专利名称：Aod炉用氮气进行氮合金化工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及AOD炉冶炼含氮不锈钢过程中的氮合金化工艺。
本发明采用的解决方案是一种AOD炉用氮气进行氮合金化工艺，其特征在于该工艺包括下列两个步骤(1)氮气在不锈钢中的溶解过程，即在整个冶炼过程吹Ar气前一直往AOD炉中吹入N2气进行冶炼，使N2气在不锈钢中达到饱和；(2)一部分氮原子的脱除过程，即应用氩气气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，使钢中溶解的氮含量达到钢种要求的范围之内，也就是根据钢种不同在出钢前往AOD炉中吹入不同时间的Ar气，吹Ar气的时间由下述方法确定根据不锈钢中氮溶解度公式log[％N]B＝-188/T-1.25-∑ejN[％j]+1/2logPN2和不锈钢吹氩脱除氮含量公式VAr＝8×f×kN2×PN2×(1/[％N]-1/[％N]B)式中T----K氏温度；ejN----溶解在不锈钢中的j元素对氮活度的作用系数；[％j]----溶解在不锈钢中的j元素百分含量，单位％f----修正系数，实际取1.1～1.3；VAr---吨钢消耗氩气量，单位m3/t；kN----氮的脱除反应平衡常数；PN2---氮在大气中的分压；[％N]----最终产品的氮含量；[％N]B----氮在该钢种中一定温度下的溶解度值；计算出一定含氮量的含氮不锈钢冶炼中需吹入的Ar气量，再根据AOD炉实际精炼Ar气流量，算出吹Ar时间。
AOD炉冶炼含氮不锈钢总的冶炼工艺如下(1)氧化期用N2、O2气吹炼。氧化期调整钢中Cr、Mn、Ni成分，成分达到控制值范围。
(2)氧化期后纯吹气搅拌按≥5分钟控制。
(3)予还原时间≥6分钟。
(4)予还原后冶炼1～3分钟后出钢。
控制钢中氮含量实际上是要控制冶炼过程中N2、Ar气吹入量。氧化期后根据计算的吹Ar时间，使实际冶炼中出钢前的吹Ar时间(实际吹Ar量与计算吹Ar量一至)与其相同，在预计的时间把N2切换Ar进行冶炼，如40吨AOD冶炼0Cr19Ni9N时，计算吹Ar流量1000m3/h，吹Ar时间3～5分钟，可以控制钢中氮含量为1000～1300pmm，那么实际冶炼中由上面总的冶炼过程描述推得，N2、Ar气切换时间在予还原进行5分钟后(实际予还原时间按6分钟控制的情况下)，实际冶炼中吹Ar流量是1000m3/h，时间是3～4分钟(予还原期吹1分钟，出钢前吹3分钟)。
与现有技术相比，本发明具有如下优点
1、由于本发明是根据N2在不锈钢中溶解、脱除的原理，用N2气代替氮化合金进行含氮不锈钢冶炼过程中的氮合金化，而N2气的价格与这些氮化合金的价格相比低很多，所以本发明可以显著地降低含氮不锈钢的生产成本。
2、用N2气进行氮合金化工艺要求简单且容易控制钢中氮含量。
(2)计算吹Ar时间控制钢中氮含量为0.12％，吹Ar流量为1000m3/h时的吹Ar时间计算如下VAr＝8×f×kN2×PN2×(1/[％N]-1/[％N]B) (logkN＝-634/T-1.06)＝8×1.1×0.04×(1/0.12-1/0.2844)＝1.70m3/t40吨AOD炉出钢量是39吨，出钢前吹Ar流量是1000m3/h，所以出钢前吹Ar时间计算如下所以出钢前吹Ar时间＝1.70×39÷(1000÷60)＝3.98分钟即要达到钢中氮含量为0.12％，出钢前吹Ar流量是1000m3/h时的吹Ar时间为3.98分钟。
