多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法
【专利说明】
[0001 ] 本申请是申请日为2012年12月28日、申请号为201210591811.4、发明名称为"多孔 塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法"的申请的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明设及氮素钢制造装置及方法，尤其设及一种利用能够交替注入元素周期表 的5族元素及惰性气体的多孔塞，提高钢水内部的氮固溶度的多孔塞、利用该多孔塞的高氮 钢制造装置及方法。
【背景技术】
[0003] -般而言，极低碳高氮钢是为代替昂贵的儀合金元素，提高耐蚀性而开发的材料， 具有能够同时赋予钢铁材料具有的强度及初性的优点。运种极低碳高氮钢分为奥氏体钢、 铁素体钢及马氏体钢，奥氏体钢的氮含量为0.40~0.45wt%左右，铁素体钢及马氏体钢为 O.OSwt% 左右。
[0004] 就奥氏体极低碳高氮钢而言，炼钢时，钢水内部的氮固溶度最小应为〇.45wt% (4500ppm)左右。但是，就Fe系合金而言，在大气压（Iatm)下，氮固溶度最大为0.045wt% (450ppm)左右。因此，就用于替代儀的奥氏体钢不诱钢，例如TP300系列而言，为了应用高氮 钢材料，必然需要增加钢水内氮含量。
[0005] 当对氮气加压不足1. Sbar时，奥氏体极低碳高氮钢在钢水的凝固中形成S铁素体 初晶相(Prima巧地ase)，在产品加工中，因外部应力(锻造、社制、加工、热处理等），引起应 变诱导相变，从非磁体转化成顺/铁磁体，耐诱性、耐蚀性及耐腐蚀抵抗性低下。
[0006] 作为向钢水内注入氮的方法，可W使用在容纳钢水的钢水包（1 a d 1 e)的下部通过 喷嘴注入加压了的氮气的方法。就所述方法而言，通过喷嘴从包底吹入氮气时，因钢水 (ISO(TC)与氮气(沸点159.79°C)间的巨大溫度差异及氮的较低的电离度而喷嘴堵塞，存在 难W增加钢水内氮固溶度的问题。另外，即使把氮气的溫度提高至约l〇°C并注入钢水内，当 注入时间增长时，频繁发生喷嘴堵塞现象，由于钢水的自重，存在难W应用氮气的包底吹入 法的问题。
【发明内容】
[0007] 为解决如上所述问题，本发明的目的在于提供一种多孔塞、利用该多孔塞的高氮 钢制造装置及方法，所述多孔塞是通过把多孔塞安装于钢水包下部，有选择地向钢水内部 供应在元素周期表上属于互不相同族(group)的第1气体及第2气体，而能够防止喷嘴的堵 塞现象，增加钢水内的氮固溶度。
[0008] 另外，本发明的另一目的在于提供一种多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置 及方法，所述多孔塞是通过在钢水包下部安装多个多孔塞并注入氮气，从而提高氮固溶度， 均匀地向钢水内部供应氮气，因而能够在钢锭内减小氮气的偏析率。
[0009] 为达成所述目的，本发明的多孔塞具备:上部块，其安装于容纳钢水的钢水包，具 备开口部;多孔性耐火物，其具备贯通所述上部块的所述开口部、用于向钢水内部引导气体 的引导管;下部块，其W包围所述引导管方式连接于所述上部块的下部，把所述上部块固定 于所述钢水包，用于支撑所述多孔性耐火物；W及气体吹入构件，其连接于所述引导管，能 够通过所述多孔性耐火物，向钢水内部交替供应在元素周期表上属于互不相同族(group) 的第1气体及第2气体。
[0010] 另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于，所述下部块具备:耐火物固定装置，其W 包围所述引导管的方式位于所述多孔性耐火物的下部，能够固定所述多孔性耐火物;上部 块固定装置，其W包围所述耐火物固定装置的方式位于所述上部块的下部，用于支撑安装 于所述钢水包的上部块;安装架，其W包围所述引导管的方式位于所述上部块固定装置的 下部，能够支撑所述耐火物固定装置；W及板，其W包围所述安装架的方式位于所述上部块 固定装置的下部，安装于所述钢水包，从而在气体注入时，能够防止所述上部块的摇动。
[0011] 另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于:所述下部块具备调整键，其W包围所述 引导管的方式位于所述上部块的下部，通过调节沿所述引导管供应的气体的压力，能够防 止所述多孔性耐火物被钢水堵塞。
[0012] 另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于:所述下部块具备安装块，其W包围所述 引导管的方式位于所述上部块的下部，与所述气体吹入构件连接，能够防止气体向所述引 导管的侧面流出。
