[發(fā)明專利]利用中間包等離子加熱實(shí)現(xiàn)鋼中精準(zhǔn)增氮的方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010032661.8
• 申請(qǐng)日: 2020-01-13
• 公開（公告）號(hào): CN111218543A
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊樹峰;趙夢(mèng)靜;李京社;程乃良;郭振和;王勇;宋景欣;劉威;王存;馮捷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué);河北科技大學(xué)
• 主分類號(hào): C21C7/072
• 分類號(hào): C21C7/072;B22D1/00
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 王闖

本發(fā)明提供一種利用中間包等離子加熱實(shí)現(xiàn)鋼中精準(zhǔn)增氮的方法，涉及冶金領(lǐng)域。利用中間包等離子加熱實(shí)現(xiàn)鋼中精準(zhǔn)增氮的方法，在中間包工作過程中，中間包的等離子體加熱裝置中通入含有氮?dú)獾臍怏w作為工質(zhì)氣體對(duì)鋼水進(jìn)行增氮。本申請(qǐng)?zhí)峁┑睦弥虚g包等離子加熱實(shí)現(xiàn)鋼中精準(zhǔn)增氮的方法，能夠通過使用氮?dú)鈱?shí)現(xiàn)加熱的同時(shí)在鋼中精準(zhǔn)增氮，生產(chǎn)成本低，可操作性強(qiáng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及冶金領(lǐng)域，尤其涉及一種利用中間包等離子加熱實(shí)現(xiàn)鋼中精準(zhǔn)增氮的方法。

背景技術(shù)

以前普遍認(rèn)為，鋼中的氮含量超過一定量時(shí)，鋼材的性能會(huì)變差，所以，在冶煉過程中，氮元素的含量大都控制在5mg/kg，但研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)鋼中的氮含量達(dá)到150-200mg/kg時(shí)，鋼材的力學(xué)性能、耐磨損性能和耐腐蝕性能均得到明顯的改善。因此在冶煉過程中對(duì)氮含量的控制也顯得尤為重要。目前，對(duì)于生產(chǎn)J4、D11含氮奧氏體不銹鋼，普遍在精煉期進(jìn)行增氮控氮操作，通過加入適量的含氮合金，如氮化鉻、氮化錳、釩氮合金等對(duì)鋼中的氮進(jìn)行微調(diào)，這樣的操作存在很多弊端，比如，合金通常價(jià)格較高，氮元素的吸收率不穩(wěn)定，吸收率過低等，都會(huì)對(duì)氮含量的控制產(chǎn)生影響，達(dá)不到預(yù)期氮含量要求，同時(shí)合金加入鋼中，如果合金元素已經(jīng)達(dá)到目標(biāo)值，為了增氮加入合金會(huì)造成合金元素超出目標(biāo)值。雖然氮含量增加但也會(huì)引入合金元素，后期還需要對(duì)加入的合金元素進(jìn)行調(diào)控，污染鋼液并增加精煉成本。

有鑒于此，特提出本申請(qǐng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種利用中間包等離子加熱實(shí)現(xiàn)鋼中精準(zhǔn)增氮的方法，以解決上述問題。

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明特采用以下技術(shù)方案：

一種利用中間包等離子加熱實(shí)現(xiàn)鋼中精準(zhǔn)增氮的方法，在中間包工作過程中，中間包的等離子體加熱裝置中通入含有氮?dú)獾臍怏w作為工質(zhì)氣體對(duì)鋼水進(jìn)行增氮。

現(xiàn)有的中間包等離子體加熱裝置中的工質(zhì)氣體都是氬氣，其目的是在加熱的過程中不引入其他元素。通過將氬氣改為氮?dú)?，不僅可以保證補(bǔ)償在中間包澆注過程中的溫降，實(shí)現(xiàn)低過熱度恒溫澆注，有利于提高中間包內(nèi)鋼液溫度的均勻性，提高鑄坯的質(zhì)量，還能夠在使用中間包的過程中在鋼水中精準(zhǔn)增氮(ppm級(jí)別)，有效解決常規(guī)的增氮手段采用在精煉期間加入含氮合金所存在的增氮不易控制、容易引入不必要的雜質(zhì)元素、含氮合金成本高的問題。同時(shí)不需要再因?yàn)榧尤牒辖鹪诤笃谶M(jìn)行合金比例的調(diào)整，簡化生產(chǎn)工藝，降低成本。

通過將等離子體加熱的工質(zhì)氣體轉(zhuǎn)變?yōu)榈獨(dú)鈦韺?duì)鋼液進(jìn)行增氮，其增氮速度和增氮量都較小，因此可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)增氮。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)移至所述中間包之前，鋼水的氮含量控制為小于目標(biāo)值10-30ppm。

優(yōu)選地，轉(zhuǎn)移至所述中間包之前的鋼水的氮含量通過在鋼包精煉和/或真空循環(huán)脫氣精煉過程中加入含氮合金進(jìn)行控制。

優(yōu)選地，所述含氮合金包括氮化鉻、氮化錳、釩氮合金中的一種或多種。

為了在保證精準(zhǔn)增氮的前提下提升增氮的效率，可以采用先用合金增氮再用等離子體加熱裝置增氮相結(jié)合的方法。

優(yōu)選地，所述氮?dú)獾牧髁繛?50-220L/min。

優(yōu)選地，所述增氮的時(shí)間為10-30min。

等離子體加熱裝置增氮的量本身就比較小，需要流量達(dá)到一定值才能夠起作用；流量過大，一方面會(huì)造成氮?dú)獾睦速M(fèi)，另一方面不容易精準(zhǔn)控制增氮量，此外，過大的流量還會(huì)對(duì)加熱產(chǎn)生不良影響。

可選地，所述氮?dú)獾牧髁靠梢詾?50L/min、160L/min、170L/min、180L/min、190L/min、200L/min、210L/min、220L/min以及150-220L/min之間的任一值；所述增氮的時(shí)間可以為10min、15min、20min、25min、30min以及10-30min之間的任一值。