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D0I:10.13374/1.issnl00103.2009.s1.02I 第31卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.31 Suppl.1 2009年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2009 含氮不锈钢氮气增氮的实验及工艺 李 刚12) 李京社)杨树峰)王彦杰)李耐松2) 1)北京科技大学冶金与生态工程学院，北京1000832)北京首钢吉泰安新材料有限公司，北京102206 摘要通过采用氨气增氨的实验，研究了钢液的化学成分，治炼温度、表面活性元素和吹氨流量对钢液增氨的影响，研究结 果表明：钢中的合金元素尤其是M,Cr等元素能够增大钢液氮的溶解度；冶炼温度提高，钢液的增氮速率增大；钢中的氧对钢 液的增氮有很大的阻碍：吹氮流量增大则钢液的增氨速率相应增大·同时对含氨不锈钢采用吹入氮气增氨工艺进行了探讨， 为含氮不锈钢的生产提供了参考 关键词含氨不锈钢：吹氨气增氮：增氨速率 Experiment and technology of adding nitrogen in nitrogen-containing stainless steels by blowing nitrogen gas LI Gang2).LI Jing she),YANG Shu-feng).WANG Yanjie),LI Nai-song?) 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China 2)Beijing Shougang Gitane New Materials Co Ltd,Beijing 102206,China ABSTRACT Based on the experiment of adding nitrogen in nitrogen-containing stainless steels by blowing nitrogen gas,the influ- encing factors including chemical compositions.temperature.superficial active elements and nitrogen-flow rate to molten steel's nitro- gen absorbing were studied.The experimental results show that some alloy elements such as Mn and Cr can raise the nitrogen solubili- ty in the molten steel:the temperature of molten steel increases,the rate of absorbing nitrogen increases correspondingly:the oxygen content in molten steel keeps molten steel from absorbing nitrogen:the nitrogen flow rate increases,the rate of absorbing nitrogen in- creases correspondingly.And the production process was discussed.which provides reference for adding nitrogen in nitrogen-contain- ing stainless steels steelmaking process by blowing nitrogen gas. KEY WORDS nitrogen-containing stainless steels:adding nitrogen by blowing nitrogen gas:the rate of absorbing nitrogen 近年来，含氮不锈钢越来越受到人们的重视· 用山；(2)增压电渣重熔法：除设备昂贵外，也不能 含氮不锈钢不但性能优良，而且其冶炼的成本大幅 完全消除氮的不均匀分布；(3)反压铸造法以及 度降低，含氨不锈钢与普通不锈钢相比，含氨不锈 粉末治金：(4)常规熔炼：主要是采用氨化合进行 钢的性能、质量有了显著的改善：含氨不锈钢不但具 氨合金化，美国的一个生产商认为这是“没有利润的 有良好的韧性，较高的强度，较好的耐腐蚀性能和较 繁荣山，如果采用N2进行钢液的氨合金化，可以 好的耐磨性能，而且它的抗蠕变性能和疲劳强度也 显著降低成本，但是氮含量难以准确控制，故应用较 有显著改善.由于镍资源的短缺，不锈钢中加入氮 少，本研究主要研究在常压下，采用向钢液中吹入 可以诚少钢中镍的使用量，从而降低冶炼成本.目 氨气冶炼含氮不锈钢的治炼工艺， 前冶炼含氨不锈钢主要是采用：(1)增压等离子电弧 重熔，但研究表明等离子喷射的自然物规律分布的 1研究方法 温度场，使氮浓度分布不均匀，故没有实际应用山； 实验在感应炉上进行冶炼的，实验装置见图1， 一些文献指出为得到极少过量氮，有一些偶然应 实验采用的钢种为S202和K202.