有O.eOwt% W上的氮固溶度。另外，所述高氮钢制造装置在半真 空状态下，利用多孔塞交替吹入氣气及氮气，防止因钢水的自重及高溫W及与大气的接触 而发生的喷嘴堵塞现象(Clogging),通过高氮钢钢水内（100吨)分析，使平均氮含量保持在 0.60~0.75wt%的范围，从而能够应用于要求1，OOOMPaW上高强度及非自硬性的产品。
[0072] 下面参照图5,说明本发明的实施例的极低碳高氮钢的制造方法。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。
[0073] 如图5所示，本发明的实施例的高氮钢制造方法包括：第1气体的第1次吹入步骤 S52,向钢水包上部在氮气氛围中完成脱酸工序和脱碳工序S51状态的钢水内，吹入既定时 间的第1气体(氣气）；第2气体吹入步骤S53,中断氣气吹入，W高压高速向钢水内吹入既定 时间的第2气体(氮气）；第2气体的第2次吹入步骤S54,在中断氮气吹入后，向钢水内吹入既 定时间的氣气;测量步骤S55,在中断氣气吹入后，测量钢水内的氮固溶度；W及再吹入步骤 S56,当所述测量的氮固溶度小于事先设定的标准值时，交替地反复吹入既定时间的氣气及 氮气。
[0074] 本实施例应用于如下状态的钢水:在电弧炉化Iectric Arc化rnace)工序中，利 用合金元素，即，利用含氮的氮化铭、氮化儘、金属铭、金属儘等，把钢水内氮含量相对于氮 含量目标值提高到60~70%后，在真空精炼工序中结束脱酸工序和脱碳工序S51状态的钢 水。另外，所述钢水包的上部形成氮气氛围，使钢水内氮固溶度实现最大化。
[007引所述控制装置36把离子化特性高的氣气(纯度99.9 % )向钢水内吹入约2~5分钟， 进行氣气第1次吹入S52。在第1次吹入氣气后，所述控制装置36关闭第1气体流量调节阀24， 为了立即供应液化点及离子化低的高纯度氮气(纯度99.9%)而打开第2气体流量调节阀28 及第2气体速度调节阀26,吹入20~30分钟的氮气S53。
[0076]为了防止氮造成的多孔塞14堵塞，再次打开第1气体流量调节阀24及第1气体速度 调节阀22,第2次吹入氣气S54。之后，执行3~5分钟的包含用于了解钢水内氮固溶度的取样 作业的分析作业S55。
[0077] 当所述分析作业得出的氮分析值小于事先设定的标准值时，交替地反复执行氣气 及氮气的供应(氮气第2次吹入)S56。此时，当氮气通过多孔塞（14)时，W压力7.9~8.5N1/ cm2、吹入流量130~15化/min,经3次反复执行氮气吹入。于是，整体氮气吹入时间需要30~ 60分钟左右，吹入流量相应于600~1，OOONl。
[0078] 如果考查随溫度而产生的钢水内的氮固溶度变化现象，Fe在液相溫度1600°C下， 最大固溶〇.〇45wt%的氮，随着溫度降低（145(TCW下），氮固溶度急剧减小。特别是与奥氏 体相比，在铁素体区域中，氮的固溶量极为有限，因此，从液相凝固成固态时，形成S铁素体 间隙，在通过该溫度区域的同时，固溶的氮会W气体排出，浮游力小的气泡在枝晶 (demlrite)之间被捕获并最终凝固后，作为钢锭缺陷而存在。因此，作为没有氮加压的通常 的炼钢法，不易于制造极低碳高氮不诱钢，因此需要一种根据合金成分调节及氮分压、溫度 等的工序变数，使氮固溶度实现最大化的技术。
[0079] 固溶于Fe-N系液相Fe合金的平衡氮浓度使用W下Sievert方程式(数学式1)来计 算。
[0080][数学式。
[0081 ] %N=化/%)X(Pn2)i/2
[008引（％N:固溶于液相的氮浓度，fN:Herian活度系数，K:平衡常数(0.045)，Pn2 :氮气分 压）
[0083] 在所述数学式1中，活度系数是瓦格纳(Wagner)提出的，其考虑了钢水内各合金成 分的1次及2次作用相互系数，f越小，钢水内氮固溶度越增加，1次及2次作用相互关系越表 现为负数(-)值，越能提高氮固溶度。相互作用系数具有正数(+ )值的碳、娃、儀等降低氮固 溶度，具有负数值的铭、儘等提高钢水内氮固溶度。
[0084] 但是，就本发明而言，无需另外的加压装置，使用钢水包下部的外壳，使多孔塞置 于类似真空状态，使作为惰性气体的氣气和作为5族元素的氮气交替吹入。于是，能够防止 作为喷嘴的多孔塞(14)的堵塞现象，自动控制氮气吹入流量及吹入时间等。
[008引[表1]
[0087] (单化 Wt % )
[0088] 所述(表1)是使用本发明的高氮钢制造装置及制造方法后，对各合金成分吹入氮 气后真空精炼出钢前的分析结果。如所述(表1)所示，通过使用本发明的高氮钢制造装置及 制造方法，可W获得相当于目标值(0.75wt %，基于Sievert方程式的理论值）的0.85(85% 回收率）W上的〇.65wt%的氮固溶度。此时，通过位于钢水包上部的盖吹入氮气，把钢水上 部形成氮气氛围，能够比原来增大钢水内氮固溶度。
[0089] 根据如上构成，本发明在奥氏体系极低碳高氮钢炼钢时，提高钢水内氮固溶度 (111曰^0.75*1%)，抑制5铁素体(5-'6祥;[16)生成，可^用作因应变诱导相变(0'）而表现出 无磁性性质的非自硬性(1.02/1000eW下)者(发电机扣环用材料)和普通TP300系列不诱钢 中的Ni打ee STS304及316代替品。
[0090] W上根据所述实施例，具体说明了由本发明人完成的发明，但本发明并非限定于 所述实施例，在不脱离其要旨的范围内，可W进行多种变更。
【主权项】
1. 一种高氮钢制造装置，其特征在于，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；以及 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， 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；以及 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。2. 根据权利要求1所述的高氮钢制造装置，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；以及 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。3. 根据权利要求2所述的高氮钢制造装置，其特征在于， 所述止逆阀包括电磁阀或止回阀。4. 根据权利要求3所述的高氮钢制造装置，其特征在于， 所述第1气体及第2气体分别是氩气及氮气。5. 根据权利要求4所述的高氮钢制造装置，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。6. -种高氮钢制造方法，其特征在于，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； 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；以及 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， 所述第1气体的第1次吹入步骤在氮气氛围下执行， 所述第1气体及所述第2气体分别是氩气及氮气， 所述测量步骤中执行3~5分钟的包含取样作业的分析作业。
【专利摘要】安装于钢水包的多孔塞及高氮钢制造装置。该多孔塞具备：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，其以包围所述引导管的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；以及气体吹入构件，其连接于所述引导管，能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的第1气体及第2气体。所述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；以及气体供应系统，其能够从所述多孔塞向钢水内部交替供应在元素周期表上属于互不相同族的第1气体及第2气体。
【IPC分类】B22D41/00, C21C7/072
【公开号】CN105603157
【申请号】CN201610099402
【发明人】李钟旭, 李明烈, 辛钟浩, 郑贤文, 金荣得, 金偀焕, 崔玕大
【申请人】斗山重工业株式会社
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2012年12月28日