一种高氮钢的冶炼方法技术

本发明专利技术公开了一种高氮钢的冶炼方法。本发明专利技术提供了一种能有效提高和保证合金中Ｎ含量的高氮钢的冶炼方法，采用的技术方案包括以下步骤：（１）用电弧炉或感应炉熔炼钢水，（２）同时采用另一台电弧炉或感应炉熔炼含氮合金，将上述（１）、（２）步骤中的钢水成分的总和与钢种适配，（３）将熔炼的钢水加入到含氮合金液中，并在氮气保护下精炼，得到高氮钢。采用本发明专利技术的技术方案冶炼高氮钢，无需复杂的加压、重熔设备，总的冶炼时间大大缩短，仅为现有技术冶炼高氮钢时间的一半，操作简单，而且钢中化学成分稳定，炉与炉间钢的成分波动小，利于后续工序的加工。同时大大地减少了脱氧还原剂数量，降低了冶炼成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及钢铁冶炼
特别涉及高氮钢的冶炼方法。技术背景高氮钢由于具有优良的机械性能和抗腐蚀能力等，越来越受到重视。按照冶金学上的规 定基体为铁素体的钢其氮含量》0.08%，基体为奥氏体的钢材氮含量》0.4%为高氮钢。根据 人们长期的研究证实钢中的氮含量取决于①合金元素的含量；②冶炼温度；③含氮气体及含 氮合金的加入方式；④冶炼的方法；⑤冶炼的时间。在这几种影响因素中合金元素的含量、 冶炼温度受钢种及其它条件的限制变化不大；人们能够改变的是氮及含氮合金的加入方式、 冶炼的方法和冶炼的时间。人们从实践中认识到可以用加入钢中的氮的回收率来评价冶炼高 氮钢的工艺是否合理。冶炼方法对钢中氮含量的影响，根据人们长期研究和炼钢实践，当不实施专门的工艺措 施，转炉钢中一般残存的氮量为O. 0040% 0. 0060%，电炉钢中残存的氮量为O. 0080% 0.010%。为了得到高的氮含量及回收率，目前国内外的高氮钢冶炼方法有开式感应炉法、 真空电弧重熔法、等离子体电弧重熔法、真空氧化脱碳和电渣重熔法、电炉双联加电渣重熔 法等，上述几种方法中为保证钢水的纯净度，真空处理均采用低压力(300Pa)进行脱气和 去除夹杂物。然而低压条件却不利于冶炼出高氮钢；真空处理前或过程中采用上述几种方法 加到钢中的氮都极易脱除，回收率几乎为零。另外还有采用加压电渣重熔法(PESR)的，虽 然含氮量较上述几种工艺更高，但需要投入专用设备，生产成本明显提高。中国专利申请号为200510030763. l的"用附加阴极辉光放电冶炼高氮钢的方法"公开的 冶炼方法是通过在真空熔炼炉内的熔池液面上方设置阳极，在阳极和熔池液面之间设置一个 带孔的附加阴极，用真空冶炼方法进行炉料的加热、熔化、精炼及调整合金元素含量；用其 所专利技术的方法在实施例中纯铁冶炼后氮含量达到了2%以上，GCrl5氮含量达到了0. 5%， Cr-Mo结构钢氮含量达到了0.6。/。，该方法同样以真空方式冶炼、存在进入钢液中的氮极易脱 除、实际生产难以实施等不足。专利申请号为200410022051.0的"" 所公开的冶炼工艺，是在转炉钢中的真空处理中后期，加入含氮合金，但只得到氮含量为 0. 0085%的钢水。在上述的冶炼工艺中含氮合金全部在还原期加入，冶炼时间很长，劳动强度很大，钢水化学成分波动大。因在一台电弧炉中进行低碳低磷高锰钢水的冶炼，需进行炼钢的三个阶段 时间长、工序复杂。将此钢水冶炼合格后进行升温，加含氮材料进行合金化及还原精炼，炉 温高，时间长，操作复杂。高温钢水导致氮结合成为氮气大量析出，钢中氮含量必然很低， 造成氮的回收率不高。
技术实现思路
为了解决现有技术存在的上述缺陷，本专利技术提供一种能有效提高和保证合金中N含量的 高氮钢的冶炼方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案，包括以下步骤(1) 用电弧炉或感应炉熔炼钢水，(2) 同时采用另一台电弧炉或感应炉熔炼含氮合金， 将上述(1) 、 (2)步骤中的钢水成分的总和与钢种适配，(3) 将熔炼的钢水加入到含氮合金液中，并在氮气保护下精炼，得到高氮钢， 作为本技术方案的改进，在步骤(1)的出钢温度为1600 166(TC;在步骤(2)中的合金熔化后的温度为1520 157(TC时，加入步骤(1)中的钢水。作为本技术方案的进一步改进，将步骤(1)的钢水加入到步骤(2)合金液中后，搅拌 均匀。作为本技术方案的另一种改进，在步骤(2)熔炼的合金中包括含有Mn、 Cr的金属或合 金。