氮在不銹鋼熔體中溶解行為的研究.pdf

1、近年來，不銹鋼中氮的作用越來越為人們所重視，原因之一是以氮代鎳可以大大降低不銹鋼的生產(chǎn)成本。雖然含氮不銹鋼的研究工作發(fā)展很快，但仍然缺乏氣相滲氮過程中氮溶解度的測定方法和數(shù)據(jù)，為此本文擬采用氣相滲氮方法研究氮在不銹鋼熔體中的溶解行為。 本文首先通過熱力學(xué)計(jì)算，建立了含氮不銹鋼中氮溶解度與溫度、氮分壓和化學(xué)成分之間關(guān)系的熱力學(xué)模型。熱力學(xué)分析和計(jì)算表明，氮在不銹鋼熔體中的溶解度主要取決于溫度、氣相氮的分壓和鋼液成分。溫度升高，氮的

2、溶解度下降；氮分壓增大，氮的溶解度增加。通過對滲氮和脫氮速度的動(dòng)力學(xué)分析，提出鋼液氮含量的控制模型，應(yīng)用該模型既能達(dá)到節(jié)省氬氣、降低操作成本的目的，又能使鋼中氮含量符合質(zhì)量要求。 在經(jīng)典的間接法測定氮溶解度方法的基礎(chǔ)上，我們在實(shí)驗(yàn)中重新設(shè)計(jì)了氣路控制、配制計(jì)量系統(tǒng)和滲氮方式。實(shí)驗(yàn)以奧氏體不銹鋼304，316L，316，304L和201為研究對象，以氣體氮為氮源，測定了在不同溫度和氮分壓下氮在上述5種不銹鋼熔體中的溶解度數(shù)據(jù)。

3、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，氮分壓越大氮溶解度越大，溫度越高氮溶解度越小。實(shí)測值與理論計(jì)算結(jié)果基本相吻合，實(shí)驗(yàn)測的氮溶解度值與計(jì)算值相差很小，平均在0.01％～0.03％之間。304，316L，316不銹鋼在相同溫度下，溶解度基本接近，例如，在1550℃下滲氮值均在0.20％～0.22％之間。同時(shí)在實(shí)驗(yàn)條件下，對不同牌號的不銹鋼熔體而言，不同溫度和不同氮分壓下，其氮飽和的時(shí)間約為15～20min?？梢姖B氮速度很快。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)合動(dòng)力

4、學(xué)理論，我們建立了各鋼種不銹鋼同溫度和氮分壓下的吸氮和吹氬脫氮的動(dòng)力學(xué)方程。該方程可為冶煉普通奧氏體不銹鋼氮含量控制在上限0.05％～0.08％以節(jié)約Ni的生產(chǎn)工藝提供技術(shù)保證，并為不銹鋼氣相滲氮和脫氮提供理論依據(jù)。 通過對氮溶解特性中氮的溶解度和影響氮溶解度的因素進(jìn)行研究與討論，可知氮的溶解度還與鋼液成分有關(guān)，原因最終歸結(jié)為氮的溶解度受鋼中合金元素對氮的交互作用系數(shù)的大小的影響，合金元素含量對氮溶解度的影響也為實(shí)際生產(chǎn)提供了重