[發明專利]一種精準控制高氮不銹鋼中氮含量的方法

有效

• 申請號: 202110652316.9
• 申請日: 2021-06-11
• 公開（公告）號: CN113388709B
• 公開（公告）日: 2022-02-15
• 發明（設計）人: 李花兵;朱紅春;毛東升;姜周華;馮浩;何志禹;張樹才;賀彤
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C21C5/00
• 分類號: C21C5/00;C21C7/00;C22C33/06;C22C38/02;C22C38/22;C22C38/44;C22C38/58;B22D18/04
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 張敏

1.一種精準控制高氮不銹鋼中氮含量的方法，包括以下步驟：

(Ⅰ)將高氮不銹鋼的原料進行氮氣加壓熔煉，得到熔體；所述氮氣加壓熔煉的壓力P_冶煉根據公式(1)計算得到；

其中，P⁰為標準大氣壓，MPa；T為澆注溫度，℃；lgf_N為冶煉過程鋼液中氮元素理論活度；[％N]_充氣前為施加氮氣達到澆注壓力前鋼液的理論氮含量；

所述公式(1)中的[％N]_充氣前根據公式(2)計算得到；

其中：A是經驗系數，為0.08～0.1；C為經驗系數，0.8～1；V為氮氣加壓熔煉使用的加壓感應爐的容積，m³；v_N為氮氣充入速度，為0.3～1m³/min；[％N]_澆注前是施加氮氣達到澆注壓力前鋼液氮含量；[％N]_e是在澆注壓力下氮溶解平衡時鋼液的理論氮含量；

所述公式(2)中的[％N]_澆注前根據公式(3)計算得到；

其中：[％N]是鋼中的目標氮含量；[％N]_e是在澆注壓力下氮溶解平衡時鋼液的理論氮含量；A是經驗系數，為0.08～0.1；m為熔體總質量，kg；v為熔體的澆注速度，為15～30kg/min；

(Ⅱ)將所述步驟(Ⅰ)得到的熔體依次進行氮氣增壓和澆注，得到高氮不銹鋼；

所述步驟(Ⅰ)中高氮不銹鋼的目標組分，按質量百分比計包括：C≤0.2％，Mn 12～23％，Cr 15～24％，Si≤1％，Mo 0～4.5％，N 0.7～2％，Ni 0～4.5％和余量Fe。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(Ⅰ)中的高氮不銹鋼的原料包括工業純鐵、鉻/鉻鐵、鉬/鉬鐵、鎳、錳、工業硅、氮化鉻、石墨和電解鋁。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，所述原料的加料順序為：將工業純鐵、鉻/鉻鐵、鉬/鉬鐵和鎳加熱熔化后進行氮氣加壓，然后依次加入工業硅、錳、氮化鉻、石墨和電解鋁。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(Ⅰ)中氮氣加壓前還包括抽真空，所述抽真空后的真空度為≤10Pa。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(Ⅰ)中氮氣加壓熔煉的溫度為1450～1600℃，氮氣加壓熔煉的保溫時間為10～30min。

6.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(Ⅱ)中澆注的溫度為1450～1600℃。

7.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(Ⅱ)中氮氣增壓完成后的壓力為澆注壓力，所述澆注壓力為0.1～4MPa。

8.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟(Ⅱ)中澆注完成后的冷卻方式為依次進行的保壓冷卻和常壓冷卻至室溫。

9.如權利要求8所述的方法，其特征在于，所述保壓冷卻的時間為≥20min。