Vol.31 Suppl.I 崔衡等：含氮316L不锈钢氮合金化工艺研究 .69 钢料熔清并达到实验要求温度后，保温20min,用石 据；（③）钢中氨的溶解度随着温度的降低而升高 英管抽取初始样；根据实验要求，调节氨气和氩气流 由图3可知：(1)钢中氮的溶解度随氨分压的增 量值达到氮分压实验要求后，将吹氮管插入不锈钢 大而增大：(2)当实验进行到大约40min时钢液中 熔体中吹气，吹入气体保持稳定和均匀；每间隔 的氮含量基本达到平衡；(3)钢液吸氮速率随氨分压 l0min取样一次；取样结束后，电阻炉断电降温，在 的增大而增大：氮分压为l01kPa时，吹氨10min氨 此过程中取出刚玉坩埚和剩余钢样并冷却至室温， 含量达到0.10%；氨分压为67和50kPa时，吹氮 非真空条件下实验步骤相似，熔化物料时不抽真空， 30min氨含量超过或达到0.10%；当氮分压为 通氩气保护，后序步骤相同. 33kPa时，40min氮含量超过0.10% 表2实验用316L不锈钢化学成分（质量分数） % 2.3真空条件下不同吹氮工艺对钢液氮溶解度的 C Si Mn P Cr Ni Mo N 影响 0.0310.5710.0210.00416.1310.122.120.028 在真空条件下，研究不同温度、不同氮分压对 316L钢液氮溶解度的影响，实验结果如图4所示. 0.08 2.2非真空条件下不同吹氮工艺对钢液氮溶解度 --2kPax温度：1833K:流量：0.1L/mim 的影响 0.06 -。-2kPa:温度：1853K:流量：0.1Lmin -4-0.5kPax温度：1853K:流量：0.3Lmin 在非真空条件下，研究不同温度、不同氮分压对 316L钢液氨溶解度的影响.实验结果如图2和3 0.04 所示 0.02 0.25 10 20 30 40 0.20 吹氯时间min 0.15 氮分压：101kPa 图4真空条件下吹氮工艺对钢液氮溶解度的影响 流量：0.3Lmin 0.10 -■-1773K --1793K 由图4可知：(1)真空条件下钢中氨的溶解度随 0.05 -4-1833K 温度的降低而升高；（②）真空条件下钢中氨的溶解度 10 20 30 40 50 随氮分压的增大而增大：(3)在3种工艺条件下，吹 吹氨时间min 氮40min后钢液中的含氨量均达不到0.05%，在此 图2不同温度下316L不锈钢液中氨含量的变化 条件下不能生产控氨型不锈钢. 2.4氮溶解度实测值与热力学模型计算值的比较 将不同吹氨条件下316L不锈钢氮溶解度实测 0.20 温度：1833K 流量：0.3Lmin 值与热力学模型计算值进行比较，如图5所示. -■-l0IkPa -◆-67kPa 0.15 0.20 --50 kPa -33 kPa 中氯型 Z0.10 0.15 0.05 0.10 -1773K计算值1773K实测值 1793K计算值A1793K实测值 0.05 控氯型 1813K计算值71833K实测值 10 203040 50 -1833K计算值01853K实测值 吹氢时间min 1853K计算值 1873K计算值 图3不同氮分压对316L钢液含氨量的影响 20 4060 80 100 氮分压kPa 由图2可知：(1)钢中氨含量随吹氨时间的增加 图5316L不锈钢氮溶解度实测值与热力学模型计算值的比较 而增大，在吹氮量为0.3L/min时，吹氨30min后氮 基本饱和；(2)在3种温度条件下，吹氮10min后钢 由图5可以看出，不同吹氨条件下氨溶解度实 液中的含氨量均达到0.1%，这为工业生产条件下 测值与热力学模型计算值较吻合，在1773~ VOD破真空后开始吹氨生产中氨钢提供了实验依 1873K条件下，生产控氮型316L不锈钢，氮分压要钢料熔清并达到实验要求温度后‚保温20min‚用石 英管抽取初始样；根据实验要求‚调节氮气和氩气流 量值达到氮分压实验要求后‚将吹氮管插入不锈钢 熔体中吹气‚吹入气体保持稳定和均匀；每间隔 10min取样一次；取样结束后‚电阻炉断电降温‚在 此过程中取出刚玉坩埚和剩余钢样并冷却至室温． 非真空条件下实验步骤相似‚熔化物料时不抽真空‚ 通氩气保护‚后序步骤相同． 表2 实验用316L 不锈钢化学成分（质量分数） ％ C Si Mn P S Cr Ni Mo N 0∙031 0∙57 1 0∙021 0∙004 16∙13 10∙12 2∙12 0∙028 2∙2 非真空条件下不同吹氮工艺对钢液氮溶解度 的影响 在非真空条件下‚研究不同温度、不同氮分压对 316L 钢液氮溶解度的影响．实验结果如图2和3 所示． 图2 不同温度下316L 不锈钢液中氮含量的变化 图3 不同氮分压对316L 钢液含氮量的影响 由图2可知：（1）钢中氮含量随吹氮时间的增加 而增大．在吹氮量为0∙3L／min 时‚吹氮30min后氮 基本饱和；（2）在3种温度条件下‚吹氮10min 后钢 液中的含氮量均达到0∙1％‚这为工业生产条件下 VOD 破真空后开始吹氮生产中氮钢提供了实验依 据；（3）钢中氮的溶解度随着温度的降低而升高． 由图3可知：（1）钢中氮的溶解度随氮分压的增 大而增大；（2）当实验进行到大约40min 时钢液中 的氮含量基本达到平衡；（3）钢液吸氮速率随氮分压 的增大而增大：氮分压为101kPa 时‚吹氮10min 氮 含量达到0∙10％；氮分压为67和50kPa 时‚吹氮 30min氮 含 量 超 过 或 达 到 0∙10％；当 氮 分 压 为 33kPa时‚40min 氮含量超过0∙10％． 2∙3 真空条件下不同吹氮工艺对钢液氮溶解度的 影响 在真空条件下‚研究不同温度、不同氮分压对 316L 钢液氮溶解度的影响‚实验结果如图4所示． 图4 真空条件下吹氮工艺对钢液氮溶解度的影响 由图4可知：（1）真空条件下钢中氮的溶解度随 温度的降低而升高；（2）真空条件下钢中氮的溶解度 随氮分压的增大而增大；（3）在3种工艺条件下‚吹 氮40min 后钢液中的含氮量均达不到0∙05％‚在此 条件下不能生产控氮型不锈钢． 2∙4 氮溶解度实测值与热力学模型计算值的比较 将不同吹氮条件下316L 不锈钢氮溶解度实测 值与热力学模型计算值进行比较‚如图5所示． 图5 316L 不锈钢氮溶解度实测值与热力学模型计算值的比较 由图5可以看出‚不同吹氮条件下氮溶解度实 测值 与 热 力 学 模 型 计 算 值 较 吻 合．在1773～ 1873K条件下‚生产控氮型316L 不锈钢‚氮分压要 Vol．31Suppl．1 崔 衡等： 含氮316L 不锈钢氮合金化工艺研究 ·69·