用40吨AOD炉冶炼钢种为1Cr17Mn6Ni5N的含氮不锈钢的氮合金化工艺是(1)氮气在不锈钢中的溶解过程，即吹Ar气前一直往AOD炉中吹入N2气进行冶炼，使N2气在不锈钢中达到饱和；(2)一部分氮原子的脱除过程，使钢中的氮含量为0.12％，即在出钢前往AOD炉中吹4分钟Ar气。
用40吨AOD炉冶炼钢种为1Cr17Mn6Ni5N的含氮不锈钢的总的冶炼过程如下炉号YCD05321；钢种1Cr17Mn6Ni5N；40吨AOD；C#30次。
时间 操作内容1731 兑钢，测温1473℃。
1735 O2∶N2＝0∶800m3/h，1742 O2∶N2＝1500∶500m3/h，加HFeCr800公斤，JFeMn200公斤。
1819 MgO粉200公斤，CaO600公斤，Ni250公斤。
测温1683℃。
1820 O2∶N2＝800∶1200m3/h。
1831 加Fe-Mn1200公斤。
O2∶N2＝600∶1200m3/h。
1841 测温1660℃1842 加J-Mn1000公斤，中-Mn500公斤，加FeSi(75％)400公斤，CaO350公斤，Al一条。纯吹N21500m3/h，测温1666℃。
O2∶N2＝1010∶1000m3/h，测温1690℃。
1849 纯吹N2970m3/h1852 扒渣95％。加CaO650公斤。
1900 纯吹N21024m3/h。
1901 测温1655℃1902 纯吹Ar894m3/h(吹4)。
1906 出钢，包中温度1618℃。
YCD05321冶炼过程成分％
实施例二用18吨AOD炉冶炼钢种为00Cr22Ni5Mo3N的含氮不锈钢。首先根据不锈钢中氮溶解度公式log[％N]B＝-188/T-1.25-∑ejN[％j]+1/2logPN2和不锈钢吹氩脱除氮含量公式VAr＝8×f×kN2×PN2×(1/[％N]-1/[％N]B)计算出冶炼中需吹入的Ar气量，再根据18吨AOD炉实际冶炼中吹Ar气的流量，得出吹Ar时间，计算方法同实施例一。本实施例在出钢前的吹Ar时间为5分钟。
用18吨AOD炉冶炼钢种为00Cr22Ni5Mo3N的含氮不锈钢的氮合金化工艺是(1)氮气在不锈钢中的溶解过程，即吹Ar气前一直往AOD炉中吹入N2气进行冶炼，使N2气在不锈钢中达到饱和；(2)一部分氮原子的脱除过程，使钢中的氮含量为0.158％，即在出钢前往AOD炉中吹5分钟Ar气。
用18吨AOD炉冶炼钢种为00Cr22Ni5Mo3N的含氮不锈钢的总的冶炼过程如下炉号YD93002；钢种00Cr22Ni5Mo3N；18吨AOD；B#15次。
时间操作内容1201 兑钢，O2∶N2＝0∶400，测温1548℃，未扒渣。
1206 O2∶N2＝725∶244，加HFeCr300公斤，Fe-Mo50公斤，HFeMn260公斤。
1248 测温1698℃。
1250 O2∶N2＝401∶598。
1315 测温1742℃。
1317 O2∶N2＝219∶601。1332 纯吹N2601m3/h。1335 测温1740℃，纯吹N2601m3/h 6分钟，测温1704℃还原，加FeSi(75％)320公斤，CaO300公斤、AL25公斤。1347 回炉，纯吹N2485m3/h。1351 停吹，测温1660℃，扒渣90％，加CaO300公斤、CaF230公斤，分析试样。1358 纯吹Ar490m3/h(吹2‘30“)。1401 测温1609℃，加微碳Fe-Cr100公斤。1411 纯吹Ar476m3/h(吹2‘30“)。出钢，包中温度1586℃。
(总吹Ar5)YD93002冶炼过程成分％