其中作为优选的方式，所述的Cr合金为氮化铬铁。采用本专利技术的技术方案冶炼高氮钢，无需复杂的加压、重熔设备；也克服了使用氨分解 产生氮气加氮造成的装置问题、冶炼时间长、难以满足实际需要、实际加氮效果差等问题。 本专利技术消除了氮长时间处于高温钢液中极易逸出的不足；两台电弧炉同时冶炼热兑钢水，总 的冶炼时间大大縮短，仅为现有技术冶炼高氮钢时间的一半，炉前操作简单，钢中化学成分 稳定，炉与炉间钢的成分波动小，利于后续工序的加工。在氮气保护下精炼从热力学上保证 了钢液中的氮难以逸出。本专利技术采用两炉同时冶炼，将一台炉中冶炼合格的钢水直接兑入另一炉的合金液中，加 快了合金均匀的动力学条件，减少了不利于高氮钢的环境因素。操作简单，工人劳动强度低 ，钢中化学成分稳定，氮含量高，回收率高，根据两炉的重量及成份不用化学分析结果就可 直接出钢。本专利技术的另一个显著的特点是大大地简化了炉前的操作，操作的可控性强，钢中的成分 波动小，大大地减少了脱氧还原剂数量，降低了冶炼成本。具体实施方式本专利技术的高氮钢的冶炼方法，其步骤包括(1) 用电弧炉或感应炉熔炼钢水，(2) 同时采用另一台电弧炉或感应炉熔炼含氮合金， 将上述(1) 、 (2)步骤中的钢水成分的总和与钢种适配，(3) 将熔炼的钢水加入到含氮合金液中，并在氮气保护下精炼，得到高氮钢。 在上述步骤(1)中，采用废钢和生铁作为原料熔炼钢水，同时根据钢种的成分要求，如原料中的C含量不符合要求，用电极块调整C含量。在钢水熔化后，保持钢水温度为1610 1630。C。在上述步骤(2)中，根据钢种的成分要求，减去步骤(1)中钢水已含有的成分进行配 料，熔炼含氮合金。当步骤(2)中的合金熔化后的温度为1540 157(TC时，加入步骤(1)中的钢水，充分 搅拌均匀，有利于钢水中的成分均匀。在氮气保护下的精炼，经检测达到钢种质量要求后， 出钢得到含氮量可达0.95%甚至更高的高氮钢。为了减少在精炼过程中氮气的逸出，精炼时 间控制在20分钟之内。由于在钢水和含氮合金的熔炼过程中，可能出现消耗以及原料配料过程中的误差，造成 精炼时钢种成分与产品标准不符，在步骤(3)中检测钢水成分并调整到钢种的规定范围内根据冶金学领域对含氮合金熔化理论模型的研究，提高Mn、 Cr和降低C、 Si的含量有利 于提高钢中的氮含量。在步骤(2)熔炼含氮合金的原料中包括含有Mn、 Cr的金属或合金， 对提高合金中的含氮量有作明显的效果。对冶炼含Mn、 Cr的合金钢时，将含Mn、 Cr的含量提 高到钢种规格的上限，既满足钢种成分的要求，又能提高含氮量。从生产过程和节约成本， 以及满足合金中各种成分的需要考虑，在步骤(2)中加入金属Mn和氮化铬铁。在步骤(1) 和(2)中，控制C、 Si的含量，按重量百分比，C《0. 12%， Si《1.00%。实施例一Mnl8Crl8N高氮高强钢的冶炼1、 1Mnl8Crl8N钢的化学成份如下(％)化学成份cMnSiPSCrNAl规定成份<17. 50<<<17. 50〉<0.1220. 000. 800. 0500. 01520. 000. 470. 03A炉低C、低p含量的优质钢水废钢+生铁8吨(也可采用电极块配碳)，保证为B吨炉提供7吨优质钢水。钢水C《 0.02%、 P《0.004%;出钢温度1600 1630°C。 B炉含氮合金液将金属锰31+氮化铬铁3. 70t合金装入炉中；通电熔化后，温度1520 155(TC时，将 A炉钢水兑入B炉，搅拌均匀后，通电使熔池温度达到1540 157(TC时，微调成分到产品规格 ，可出钢。出钢量13. 5t。实施例二1、 ASTM 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高氮钢的冶炼方法，其步骤包括：（１）用电弧炉或感应炉熔炼钢水，（２）同时采用另一台电弧炉或感应炉熔炼含氮合金，将上述（１）、（２）步骤中的钢水成分的总和与钢种适配，（３）将熔炼的钢水加入到含氮合金液中，并在氮气保护下精炼，得到高氮钢。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓林涛，刘志颖，王月乔，张利根，白敏，
申请(专利权)人：二重集团德阳重型装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：51[中国|四川]