AOD炉冶炼含氮不锈钢氮合金化工艺开发

1、炉是冶炼不锈钢主要精炼炉之一，具有灵活的用气制度，良好的冶金热力学、动力学条件。太原钢铁（集团）有限公司（以下简称太钢）在炉上运用氮气在不锈钢中溶解、脱除的理论，开发了氮气合金化工艺。炉冶炼含氮不锈钢氮合金化工艺描述炉运用氮气进行氮合金化过程由两个步骤组成：氮气在不锈钢中的溶解过程；一部分氮原子的脱除过程，即运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值。炉冶炼含氮不锈钢，由于冶炼温度较高，且长时间、大流量的吹氮气、氩气冶炼，氮的溶解、脱除过程完全可以满足其热力学、动力学条件的要求。氮在不锈钢中溶解氮原子的溶解过程可由下式表示：取氮溶于钢液中浓度为标准态，得：（

2、）式中：氮溶解反应平衡常数；氮气在大气中的分压；一定大气压下，氮在不锈钢中的溶解度；不锈钢中氮的活度系数。式（）两边取对数得：（）由于不锈钢中溶解了大量的合金元素，这些元素对氮的活度系数有一定的影响，氮在含氮不锈钢中溶解度模型计算式可由式（）表达为如下公式：（）式中：溶解在不锈钢中的元素对氮活度的作用系数；溶解在不锈钢中的元素的质量分数。吹氩脱氮炉冶炼含氮不锈钢是运用氮气、氧气不同比例进行吹炼，使钢中的氮含量达到溶解度值。随后，用氩气进行精炼，根据气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，达到产品要求的氮元素范围值。根据文献进行了吹氩脱氮的数学计算公式推导，公式如下：（）（）式中：吨钢消耗氩气量；氮的脱

3、除反应平衡常数；氮在大气中的分压；最终产品的氮含量；氮在该钢种中一定温度下的溶解度值。考虑不锈钢中存在的氧、硫元素含量对脱氮速度的影响，修正式（）吹氩精炼脱氮模型计算产品氮含量表达式如下：（）（）式中：不锈钢中存在的氧、硫元素含量对脱氮速度的影响系数。第一作者简介：李永中，男，年生，现在太原钢铁（集团）有限公司不锈炼钢厂从事不锈钢冶炼及连铸生产管理，助理工程师。：，：炉冶炼含氮不锈钢氮合金化工艺开发李永中赵利荣（太原钢铁（集团）有限公司，山西太原）摘要：介绍了炉运用氮气在不锈钢中溶解与脱除理论所开发的氮合金化工艺。在炉上冶炼、（）、等含氮不锈钢钢种，不需在线分析钢中氮含量，较为准确地预测与控制

4、钢中氮溶解度值及含氮不锈钢成品的氮含量。关键词：含氮不锈钢氮合金化工艺中图分类号：文献标识码：收稿日期：文章编号：（）总第期年第期山西冶金，钢种炉数模型控制（）范围实测（）范围实测平均（）实测（）极差命中率（）表成品氮成分模型控制结果开发应用太钢不锈钢炼钢厂运用氮合金化计算模型在、炉上冶炼了、（）、等钢种以上（各含氮不锈钢种化学成分略），产品的氮含量全部符合国家标准的要求，并实现了氮成分一定精度的控制。炉冶炼含氮不锈钢，钢中氮含量不进行在线分析，且满足钢要求。主要应用：不锈钢中氮溶解度值的预测，即给定温度、钢种成分可以计算出该钢种在这一温度下氮的溶解度值。实现不锈钢成品氮成分的控制与预测（钢中

5、氮含量不进行在线分析）。氮在含氮不锈钢中溶解度值的预测应用式（），代入温度、成分等参数，计算含氮不锈钢中的饱和氮含量值，并在生产实践中进行了验证。图是计算的氮溶解度值同生产实测的氮含量值的对比。从图可知，较为准确地预测了含氮不锈钢中氮溶解度值。同样给定不锈钢钢种成分，可预测在一定温度下钢中氮含量的溶解度值。含氮不锈钢成品氮成分的控制与预测根据钢种氮含量的要求，应用式（）、式（）在实际生产中进行成品氮成分工艺控制与预测。图是（）的预测氮含量值与实测氮含量值。表是成品氮成分控制结果。由图、表可知，钢中氮含量的预测值同实测值相比精度较高。结语（）运用氮原子在不锈钢中溶解和脱除的理论，开发了炉冶炼含氮

6、不锈钢氮气合金化工艺：氮在含氮不锈钢中饱和溶解度的数学描述式是：；钢中终点氮含量预测与控制的数学描述式是：（）。（）在炉上冶炼了、（）、等钢种，冶炼中不需在线分析钢中氮含量，较为准确地预测与控制氮在含氮不锈钢中溶解度值及含氮不锈钢成品氮含量，大大降低了开发成本。参考文献上田全纪，野口荣高钢热间加工性改善铁钢，（）：黄希祜钢铁冶金原理北京：冶金工业出版社，赵玉祥，沈颐身现代冶金原理北京：冶金工业出版社，陈家祥炉外精炼技术讲座北京：北京钢铁学院，（责任编辑：胡玉香）图（）的预测与实测氮含量值吹氩时间!（）预测值实测值图含氮不锈钢中氮溶解度计算值及实测值的对比!（）计算值（）计算值实测值（）实测值（下转第页）李永中，等：炉冶炼含氮不锈钢氮合金化工艺开发年第期（），）：，（），：，项目计算结果原始数据项目计算结果原始数据第二架第三架第二架第三架第二架第三架第二架第三架孔型半径! 辊喉半径 脱离半径#第二