一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法与流程

本发明属于模铸钢，具体是一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法。

背景技术：

1、随着风电行业的快速发展，大兆瓦齿轮箱对低合金钢渗碳齿轮钢的本质晶粒度要求越来越高，由原来晶粒度5级以上提到现在的6级以上，现在控制本质晶粒度的主要手段是利用钢中的al/n比控制晶粒在锻造及锻后热处理过程中，晶粒动态再结晶，从而通过钉扎作用抑制晶粒度的长大。现在很多钢锭或锻件采购标准对氮含量要求大于70ppm以上，al含量范围在0.02%-0.04%之间,铝氮比（al/n）=2-4。但现在常规冶炼方法vd后的氮含量一般在50ppm以下，远远达不到客户的需求，所以必须在vd后对钢液进行增氮处理。现在主要的增氮是在vd钢液中加入增氮剂，一种是利用氮气在vd破空过程及破空后吹入氮气，另一种是添加淡化合金（氮化锰、氮化铬）。第一种增氮方式比较廉价，但容易造成钢液面裸漏，造成钢液二次氧化导致钢液纯净度变差，夹杂物增多；另一种成本较高，且氮化合金分解的氮含量可能与al结合较差，大部分还是与mn和cr反应，达不到预期效果。

技术实现思路

1、本发明为了实现钢中增氮，提供一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法。

2、本发明采取以下技术方案：一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，包括：

3、s1：废钢通过电炉熔炼成钢水，然后钢水经过钢包精炼，再经vd炉真空脱气，然后下注法浇铸钢锭；

4、s2：在钢包水口与中注管之间的空隙处设置氩气保护装置；

5、s3：将合格钢水通过钢包水口进入中注管；

6、s4：将氩气和氮气混合，利用氩气保护装置吹入钢水中；

7、s5：增氮后的钢水进入到钢锭模，完成钢锭浇铸。

8、在一些实施例中，步骤s2中，氩气保护装置包括套在钢包水口与中注管之间的空隙处外侧的环形注气管，环形注气管上均匀设置多个注气口，环形注气管的一端为进气口i，另一端为进气口ii。

9、在一些实施例中，步骤s4包括：

10、s41：根据所要得到的钢种的铝含量计算氮气含量；

11、s42：根据所需要的氮气含量计算出相应钢水的重量m1；

12、s43：根据s42的计算结果，注入的氩气和氮气的混合气体。

13、在一些实施例中，步骤s41中，铝和氮含量比例为3：1。

14、在一些实施例中，步骤s42中m1通过以下公式计算，

15、

16、式中：n -钢中总氮含量%；

17、m1-吸氮的钢水重量kg；

18、mn%-mn元素的质量%含量；

19、fmn-mn元素的吸收系数；

20、cr%-cr元素的质量%含量；

21、fcr-cr元素的吸收系数；

22、m-总钢水质量kg；

23、n0=nvd+n过程

24、nvd是真空脱气后钢水中的氮含量，n过程是浇铸过程空气进入增加的氮含量。

25、在一些实施例中，步骤s42中，mn元素的质量%含量和cr元素的质量%含量为所要浇铸的钢种含有mn和cr质量%含量+0.1%。

26、在一些实施例中，所述步骤s43包括：

27、先注入氩气一段时间，利用压力保护钢水不与氧气发生化学反应；

28、注入氮气，注入氮气的量为s41计算的氮气含量；

29、注入氩气直至所有钢水进入中注管。

30、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

31、1.本发明采用氮气和氩气混合即起到增氮的作用也起到氩气保护的作用，可以减少氩气和氮化合金的用量，较原来的增氮方式至少减少10%-20%左右。（氩气价格每平方米0.63元，氮气在0.17元。

32、2.本发明在钢包与中注管之间注入氮气和氩气，解决了现有利用氮气在vd破空过程及破空后吹入氮气产生的钢液面裸漏，造成钢液二次氧化导致钢液纯净度变差，夹杂物增多的问题。

技术特征：

1.一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤s2中，氩气保护装置包括套在钢包水口与中注管之间的空隙处外侧的环形注气管（1），环形注气管（1）上均匀设置多个注气口（2），环形注气管（1）的一端为进气口i（3），另一端为进气口ii（4）。

3.根据权利要求1所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤s4包括：

4.根据权利要求3所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤s41中，铝和氮含量比例为3：1。

5.根据权利要求3所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤s42中m1通过以下公式计算得到，

6.根据权利要求5所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤s42中，mn元素的质量%含量和cr元素的质量%含量为所要浇铸的钢种含有mn和cr质量%含量+0.1%。

7.根据权利要求3所述的含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法，其特征在于，所述步骤s43包括：

技术总结
本发明属于模铸钢技术领域，具体是一种含氮低合金模铸钢过程增加氮含量的方法。包括：S1：废钢通过电炉熔炼成钢水，然后钢水经过钢包精炼，再经VD炉真空脱气；S2：在钢包水口与中注管之间的空隙处设置氩气保护装置；S3：将合格钢水通过钢包水口进入中注管；S4：利用氩气保护装置将氩气和氮气吹入钢水中；S5：增氮后的钢水进入到钢锭模，完成钢锭浇铸。本发明采用氮气和氩气混合即起到增氮的作用也起到氩气保护的作用，可以减少氩气和氮化合金的用量。

技术研发人员：杨松,李广跃,段佳圣,何建飞
受保护的技术使用者：山西宝隆科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16