AOD爐冶煉含氮不銹鋼氮合金化工藝開(kāi)發(fā)

1、爐是冶煉不銹鋼主要精煉爐之一，具有靈活的用氣制度，良好的冶金熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件。太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)太鋼）在爐上運(yùn)用氮?dú)庠诓讳P鋼中溶解、脫除的理論，開(kāi)發(fā)了氮?dú)夂辖鸹に?。爐冶煉含氮不銹鋼氮合金化工藝描述爐運(yùn)用氮?dú)膺M(jìn)行氮合金化過(guò)程由兩個(gè)步驟組成：氮?dú)庠诓讳P鋼中的溶解過(guò)程；一部分氮原子的脫除過(guò)程，即運(yùn)用氬氣氣泡精煉理論，脫除一部分氮含量，使鋼中溶解的氮含量達(dá)到鋼種要求的范圍值。爐冶煉含氮不銹鋼，由于冶煉溫度較高，且長(zhǎng)時(shí)間、大流量的吹氮?dú)?、氬氣冶煉，氮的溶解、脫除過(guò)程完全可以滿足其熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)條件的要求。氮在不銹鋼中溶解氮原子的溶解過(guò)程可由下式表示：取氮溶于鋼液中濃度為標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，得：（

2、）式中：氮溶解反應(yīng)平衡常數(shù)；氮?dú)庠诖髿庵械姆謮?；一定大氣壓下，氮在不銹鋼中的溶解度；不銹鋼中氮的活度系數(shù)。式（）兩邊取對(duì)數(shù)得：（）由于不銹鋼中溶解了大量的合金元素，這些元素對(duì)氮的活度系數(shù)有一定的影響，氮在含氮不銹鋼中溶解度模型計(jì)算式可由式（）表達(dá)為如下公式：（）式中：溶解在不銹鋼中的元素對(duì)氮活度的作用系數(shù)；溶解在不銹鋼中的元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。吹氬脫氮爐冶煉含氮不銹鋼是運(yùn)用氮?dú)?、氧氣不同比例進(jìn)行吹煉，使鋼中的氮含量達(dá)到溶解度值。隨后，用氬氣進(jìn)行精煉，根據(jù)氣泡精煉理論，脫除一部分氮含量，達(dá)到產(chǎn)品要求的氮元素范圍值。根據(jù)文獻(xiàn)進(jìn)行了吹氬脫氮的數(shù)學(xué)計(jì)算公式推導(dǎo)，公式如下：（）（）式中：噸鋼消耗氬氣量；氮的脫

3、除反應(yīng)平衡常數(shù)；氮在大氣中的分壓；最終產(chǎn)品的氮含量；氮在該鋼種中一定溫度下的溶解度值。考慮不銹鋼中存在的氧、硫元素含量對(duì)脫氮速度的影響，修正式（）吹氬精煉脫氮模型計(jì)算產(chǎn)品氮含量表達(dá)式如下：（）（）式中：不銹鋼中存在的氧、硫元素含量對(duì)脫氮速度的影響系數(shù)。第一作者簡(jiǎn)介：李永中，男，年生，現(xiàn)在太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司不銹煉鋼廠從事不銹鋼冶煉及連鑄生產(chǎn)管理，助理工程師。：，：爐冶煉含氮不銹鋼氮合金化工藝開(kāi)發(fā)李永中趙利榮（太原鋼鐵（集團(tuán)）有限公司，山西太原）摘要：介紹了爐運(yùn)用氮?dú)庠诓讳P鋼中溶解與脫除理論所開(kāi)發(fā)的氮合金化工藝。在爐上冶煉、（）、等含氮不銹鋼鋼種，不需在線分析鋼中氮含量，較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)與控制