[0013] 另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于:所述气体吹入构件在内侧具备气体吹入 口，从而通过所述安装块、所述引导管及所述多孔性耐火物向钢水内部供应气体。
[0014] 另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于:所述第1气体及第2气体分别是氣气及氮 气。
[0015] 为达成所述目的，本发明的高氮钢制造装置具备：容纳钢水的钢水包；多孔塞，其 安装于所述钢水包的下部；W及气体供应系统，其能够从所述多孔塞向钢水内部交替供应 在元素周期表中属于互不相同族的第1气体及第2气体。
[0016] 另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于，所述气体供应系统具备:气体 供应流路，其用于有选择地向所述多孔塞引导所述第1气体及所述第2气体;第1气体流量调 节阀，其调节向所述多孔塞供应的第1气体的流量;第1气体速度调节阀，其调节向所述多孔 塞供应的第1气体的速度;第2气体流量调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第2气体的流 量;第2气体速度调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第2气体的速度；W及控制装置，其能 够有选择地向所述多孔塞供应所述第1气体及所述第2气体。
[0017] 另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于，所述气体供应系统还具备：加 压箱，其连接于所述气体供应流路，用于对所述第1气体及所述第2气体加压，或者用于对所 述第1气体或所述第2气体加压；W及止逆阀，其用于防止有选择地向所述多孔塞供应的所 述第1气体或所述第2气体的逆流。
[0018] 另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于:所述止逆阀包括电磁阀或止回 阀。
[0019] 另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于:所述第1气体及第2气体分别是 氣气及氮气。
[0020] 另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于:还具备外壳，其安装于所述钢 水包，密封所述多孔塞的下部。
[0021] 为达成所述目的，本发明的高氮钢制造方法包括:第1气体的第1次吹入步骤，向完 成脱酸工序及脱碳工序状态的钢水内部吹入既定时间的第1气体;第2气体吹入步骤，在所 述第1次吹入步骤后，向钢水内部吹入既定时间的不同于所述第1气体的第2气体;第1气体 的第2次吹入步骤，在所述第2气体吹入步骤后，向钢水内部吹入既定时间的所述第1气体； W及测量步骤，在所述第2次吹入步骤后，测量钢水内部的第2气体固溶度。
[0022] 另外，根据本发明的高氮钢制造方法，其特征在于:还包括再吹入步骤，当所述第2 气体固溶度比预先设定的标准值低时，反复交替地吹入既定时间的所述第1气体及所述第2 气体。
[0023] 另外，根据本发明的高氮钢制造方法，其特征在于:所述第1气体的第1次吹入步骤 在氮气氛围下执行。
[0024] 另外，根据本发明的高氮钢制造方法，其特征在于:所述第1气体及所述第2气体分 别是氣气及氮气。
[0025] 如上所述，根据本发明的实施例的多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方 法，把多孔塞安装于钢水包下部，通过有选择地向钢水内部供应在元素周期表上属于互不 相同族的第1气体及第2气体，从而获得能够防止喷嘴的堵塞现象，增加钢水内的氮固溶度 的效果。
[0026] 另外，本发明通过在钢水包下部安装多个多孔塞并注入氮气，从而提高氮固溶度， 均匀地向钢水内部供应氮气，因此还获得能够在钢锭内减小氮气的偏析率的效果。
【附图说明】
[0027] 图1是显示本发明的第1实施例的高氮钢制造装置的图。
[0028] 图2a是显示本发明的实施例所采纳的多孔塞的局部分解立体图。
[0029] 图化是显示本发明的实施例具备的多孔塞的分解立体图。
[0030] 图3是显示本发明的第2实施例的高氮钢制造装置的图。
[0031] 图4是显示本发明的第2实施例的多个多孔塞的图。
[0032] 图5是用于说明本发明的实施例的高氮钢制造方法的流程图。
[0033] [标号说明]
[0034] 12:钢水包 14:多孔塞
[0035] 16:气体供应系统 20:气体供应流路
[0036] 22:第1气体速度调节阀24:第1气体流量调节阀
[0037] 26:第2气体速度调节阀28:第2气体流量调节阀
[0038] 32:第1储气箱 34:第2储气箱
[0039] 36:控制装置 38:上部块
[0040] 42:多孔性耐火物 44:下部块
[0041 ] 46:气体吹入构件