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1、鋼中氮含量的控制隨著煉鋼技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，國內(nèi)外鋼廠對鋼的氮含量控制要求也越來越嚴(yán)格，除耐熱及不銹鋼外，在絕大多數(shù)鋼中，氮被視為一種有害元素。雖然鋼中殘留氮很少，但對鋼的力學(xué)性能卻有顯著的影響。眾所周知，一般情況下氮的危害主要表現(xiàn)在:Fe4N的析出導(dǎo)致鋼的時效性和藍(lán)脆，降低鋼的韌性和塑性；與鋼中鈦、鋁等元素形成帶棱角而性脆的夾雜物，不利于鋼的冷熱變形加工；當(dāng)鋼中殘留氮較高，會導(dǎo)致鋼宏觀組織疏松甚至形成氣泡；鋼中氮還會降低鋼的焊接性能、電導(dǎo)率、導(dǎo)磁率等；鋼中氮含量偏高也會使鑄坯開裂。因此，必須采取有效措施降低鋼中氮含量，特別是高級別鋼種的氮控制尤顯重要。1.轉(zhuǎn)爐冶煉對氮含量的影響
2、從動力學(xué)條件看，爐渣的性質(zhì)與鋼液反應(yīng)界面是吸氮的限制環(huán)節(jié)。從熱力學(xué)計算看，空氣中氮的分壓高及鋼液中氮的溶解度高決定了鋼水有很好的吸氮條件。轉(zhuǎn)爐吹煉時爐內(nèi)的氮主要是由鐵水帶入，約占總?cè)霠t氮76%，在轉(zhuǎn)爐冶煉中，由于熔池發(fā)生激烈的C-O反應(yīng)，產(chǎn)生大量的CO氣體，能夠帶走部分鋼中溶解的氮。吹煉前期由于采用純氧吹煉氮分壓氣較低開吹后金屬中下降。吹煉中期隨著脫碳速度增加金屬中下降熔池含碳時脫碳速度達(dá)到高峰熔池內(nèi)金屬激烈沸騰金屬中降至較低值。吹煉末期渣中氧化鐵含量增加爐渣起泡空氣不再被吸人轉(zhuǎn)爐工作空間由于鋼中氧含量增高，氮的熔解度下降，氮含量進(jìn)一步降低，拉碳時氮分別為和說明轉(zhuǎn)爐內(nèi)氮在鋼中的溶解
3、度很小。2.LF精煉對氮含量的影響鋼包鋼水進(jìn)入LF工位進(jìn)行全程底吹氬氣攪拌，加入石灰和螢石并喂Al線強(qiáng)化脫氧，合金成分微調(diào)、喂Si-Ca線對鋼液進(jìn)行鈣處理等工藝過程。在LF爐精煉前期，鋼液中氮含量較低，無論大氣中氮的分壓多高，大氣中的氮都不能穿過渣層而進(jìn)入鋼液，但是轉(zhuǎn)爐出鋼后，加入脫氧劑脫氧，鋼中w(O)迅速下降，使鋼液吸氮趨勢明顯增大。隨著加入的增碳劑和鐵合金不斷熔入鋼液中，鋼液中的w(N)仍在不斷上升。氧化性鋼液不增氮，而脫氧鋼液則明顯吸氮。在精煉前期，加入大量渣料，由于加入的渣料沒有化開形成較大的間隙，形成鋼液吸氮的通道，化渣過程氬氣量較大，致使脫氧良好的鋼液不斷與空氣接觸，
4、加快了吸氮的速度；另外在電極加熱時，電弧最高溫度可以達(dá)到6000℃。電弧作用到鋼液上時，這部分鋼液較其它部位的鋼液溫度高，超過2300℃。而當(dāng)鋼液溫度超過2130℃時，發(fā)生如下反應(yīng)：N2＝2N(g)（1）N(g)＋Q＝[N]（2）在渣界面存在大量被電離的[N]，隨著氧、硫在鋼中的濃度急劇下降，吸氮趨勢加強(qiáng)。被電離的[N]在裸露區(qū)域被鋼液吸入，鋼液中氮含量增加。渣料完全融化后，渣子覆蓋在鋼水表面；氬氣壓力降低，避免吹開渣層，這樣隔絕了氮氣跟鋼水的接觸，避免了[N]的吸入。精煉結(jié)束后，進(jìn)行成分的微調(diào)和Ca處理過程中，會造成一定的增氮量，，喂線Ca-Si過程增氮，主要是由于Ca氣化形成C
5、a氣泡將鋼液面吹開，造成裸露的鋼液從空氣中吸氮而產(chǎn)生的;Ca-Si線本身的增氮。如果渣層較厚線穿過渣層進(jìn)人鋼液而不把鋼液面吹開，就有可能避免裸露鋼液吸氮，這就是部分爐次喂線過程鋼液沒有增氮的原因。另外，LF爐渣堿度的控制也不容忽視，有研究表明：LF爐渣堿度不宜大于1.9，否則渣的熔點升高，可能會有部分爐渣未完全熔化造成爐渣結(jié)構(gòu)松散而存有空隙，使鋼液吸氮的可能性增加。3.連鑄澆鑄對氮含量的影響連鑄過程中為了防止鋼包鋼流和中間包鋼流的二次氧化和吸氮，普遍采用保護(hù)澆注技術(shù)。連鑄機(jī)連鑄過程鋼包到中間包之間的鋼水保護(hù)采用大包長水口加氬氣密封和中間包加覆蓋劑保護(hù)鋼液。中間包到結(jié)晶器的保護(hù)采用浸
6、入式水口加連鑄保護(hù)渣對鋼液進(jìn)行保護(hù)澆注，防止二次氧化和吸氮。由于該保護(hù)措施使得鋼液與空氣完全隔離，鋼液從中間包到結(jié)晶器二次氧化和吸氮現(xiàn)象很弱，基本上不增氮。綜上，連鑄過程增氮主要發(fā)生在鋼包到中間包之間的環(huán)節(jié)上，保護(hù)澆注系統(tǒng)的完善程度決定了，該階段的保護(hù)工作是連鑄段防止增氮的主要任務(wù)。連鑄開澆時第一包鋼水進(jìn)入中間包開始階段屬于敞開澆鑄，鋼水會吸氮。連鑄機(jī)長水口如密封不良，將會象一個抽氣泵一樣把空氣從接縫處吸入。為防止在接縫處吸入空氣，可以在接縫處通入Ar氣，使長水口頂部形成正壓區(qū)，基本可避免吸氮。綜合分析以上因素，采取相應(yīng)的措施，即可避免氮造成的皮下氣泡等鋼的質(zhì)量問題。
