氮主要以化合物形态存在于钢中,溶解状态的氮很少。氮在钢中的作用是双重的,在一定条件下,氮被认为是一种重要的合金元素,常以合金或渗人的方法加人钢中以提高钢的硬度强度,耐磨性抗蚀性等。但氮在钢中也有不利的一面,由于Fe4N的析出导致时效和蓝脆现象,含量超过一定限度时,在钢中形成气泡和疏松,并使钢的塑性降低。生产对氮元素有需求的钢种时,一般在RH精炼进行氮的合金化,方式有两种,一种是采用含氮合金进行合金化;另一种是采取氮气作为环流气体,在环流过程中增氮。采用钢包底吹氮气来增氮的工艺较少,一般钢厂的钢包搅拌系统均是单独的氩气搅拌系统。
为了进一步降低氮元素合金化费用,各企业着力采用RH氮气环流方式进行合金化。 RH精炼脱氧合金化后铁液中的元素除氮外,其他均达到目标成分含量。氮含量增加速率随起始值变化不尽相同,具体见图1。从数据分析可以得出,氮含量的增加速率为1.1~2.5x 10-6/min。增氮速率的大小和前期钢液中的氮含量的高低同样具有对应关系,即前期氮较高的情况下,增氮速率相对较高。钦合金化后氮元素变化如上图。
生产实践研究表明,增氮速率的大小,可以通过脱氧合金化后的环流时间的长短和环流流量大小,来控制增氮的速率。RH环流增氮速率有一定的稳定性,并且和初始氮含量有一定的的对应关系。
近日,冶炼部在技术团队的攻关下,成功冶炼了3炉高氮法兰钢,钢中氮含量达到了150ppm以上,且在轧制生产过程稳定无裂纹等异常现象。通过合理的工艺技术改进,突破了常规“氩气”环流模式,大大减少了合金的消耗量,为降低合金成本提供了技术力量。