的技术问题是提供一种产品纯净度高的真空感应炉冶炼中氮铁镍系合金的方法
。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：包括装炉
、
真空加热
、
精炼脱氧和控氮出钢步骤；
[0007]所述控氮出钢步骤：精炼结束后，回填氮气做为保护性气体，回填压力为
0.05MPa
～
0.06Mpa
；然后加入氮化锰铁合金进行增氮；
[0008]所述氮化锰铁合金的加入量根据氮的收得率计算，氮的收得率根据下式
(Ⅰ)
计算：
[0009]K
＝
([P]N2
‑
0.01)*[1
‑
(N
增
/[N])2]/0.1013
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(Ⅰ)
[0010]式
(Ⅰ)
中，
K
为氮化锰合金中氮的收得率，％；
[P]N2
为渗氮压力，
0.05≤[P]N2
≤0.06MPa
；
N
增
为钢液目标增氮量，
wt
％；
[N]为钢水中氮饱和溶解度
。
[0011]进一步的，所述钢水中氮饱和溶解度
[N]采用下述式
(Ⅱ)
计算：
[0012]lg[N]＝
lg[P]N2
/2
‑
1.349
‑
∑{e
NW
[
％
W]} (Ⅱ)
[0013]式
(Ⅱ)
中：
[N]为钢水中氮饱和溶解度；
[P]N2
为渗氮压力，
0.05≤[P]N2
≤0.06MPa
；
e
WN
为钢液中各元素与氮的相互作用系数；％
W
为各元素在钢中的目标含量
。
[0014]进一步的，加入氮化锰铁合金后保持
15
～
20min
搅拌
。
[0015]进一步的，所述回填氮气
15
～
20min
后，加入氮化锰合金进行增氮
。
[0016]进一步的，所述中氮铁镍系合金的氮含量为
80
～
200ppm。
[0017]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)
本专利技术可明显提高中氮铁镍系合
0.1180.0430.011
‑
0.013
‑
0.024
‑
0.048
‑
0.120.0460.007
[0033]所述氮化锰铁合金中氮
≥5
％按重量计
。
[0034]待氮化锰铁合金完全熔化，钢液表面无气泡后，熔炼结束；控制钢液温度至浇注温度，带电匀速出钢，将钢水浇注在钢锭模或铸模中；所述浇注温度为液相线以上
60
～
70℃
，通过浇注温度的控制可提高中氮铁镍系合金钢锭的成型性，浇注过程保持真空炉内压力为
0.05MPa
～
0.06MPa
的氮气气氛，浇注完成后保压至少
1h
，待钢锭在钢锭模中完全凝固后取出钢锭
。
中氮铁镍系合金在凝固过程中会有部分氮气泡从钢液中排出，同时需要有充足的钢液随即补充，因此最好在钢锭模的顶部设置保温或发热冒口，保证冒口中的钢水作为补充钢水最后凝固
。
[0035](5)
本方法所得中氮铁镍系合金的氮含量为
80
～
200ppm
；所述中氮铁镍系合金的化学成分，见表2；
[0036]表2：化学成分
(wt
％
)
[0037]元素
CNiVMoCrMnON
范围
0.25
～
0.3538.0
～
39.00.8
～
1.21.3
～
1.60.70
～
0.900.2
～
0.5≤0.0020.009
～
0.020
[0038]表2中，成分余量为
Fe
和不可避免的杂质
。
[0039]实施例1‑9：本真空感应炉冶炼中氮铁镍系合金的方法具体如下所述
。
[0040](1)
装炉：按照目标成分设计将纯铁
、
金属铬
、
镍板
、
钼条
、
钒铁
、
以及成分需要的其它合金
、
按重量计
60
～
70
％碳块与部分主原料一同装入坩埚内，纯铁
、
金属铬
、
镍板等不易氧化挥发合金与碳块间隔装入；各实施例的目标成分见表3；
[0041]表3：各实施例的目标成分
(wt
％
)
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种真空感应炉冶炼中氮铁镍系合金的方法，其特征在于：包括装炉
、
真空加热
、
精炼脱氧和控氮出钢步骤；所述控氮出钢步骤：精炼结束后，回填氮气做为保护性气体，回填压力为
0.05MPa
～
0.06Mpa
；然后加入氮化锰铁合金进行增氮；所述氮化锰铁合金的加入量根据氮的收得率计算，氮的收得率根据下式
(Ⅰ)
计算：
K
＝
([P]
N2
‑
0.01)*[1
‑
(N
增
/[N])2]/0.1013
ꢀꢀ
(Ⅰ)
式
(Ⅰ)
中，
K
为氮化锰合金中氮的收得率，％；
[P]
N2
为渗氮压力，
0.05≤[P]
N2
≤0.06MPa
；
N
增
为目标增氮量，
wt
％；
[N]
为钢水中氮饱和溶解度
。2.
根据权利要求1所述的一种真空感应炉冶炼中氮铁镍系合金的方法，其特征在于：所述钢水中氮饱和溶解度
[N]
采用下述式
(Ⅱ)<...

【专利技术属性】
技术研发人员：王宏斌，贾建平，孙中华，王金宝，梁佳，王建忠，苏爱民，王超，柳金瑞，
申请(专利权)人：宣化钢铁集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：