专利名称：一种高氮钢的脱氧方法
技术领域：
本发明属于钢铁冶金领域，特别提供一种高氮钢脱氧方法。
背景技术：
由于高氮钢具有优异的机械性能和抗腐蚀性能，与之相关的研究在过去的几十年中不断地发展。氮一直被当作是有害元素，直到20世纪的最后十年，美国的pickering才认为氮是特别重要的元素。氮是空气中大量存在的元素，来源广泛价格低廉，将氮加入钢中能部分取代镍的用量从而节约了资源。然而，迄今为止高氮钢发展证明，大规模生产高氮钢时，氮的使用所节约的原料成本不足以抵消其冶炼过程中带来的附加能耗。高氮钢冶炼过程中的高能耗是限制高氮钢大量生产应用的因素之一，因此，高氮钢的应用领域也局限在对钢材性能要求较高的特殊领域。夹杂物等级是影响高氮钢产品性能的重要因素之一，与高氮钢冶炼过程中的脱氧工艺密切相关。目前高氮钢的冶炼主要手段是加压电渣重熔法。随着钢中非金属夹杂物的纯净钢技术的发展，电渣重熔法已经失去了 10年前的重要地位，昂贵的重熔电极及熔化这些电极时的高能耗使得电渣重熔工艺过程成本过高，限制了其发展。真空感应炉由于能够实现电磁搅拌，因而具有较强的脱除非金属夹杂物的能力。然而，目前很少有文献报道真空感应炉冶炼高氮钢的脱氧工艺。根据已有的文献结果来看，高氮钢全氧量还有进一步降低的空间，脱氧结果的稳定性有待进一步加强。
发明内容
为了解决高氮钢脱氧过程中存在的问题，本发明提供了一种高氮钢的脱氧方法，该方法能够稳定高效的降低高氮钢中的全氧量和夹杂物等级，并且不引入新的影响钢性能的有害元素。
本发明具体提供了一种高氮钢的脱氧方法，所述高氮钢其成分配比为重量百分比Cr :20% 21%、Ni 6% 7%、Mn 8% 10%、Fe 余量；其特征在于首先，将纯铁、铬、镍以及锰加入中频真空感应炉中熔化并搅拌均匀，在充入氮气保护后加入氮化合金增氮，熔化并搅拌均匀，然后加入铝进行脱氧并持续冶炼15 25分钟，冶炼温度为1500 1600°C，最后将钢液静置2 4分钟后带电浇入锭模；其中，铝的加入量为占钢水总质量的O. 2% O. 23%。本发明所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于所述中频真空感应炉中采用的坩埚其成分配比为重量百分比MgO 97. 5% 99%、SiO2 :0. 5% O. 7%、其它0. 3% 2%。本发明所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于将纯铁、铬、镍以及锰加入中频真空感应炉中熔化并搅拌均匀时，温度控制在1500 1600°C，真空度控制在IOPa以下；在加入氮化合金增氮时，温度控制在1500 1600°C。本发明所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于在加入氮化合金之前向感应炉内充入氮气至压力增加至O. 06MPa O. 08MPa。
本发明所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于加入的氮化合金为氮化铬、氮化锰之一种或两种。本发明所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于具体步骤如下(I)在真空感应炉中熔炼钢水将纯铁、铬、镍和锰加入中频真空感应炉中预热、熔化并搅拌均匀；坩埚成分为重量百分比MgO 97. 5% 99%、SiOx :0. 5% O. 7%、其它
O.3% 2% ;熔炼时真空度控制在IOPa以下，熔炼的温度控制在1500°C 1600°C ；(2)钢液增氮钢液增氮的方式为氮化合金增氮，熔化并搅拌均匀，温度控制在1500°C 1600°C;氮化合金可以为氮化铬、氮化锰之一种或两种；在加入氮化合金之前向感应炉内充入氮气至压力增加至O. 06MPa O. 08MPa ；(3)用铝作为脱氧剂进行脱氧当氮化合金熔化并均匀化之后，一次性加入占钢水总质量O. 2% O. 23%的铝锭进行脱氧；加入铝锭后进行15 25分钟的持续保温冶炼，温度控制在1500°C 1600°C ；(4)出钢浇注停止供电，钢液静置2 4分钟，达到浇注温度后带电出钢浇注锭模。 发明原理①、铝脱氧的热力学计算铝脱氧反应可以用如下的方程式来表示2 [Al]+3 [O] =Al2O3 (I)AG =-1218799+394. 13Τ (2)由于Ba1a=1，则铝脱氧的平衡常数可以表示为
