[发明专利]一种真空感应炉冶炼钢水添加氮元素的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢铁冶炼技术，特别是一种真空感应炉冶炼钢水添加氮元素的方法。

背景技术

氮已成为钢中重要的添加元素。溶于钢中的氮对提高其强度、韧性和耐蚀性等起到显著的作用。

关于在钢液中加入氮元素，有多种方法。现分别将已经公布的关于如何加入氮元素的相关专利。

申请号为200710121276.5，名称为“一种常压下冶炼高氮钢的方法”的中国专利，加氮的原料为氮气，应用炉型为中频感应炉、电弧炉或AOD炉。

申请号为200810011052.3，名称为“一种加压电渣炉冶炼高氮钢的方法”的中国专利，加氮的原料为氮合金粒和脱氧剂，工艺方法为将氮合金粒焊接在母材上制成自耗复合电极，然后进行电渣重熔。

申请号为200610117525.9，名称为“一种含氮纯净钢的增氮方法”的中国专利，加氮的原料为氮气，工艺方法为在含氮纯净钢钢液二次精炼的末期，采用钢包底吹氮气的方法，对钢包内钢液进行增氮。

申请号为200410017028.2，名称为“一种高氮钢冶炼方法”的中国专利，加氮的原料为氨气和氮气或氨氮混合气，应用炉型为真空感应炉。

从以上已经公布的专利来看，主要采取以氨气或氮气的形式加入。但在真空条件下容易破坏其真空环境。如果吹入氮气或氨气加入，将使真空的环境破坏，而且考虑到真空取样等操作工序与非真空不同，很难精确控制其成分及回收率，一般回收率＜30%；如果选用合适的含氮铁合金在精炼末期加入钢液，则相对来说较容易，但仍然不能很好的控制其成分及加收率。另外，在感应炉冶炼过程中，还通常以氮化锰铁、氮化铬铁、氮化金属锰等形式作为氮的加入剂。通常，氮元素是在真空感应炉冶炼钢水时加入的。现有的真空感应炉冶炼钢水添加氮元素的方法一般有两种，一种是在精炼末期通过吹入氮气加入，一种是将含氮铁合金在精炼末期加入钢液。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种真空感应炉冶炼钢水添加氮元素的方法，克服现有真空冶炼添加氮元素的技术要求较高、不易控制，难以精确控制其含量等缺陷。

为了实现解决上述技术问题的目的，本发明采用了如下技术方案：

本发明的一种真空感应炉冶炼钢水添加氮元素的方法，包括下述依次的步骤：

（1）、原料准备：

根据钢种氮元素含量计算需要加入的含氮铁合金重量，将秤量好的含氮铁合金破碎成均匀的小块，若有碎料用铝箔包裹，放入料斗内，然后将钢锭模置于高真空感应炉内；

（2）、装料：

把清洁干燥的纯铁、合金料或返回废钢装入真空感应炉坩埚内，金属硅、金属锰、含氮铁合金等放入料斗；

（3）、关闭炉盖抽真空：

关闭炉盖，抽真空10分钟至15分钟，送电加热炉料；

（4）、坩埚内炉料熔化；

（5）、精炼：

装入炉内的固体原料全部熔化成钢水，炉内的压强不大于2.0Pa，转入高真空精炼，精炼真空度0.1Pa~1.0Pa，一般为0.5Pa，精炼时间3~5分钟，一般为4分钟，将已熔化的钢水进行脱气并进行电磁搅拌以保证成分均匀； 

（6）、充气：

精炼结束后，关闭真空泵，停止抽真空，并向真空感应炉炉体内充入氩气，充氩气压强不小于0.1个大气压；

（7）、合金化：

在氩气保护气氛下，加入料斗中的合金及含氮铁合金并调整氮元素成分之外的其它成分符合冶炼钢种要求；

（8）、终脱氧：

加入镍镁合金脱氧，加入量占钢液重量的0.01~0.03%；

（9）、出钢浇注：

采用直接浇注方式，将成分合格的钢液浇入钢锭模内。

所述的镍镁合金，其镍镁合金质量含量分别为：镁18%~22%，余为镍及其杂质。