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特殊钢第26卷
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表2 1Cr22Mn15N高氮不锈钢AOD精炼工艺
Table2 AODrefiningprocessforhighnitrogenstainlesssteel1Cr22Mn15N
冶炼
兑19.1t粗炼钢水出渣测温
加石灰吹O2550m,N2440m3,测温
3
度,Ni、Cu、Si、C等元素则降低氮的溶解度。钢液中氮含量的变化,除了热力学条件外,还将受到动力学条件的影响,实际生产过程中,钢液脱氮和
[4]
吸氮两个过程同时存在。
生产实践表明,AOD氧化脱碳末期钢液中氮的实际含量远低于理论溶解度,如1Cr22Mn15N在AOD氧化脱碳末期温度为1740~1720 ,其主要成分为C:0 09%、Mn:1 75%、Cr:21 2%,则钢液的理论氮溶解度参考值为0 32%~0 33%,而实际值仅为0 080%左右(氮气回收率仅为1 76%);在AOD精炼的预还原期,由于电解锰的加入,渣中氧化铬、氧化锰的还原,使得钢液中[Mn]、[Cr]含量提高,最重要的是钢液中的表面活性元素氧含量经还原后大大减少,如在此时吹入氮气则钢液的吸氮能力远大于脱氮能力,钢中
温度 -15511732
成分 %
C1.84-0.09
Mn2.18-1.75
Cr24.88-21.20
N--0.08
加电解锰3025kg,硅
铁890kg,铝块40kg,
1769
吹N2186m3,O2190m3
出渣加石灰350kg,萤石120kg,铝20kg,
FeSi60kg;成分微调,1570加NCr300kg,吹N2134m3,出钢水22 2t
0.1015.0822.300.42
0.1214.9622.570.56
气;(4)还原前期需继续吹入一定量的氮气进行钢液增氮,还原后期再加入适量的氮化铬或氮化锰对钢中的氮含量进行微调。2 锰合金化工艺
由于经退火处理后的电解锰仍有较高的含氢量(金属锰价格高于电解锰),在预还原期加入可利用预还原期的吹氮(增氮)来大大降低钢中的含氢量,因此电解锰加入的最佳时机是钢液含碳量以及温度达到氧化末期工艺要求(C:0 08%~0 10%、温度1720~1740 )后的预还原期;在预还原期加入电解锰3025kg,预还原期结束后,取样分析钢液锰为15 08%,所加入电解锰回收率达到97 5%以上,当然为提高电解锰的回收率,在AOD精炼的氧化期需加入足够的冶金石灰,确保氧化渣碱度(R) 1 8是必要的。
由于AOD精炼1Cr22Mn15N高氮钢的预还原期不仅需要加入大量的合金化电解锰和还原用硅铁,而且还需吹入一定量的氮气进行钢液增氮,这将造成钢液温度的下降,因此在预还原期需加入一定的升温硅铁、并吹入一定量的升温用氧气。3 氮气增氮工艺
氮在不锈钢钢液中的溶解度除与钢液温度有关外,还与钢液的化学成分有很大的关系。由于氮与大部分合金元素都可形成氮化物(以吸热反应为主),所以随着钢液温度的降低,氮的溶解;V[2]
的含氮量将迅速上升。
预还原期共吹炼17min、吹入冶炼氮气186
m后,分析钢液中氮为0 421%,氮气平均回收率
3
约为33 26%;还原前期吹入冶炼氮气134m,分析钢液中氮为0 505%、氮气回收率约为10 93%,AOD冶炼过程中所吹入氮气的回收率见表3。
表3 AOD精炼过程中氮气的回收率
Table3 YieldofnitrogenduringAODrefiningprocess
冶炼过程氧化期预还原期
前期中期后期
[N] %氮气吹氮气回收吹炼
3
时间 min入量 m吹氮气前吹氮气后率 %(1)
506
6514
440656556134
0.0230.0800.2510.3690.421
0.0800.2510.3690.4210.505
1.7649.5731.6616.1910.93
3
还原前期
注:(1)氮气回收率计算时已考虑各时期钢水量的变化。
在还原后期补加一定量的氮化铬(N%=5 22%)并继续氮气吹炼4min后,分析钢液中[N]为0 565%、氮化铬的氮回收率约为84 5%。4 冶炼温度控制
理论上将3000kg左右(表面温度为80 )的电解锰加入到约19t的钢液中,钢液温降约为260 ;在预还原期预计需吹入增氮用氮气180
3
~200m,钢液温降为35~50 ,因此钢液进行锰合金化、氮气增氮所造成的温降约为300 ,按 [5]