权利要求
1.一种高氮钢的脱氧方法，所述高氮钢其成分配比为重量百分比Cr :20% 21%、Ni 6% 7%、Mn 8% 10%、Fe 余量； 其特征在于首先，将纯铁、铬、镍以及锰加入中频真空感应炉中熔化并搅拌均匀，在充入氮气保护后加入氮化合金增氮，熔化并搅拌均匀，然后加入铝进行脱氧并持续冶炼15 25分钟，冶炼温度为1500 1600°C，最后将钢液静置2 4分钟后带电浇入锭模；其中，铝的加入量为占钢水总质量的O. 2% O. 23%。
2.按照权利要求1所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于所述中频真空感应炉中采用的坩埚其成分配比为重量百分比MgO 97. 5% 99%,SiO2 :0. 5% O. 7%、其它0. 3% 2%。
3.按照权利要求1所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于将纯铁、铬、镍以及锰加入中频真空感应炉中熔化并搅拌均匀时，温度控制在1500 1600°C，真空度控制在IOPa以下；在加入氮化合金增氮时，温度控制在1500 1600°C。
4.按照权利要求1所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于在加入氮化合金之前向感应炉内充入氮气至压力增加至O. 06MPa O. 08MPa。
5.按照权利要求1 4所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于加入的氮化合金为氮化铬、氮化锰之一种或两种。
6.按照权利要求1 4所述高氮钢的脱氧方法，其特征在于具体步骤如下 (1)在真空感应炉中熔炼钢水将纯铁、铬、镍和锰加入中频真空感应炉中预热、熔化并搅拌均匀；坩埚成分为重量百分比MgO 97. 5% 99%、SiO2 :0. 5% O. 7%、其它0. 3% 2% ;熔炼时真空度控制在IOPa以下，熔炼的温度控制在1500°C 1600°C ； (2)钢液增氮钢液增氮的方式为氮化合金增氮，熔化并搅拌均匀，温度控制在1500°C 1600°C;氮化合金可以为氮化铬、氮化锰之一种或两种；在加入氮化合金之前向感应炉内充入氮气至压力增加至O. 06MPa O. 08MPa ； (3)用铝作为脱氧剂进行脱氧当氮化合金熔化并均匀化之后，一次性加入占钢水总质量O. 2% O. 23%的铝锭进行脱氧；加入铝锭后进行15 25分钟的持续保温冶炼，温度控制在 1500。。 1600 0C ； (4)出钢浇注停止供电，钢液静置2 4分钟，达到浇注温度后带电出钢浇注锭模。
全文摘要
本发明属于钢铁冶金领域，特别是一种高氮钢脱氧方法。其特征在于脱氧过程在中频真空感应炉中进行，适用的坩埚成分范围为MgO97.5%～99%、SiO20.5%～0.7%、其它0.3%～2%；合金成分适用范围Cr20%～21%、Ni6%～7%、Mn8%～10%、Fe余量。钢液增氮的方式为氮化合金增氮，合金种类包括氮化铬或氮化锰，增氮过程在0.06MPa～0.08MPa压力氮气保护下进行。脱氧剂选择铝，在铝加入后必须进行15～25分钟的持续冶炼过程。相对于应用含有钙、镁、钡等碱土金属的复合脱氧剂进行脱氧的工艺来说，采用本发明进行高氮钢脱氧对冶炼设备无特殊要求，脱氧剂价格低廉且无需特殊制备，加入方式便捷；冶炼时间短，脱氧结果稳定可靠，脱氧产物残余量少，并且不引入新的影响钢性能的有害元素，大大降低了冶炼成本。
文档编号C22C33/04GK103060519SQ20131001659
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月16日 优先权日2013年1月16日
发明者孔凡亚, 耿国锋 申请人:中国科学院金属研究所