4、鋼中氮溶解度值及含氮不銹鋼成品的氮含量。關(guān)鍵詞：含氮不銹鋼氮合金化工藝中圖分類(lèi)號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：收稿日期：文章編號(hào)：（）總第期年第期山西冶金，鋼種爐數(shù)模型控制（）范圍實(shí)測(cè)（）范圍實(shí)測(cè)平均（）實(shí)測(cè)（）極差命中率（）表成品氮成分模型控制結(jié)果開(kāi)發(fā)應(yīng)用太鋼不銹鋼煉鋼廠運(yùn)用氮合金化計(jì)算模型在、爐上冶煉了、（）、等鋼種以上（各含氮不銹鋼種化學(xué)成分略），產(chǎn)品的氮含量全部符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，并實(shí)現(xiàn)了氮成分一定精度的控制。爐冶煉含氮不銹鋼，鋼中氮含量不進(jìn)行在線分析，且滿足鋼要求。主要應(yīng)用：不銹鋼中氮溶解度值的預(yù)測(cè)，即給定溫度、鋼種成分可以計(jì)算出該鋼種在這一溫度下氮的溶解度值。實(shí)現(xiàn)不銹鋼成品氮成分的控制與預(yù)測(cè)（鋼中

5、氮含量不進(jìn)行在線分析）。氮在含氮不銹鋼中溶解度值的預(yù)測(cè)應(yīng)用式（），代入溫度、成分等參數(shù)，計(jì)算含氮不銹鋼中的飽和氮含量值，并在生產(chǎn)實(shí)踐中進(jìn)行了驗(yàn)證。圖是計(jì)算的氮溶解度值同生產(chǎn)實(shí)測(cè)的氮含量值的對(duì)比。從圖可知，較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)了含氮不銹鋼中氮溶解度值。同樣給定不銹鋼鋼種成分，可預(yù)測(cè)在一定溫度下鋼中氮含量的溶解度值。含氮不銹鋼成品氮成分的控制與預(yù)測(cè)根據(jù)鋼種氮含量的要求，應(yīng)用式（）、式（）在實(shí)際生產(chǎn)中進(jìn)行成品氮成分工藝控制與預(yù)測(cè)。圖是（）的預(yù)測(cè)氮含量值與實(shí)測(cè)氮含量值。表是成品氮成分控制結(jié)果。由圖、表可知，鋼中氮含量的預(yù)測(cè)值同實(shí)測(cè)值相比精度較高。結(jié)語(yǔ)（）運(yùn)用氮原子在不銹鋼中溶解和脫除的理論，開(kāi)發(fā)了爐冶煉含氮

6、不銹鋼氮?dú)夂辖鸹に嚕旱诤讳P鋼中飽和溶解度的數(shù)學(xué)描述式是：；鋼中終點(diǎn)氮含量預(yù)測(cè)與控制的數(shù)學(xué)描述式是：（）。（）在爐上冶煉了、（）、等鋼種，冶煉中不需在線分析鋼中氮含量，較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)與控制氮在含氮不銹鋼中溶解度值及含氮不銹鋼成品氮含量，大大降低了開(kāi)發(fā)成本。參考文獻(xiàn)上田全紀(jì)，野口榮高鋼熱間加工性改善鐵鋼，（）：黃希祜鋼鐵冶金原理北京：冶金工業(yè)出版社，趙玉祥，沈頤身現(xiàn)代冶金原理北京：冶金工業(yè)出版社，陳家祥爐外精煉技術(shù)講座北京：北京鋼鐵學(xué)院，（責(zé)任編輯：胡玉香）圖（）的預(yù)測(cè)與實(shí)測(cè)氮含量值吹氬時(shí)間!（）預(yù)測(cè)值實(shí)測(cè)值圖含氮不銹鋼中氮溶解度計(jì)算值及實(shí)測(cè)值的對(duì)比!（）計(jì)算值（）計(jì)算值實(shí)測(cè)值（）實(shí)測(cè)值（下轉(zhuǎn)第頁(yè)）李永中，等：爐冶煉含氮不銹鋼氮合金化工藝開(kāi)發(fā)年第期（），）：，（），：，項(xiàng)目計(jì)算結(jié)果原始數(shù)據(jù)項(xiàng)目計(jì)算結(jié)果原始數(shù)據(jù)第二架第三架第二架第三架第二架第三架第二架第三架孔型半徑! 輥喉半徑 脫離半徑#第二