[發明專利]一種AOD冶煉不銹鋼過程中的控氮方法

有效

• 申請號: 201710995268.7
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN107955857B
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 吳廣海;曹洪波;馬富平;郭鍵;葉凡新;韓清連;姜方;白李國;王秋坤;馮文甫;郭志彬;王曉亮
• 申請（專利權）人: 邢臺鋼鐵有限責任公司
• 主分類號: C21C7/068
• 分類號: C21C7/068;C22C33/04
• 代理公司: 石家莊冀科專利商標事務所有限公司 13108
• 代理人: 李桂琴

本發明公開了一種AOD冶煉不銹鋼過程中的控氮方法，所述AOD冶煉不銹鋼過程包含脫碳階段及還原階段，所述脫碳階段，脫碳末鋼水中的氮含量為鉻、錳、鉬質量百分含量總和的1/100?1/75；所述還原階段，依據成品鋼氮含量，調整鋼水中的氮含量至目標值，增氮方法為氣體氮合金化和/或固體氮合金化，去氮方法為吹氬氣。本發明根據不同鋼種氮含量的具體要求，做到氮的一次命中；穩定冶煉周期；根據氣體氮合金化時間及固體氮的加入量，確定過程溫度的精準控制；杜絕因氮命中率較低而造成產品性能的波動。

技術領域

本發明屬于冶金技術領域，具體涉及一種AOD冶煉不銹鋼過程中的控氮方法。

背景技術

當前我國鋼鐵工業正處于產品結構調整階段，特鋼比例逐漸增大，而不銹鋼，無磁鋼，耐蝕鋼，抗蠕變、疲勞鋼，耐熱鋼等又是特鋼中的精品。隨著我國航空工業和海洋開發的快速發展，這些特殊材料的應用日益提上日程。

氮具有強烈形成并穩定奧氏體作用，降低馬氏體轉變溫度Ms及Md30，是發展無磁鋼的理想材料。

氮在腐蝕液中分解形成氨或氨離子，降低腐蝕液的酸性，進而改善鈍化效果。同時氮的存在，還有助于形成致密的氮、氧化物保護層。氮可以平衡分配復相或多項鋼中腐蝕元素存在，避免產生嚴重的選擇性腐蝕。因而是發展耐蝕鋼的理想材料，廣泛應用于海洋開發、石化領域。

氮在低溫下，可以明顯提高奧氏體組織中自由電子濃度，促進原子的短程有序排列，有利于原子之間以金屬鍵結合，提高材料的韌性；同時由于氮的存在，導致奧氏體晶格膨脹，進而提高奧氏體材料屈服強度。而且在材料的變形過程中，由于氮是降低堆垛層錯能的元素，促進材料在變形過程中產生晶體缺陷層錯、孿晶結構，變形量較大時產生一定量的馬氏體。含氮奧氏體不銹鋼是一種強韌性材料。

氮在高溫蠕變、疲勞材料的應用。主要從兩方面分析，首先在固溶體內部，由于氮的存在，滑移變形主要以平面滑移為主，在高頻低振幅范圍，由于平面滑移具有可逆性，因而在固溶體內部不易產生微裂紋。從晶界處考慮，由于氮和鉻、鉬的親和力強于碳和鉻、鉬的親和力，因而氮可以促進鉻、鉬在基體組織中的均勻分配，細化晶界碳化物顆粒，抑制金屬間相的析出，避免晶界微孔的產生；同時氮的存在，奧氏體固溶體組織中短程有序排列，使奧氏體晶粒細化，減輕晶界上位錯的聚集程度，降低晶界應力，避免晶界產生嚴重滑動而形成晶界微裂紋。由此提高了材料的抗蠕變斷裂性能。是發展航空工業的理想材料

低碳、高氮、含鎳、錳、鈷馬氏體材料的應用，使得在腐蝕環境下高強度材料得以迅速發展。由于該材料的含碳量較低，耐腐蝕性能較高；同時在使用條件下具有馬氏體組織，因而強度明顯高于含氮奧氏體不銹鋼。

氮可以有效地調節雙相鋼中奧氏體和鐵素體的比例，因而是雙相不銹鋼中不可或缺的元素。氮也是節鎳元素，形成奧氏體的能力是鎳的20-30倍，可以有效地降低材料的成本。

但是在控氮的方法上，行業內至今沒有形成統一的控氮理念。鑒于以上原因，發展含氮鋼具有及其重要的戰略意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種AOD冶煉不銹鋼過程中的控氮方法。

本發明為解決上述問題所采取技術方案如下：一種AOD冶煉不銹鋼過程中的控氮方法，所述AOD冶煉不銹鋼過程包含脫碳階段及還原階段，所述脫碳階段，脫碳末鋼水中的氮含量為鉻、錳、鉬質量百分含量總和的1/100-1/75；所述還原階段，依據成品鋼氮含量，調整鋼水中的氮含量至目標值，增氮方法為氣體氮合金化和/或固體氮合金化，去氮方法為吹氬氣。

本發明所述還原階段，鋼水中鉻+錳+鉬含量≤30%時，成品鋼氮含量≤3000ppm時，采用氣體氮合金化；成品鋼氮含量＞3000ppm時，分兩階段進行，氮含量在0-3000ppm階段，采用氣體氮合金化，氮含量超過3000ppm階段，采用固體氮合金化，合金可選用氮化鉻或氮化錳。