[发明专利]一种真空感应正压炉冶炼高氮钢的方法

说明书

技术领域

本发明属于高氮钢冶炼技术领域，具体涉及一种真空感应正压炉冶炼高氮钢的方法，即适用于要求氮含量大于一定数值或控制范围的钢种冶炼，达到成分控制准确，氮收得率高且稳定的效果。 

背景技术

1.使用高氮钢的意义 

不锈钢是不易生锈的钢，不锈钢的不锈性和耐蚀性是由于其表面上富铬氧化膜(钝化膜)而形成。由于不锈钢具有优异的耐蚀性、成型性、相容性以及在很宽温度范围内的强韧性等系列特点，在重工业、轻工业、生活用品行业以及建筑装饰等行业中以其优异特性取得广泛的应用，不仅是功能性材料，也是现代结构材料。不锈钢具有寿命周期长、成本低的优势，可100％回收再利用，也是不会造成环境污染(无铅、无聚氯乙烯、无环境荷尔蒙)的绿色环保材料。不锈钢自20世纪发明以来是当今唯一的产量和需求持续上升(世界年均增长率6％)的金属材料，由于技术的更新与进步，成本的降低，不锈钢的产量不断提升。 

不锈钢材料大量应用于与人体接触的产品，如手表、首饰、医疗器械、人体器官植入等，这些领域所用不锈钢牌号主要为SUS304(06Cr19Ni10)和SUS316L(022Cr17Ni12Mo2)，但是这两类材料镍含量均超过8％。近年来的研究表明，镍在长期接触人体时可能会有溶出而对人体造成危害，主要体现在镍对皮肤的过敏反应以及镍可能致癌的影响，即含镍金属材料用于制造接触人体皮肤的物品，会诱发过敏反应，而在人体内使用含镍金属材料时，可能会诱发疾病。 

含镍金属制品(包括镀层)与人体皮肤长期直接接触，有些人会在接触部位造成不同程度的皮肤损害，轻微的有发红、搔痒，严重的会红肿、溃烂等，这种现象称之为镍过敏。在日常生活中，人们经常接触含镍金属制品(如手表、首饰等)，因此引起皮肤过敏的病例屡见不鲜。对镍引起皮肤过敏机理的研究表明，金属不会直接与人体皮肤发生不良反应，皮肤在长期与含镍制品直接接触中，吸收含镍材料中释放的镍离子，与皮肤黏膜上皮蛋白结合，滞留于表皮，导致皮肤表面出现湿疹等病理变化，引起过敏。这个过程可以描述为含镍材料在与人体皮肤长期接触过程中，人体汗液的作用加速了材料的腐蚀过程。 

镍对人体产生的致敏反应和致癌影响，日益引起世界医学界和材料界的重视。各国对日用和医用金属材料中的镍含量限制越来越严格，标准规定中所允许的最高镍含量也越来越低。自20世纪80年代开始就有标准规定，将镍质量分数大于1％的合金划入致癌物质和皮肤过敏物质范畴，并要求在产品质量证明书中附带说明 可能对人体产生有害后果的“安全证书”。1994年，通过的ISO6871-2-1994国际标准警告：镍质量分数大于1％的口腔矫形合金，属人体不能耐受的“危险等级”合金。1999年7月，欧盟发布了指导性法规CE Directive94/27/EEC，即俗称镍指令(The Nickel Directive)，对日用品生产用材的规定更加苛刻，指出植入人体内的材料(植入材料、矫形假牙等)中，镍质量分数不应超过0.05％，而用于制造长期接触人体皮肤的首饰、手表、戒指、手镯等产品的合金，镍含量则以每周渗入皮肤的量不应超过0.5μg/cm²为最高限量。国外厂商特别是欧盟国家对镍指令反应非常积极。2000年1月20日，镍指令纳入英国法律。2000年7月21日，德国禁止生产和进口与皮肤长期接触的含镍成分时款配饰。2002年，我国首饰行业制定并颁布了强制性技术标准GB11887—2002《首饰贵金属的规定及命名方法》，其中明确规定：首饰与人体皮肤长期接触部分的镍释放量每周必须小于0.5μg/cm²，并于2005年确立了首饰镍释放量的测定标准。现有与人体接触产品的不锈钢虽然其耐腐蚀性能较好，但均存在着镍释放量超标的潜在风险。因此，为了避免在与人体接触不锈钢产品的镍释放超标问题，研究低镍乃至无镍的奥氏体不锈钢及其加工技术势在必行。 

另外，从资源角度分析，我国是一个缺少镍、铬资源的国家，中国镍资源储量为670万吨，硫化铜镍矿约占总储量的91％，其余为氧化矿。世界各国在争夺镍铬资源开发控制权方面竞争激烈，因此镍铬资源供应是我国发展不锈钢生产的重要限制因素，且近年来镍原料价格高涨，相对使得镍铬系不锈钢成本偏高，因此发展低镍乃至无镍不锈钢具有重要的战略意义。 

2、相关技术的发展 

低镍或无镍的奥氏体不锈钢的发展经过了几个阶段，是伴随着奥氏体不锈钢的发展而不断进度的。奥氏体不锈钢自二十世纪二十年代初发明以来，得到了迅猛的发展。目前，奥氏体不锈钢已发展成不锈钢中最重要的钢类，其生产量和使用量约占不锈钢总产量及用量的60％以上。