实施例三用18吨AOD炉冶炼钢种为0Cr19Ni9N的含氮不锈钢。首先根据不锈钢中氮溶解度公式log[％N]B＝-188/T-1.25-∑ejN[％j]+1/2logPN2和不锈钢吹氩脱除氮含量公式VAr＝8×f×kN2×PN2×(1/[％N]-1/[％N]B)计算出冶炼中需吹入的Ar气量，再根据18吨AOD炉实际冶炼中吹Ar气的流量，得出吹Ar时间，计算方法同实施例一。本实施例在出钢前的吹Ar时间为3分钟。
用18吨AOD炉冶炼钢种为0Cr19Ni9N的含氮不锈钢的氮合金化工艺是(1)氮气在不锈钢中的溶解过程，即吹Ar气前一直往AOD炉中吹入N2气进行冶炼，使N2气在不锈钢中达到饱和；(2)一部分氮原子的脱除过程，使钢中的氮含量为0.12％，即在出钢前往AOD炉中吹3分钟Ar气。
用18吨AOD炉冶炼钢种为0Cr19Ni9N的含氮不锈钢的总的冶炼过程如下炉号YD92227；钢种0Cr19Ni9N；18吨AOD；B#11次。
时间 操作内容1745 兑钢，O2∶N2＝/∶400，测温1561℃。
1747 未扒渣，O2∶N2＝769∶192。
1809 加HFeCr357公斤，Ni板100公斤，HFeMn260公斤。
1817 测温1627℃。
1818O2∶N2＝760∶190。
1824O2∶N2＝480∶482。
1842 测温1726℃。
1843 加FeSi(75％)370公斤，CaO350公斤、CaF230公斤。
1844 回炉，纯吹N2480m3/h。
1847 停吹，测温1668℃，扒渣90％，加CaO350公斤、CaF230公斤，分析试样。
1855 测温1629℃。
1901 纯吹Ar480m3/h(吹3’)。
1904 补Ni板60公斤。出钢，包中温度1574℃。
YD92217冶炼过程成分％
权利要求
1.一种AOD炉用氮气进行氮合金化工艺，其特征在于该工艺包括下列两个步骤(1)氮气在不锈钢中的溶解过程，即在整个冶炼过程吹Ar气前一直往AOD炉中吹入N2气进行冶炼，使N2气在不锈钢中达到饱和；(2)一部分氮原子的脱除过程，即应用氩气气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，使钢中溶解的氮含量达到钢种要求的范围之内，也就是根据钢种不同在出钢前往AOD炉中吹入不同时间的Ar气，吹Ar气的时间由下述方法确定根据不锈钢中氮溶解度公式log[％N]B＝-188/T-1.25-∑ejN[％j]+1/2logPN2和不锈钢吹氩脱除氮含量公式VAr＝8×f×kN2×PN2×(1/[％N]-1/[％N]B)式中T----K氏温度；ejN----溶解在不锈钢中的j元素对氮活度的作用系数；[％j]----溶解在不锈钢中的j元素百分含量，单位％f----修正系数，实际取1.1～1.3；VAr---吨钢消耗氩气量，单位m3/t；kN----氮的脱除反应平衡常数；PN2---氮在大气中的分压；[％N]----最终产品的氮含量；[％N]B----氮在该钢种中一定温度下的溶解度值；计算出一定含氮量的含氮不锈钢冶炼中需吹入的Ar气量，再根据AOD炉实际精炼Ar气流量，算出吹Ar时间。
全文摘要
本发明公开了一种AOD炉用氮气进行氮合金化工艺,该工艺包括下列两个步骤:(1)氮气在不锈钢中的溶解过程,即在整个冶炼过程吹Ar气前一直往AOD炉中吹入N
文档编号C22C33/04GK1389575SQ0213525
公开日2003年1月8日 申请日期2002年7月3日 优先权日2002年7月3日
发明者刘承志, 王立新, 李志斌, 翟瑞银, 薄世明 申请人:太原钢铁(集团)有限公司