实验中钢液温度 收稿日期：2009-10-01 基金项目：中国博士后科学基金资助项目(N。.20080430020) 作者简介：李刚(1976一)，男，博士，E-mail:leegang76 @yeah:net含氮不锈钢氮气增氮的实验及工艺 李 刚12） 李京社1） 杨树峰1） 王彦杰2） 李耐松2） 1） 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 2） 北京首钢吉泰安新材料有限公司北京102206 摘 要 通过采用氮气增氮的实验研究了钢液的化学成分、冶炼温度、表面活性元素和吹氮流量对钢液增氮的影响．研究结 果表明：钢中的合金元素尤其是 Mn、Cr 等元素能够增大钢液氮的溶解度；冶炼温度提高钢液的增氮速率增大；钢中的氧对钢 液的增氮有很大的阻碍；吹氮流量增大则钢液的增氮速率相应增大．同时对含氮不锈钢采用吹入氮气增氮工艺进行了探讨 为含氮不锈钢的生产提供了参考． 关键词 含氮不锈钢；吹氮气增氮；增氮速率 Experiment and technology of adding nitrogen in nitrogen-containing stainless steels by blowing nitrogen gas LI Gang 12）LI Jing-she 1）Y A NG Shu-feng 1）W A NG Y an-jie 2）LI Na-i song 2） 1） School of Metallurgical and Ecological EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） Beijing Shougang Gitane New Materials Co LtdBeijing102206China ABSTRACT Based on the experiment of adding nitrogen in nitrogen-containing stainless steels by blowing nitrogen gasthe influencing factors including chemical compositionstemperaturesuperficial active elements and nitrogen-flow rate to molten steel’s nitrogen absorbing were studied．T he experimental results show that some alloy elements such as Mn and Cr can raise the nitrogen solubility in the molten steel；the temperature of molten steel increasesthe rate of absorbing nitrogen increases correspondingly；the oxygen content in molten steel keeps molten steel from absorbing nitrogen；the nitrogen flow rate increasesthe rate of absorbing nitrogen increases correspondingly．And the production process was discussedwhich provides reference for adding nitrogen in nitrogen-containing stainless steels steelmaking process by blowing nitrogen gas． KEY WORDS nitrogen-containing stainless steels；adding nitrogen by blowing nitrogen gas；the rate of absorbing nitrogen 收稿日期：2009-10-01 基金项目：中国博士后科学基金资助项目（No．20080430020） 作者简介：李 刚（1976—）男博士E-mail：leegang76＠yeah．net 近年来含氮不锈钢越来越受到人们的重视． 含氮不锈钢不但性能优良而且其冶炼的成本大幅 度降低．含氮不锈钢与普通不锈钢相比含氮不锈 钢的性能、质量有了显著的改善：含氮不锈钢不但具 有良好的韧性较高的强度较好的耐腐蚀性能和较 好的耐磨性能而且它的抗蠕变性能和疲劳强度也 有显著改善．由于镍资源的短缺不锈钢中加入氮 可以减少钢中镍的使用量从而降低冶炼成本．目 前冶炼含氮不锈钢主要是采用：（1）增压等离子电弧 重熔但研究表明等离子喷射的自然物规律分布的 温度场使氮浓度分布不均匀故没有实际应用［1］； 一些文献指出为得到极少过量氮有一些偶然应 用［1］；（2） 增压电渣重熔法：除设备昂贵外也不能 完全消除氮的不均匀分布［1］；（3）反压铸造法以及 粉末冶金［2］；（4）常规熔炼：主要是采用氮化合进行 氮合金化美国的一个生产商认为这是“没有利润的 繁荣” ［1］．如果采用 N2 进行钢液的氮合金化可以 显著降低成本但是氮含量难以准确控制故应用较 少．本研究主要研究在常压下采用向钢液中吹入 氮气冶炼含氮不锈钢的冶炼工艺． 1 研究方法 实验在感应炉上进行冶炼的实验装置见图1 实验采用的钢种为 S202和 K202．实验中钢液温度 第31卷 增刊1 2009年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31Suppl．1 Dec．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．s1．021