[发明专利]一种含氮钢空心坯空腔充氮电渣工艺

说明书

本发明具体涉及一种含氮钢空心坯空腔充氮电渣工艺，与通常的含氮钢在电极坯中加入氮元素再电渣不同，这种工艺是在电极坯冶炼时不加氮，采用不含氮的空心电极坯，在电渣时从预留的孔内注入氮气，利用氮气与钢渣的物化反应向钢中增氮，根据不同钢种氮含量控制氮气流量，使氮元素的合金化在电渣的重熔过程中完成，仅在普通电渣设备上即可应用，不用配置价格高昂的专用加压电渣炉，由于是空心坯，其热点不在熔池的中心，极大改善了电渣熔池形状，使熔池更趋于偏平状态，锭的内外结晶状态一致性更高，多余的氮气从四周溢出形成保护气氛，避免钢液增氧、增氢，不仅可以轻松实现氮元素的合金化目标，还使电渣锭的质量得以改善提高。

技术领域

本发明属于冶金工艺范畴，具体涉及一种含氮钢空心坯空腔充氮电渣工艺，利用此电渣工艺，使用不含氮的电极坯也能生产出最高可达0.080％含氮量的钢种，简化了需电渣含氮钢电极坯的生产工艺，提高了效率，同时不延长电渣重熔的时间，可以降低生产难度，降低电极坯的成本消耗，获得较高的生产效率。

背景技术

目前在需电渣的含氮钢生产工艺中，最常用的是在电极坯冶炼时即向钢中加入氮元素，还有一种加压充氮电渣生产工艺。这两种工艺在生产效率和成本方面不具备优势。电极坯加氮一般是在钢中吹氮气或加入氮化合金，加吹入氮气时增氮速度慢，还要在VD后进行，VD后长时间吹氮会增加电耗和耐材侵蚀，抵消VD脱气效果，增加钢中的气体和夹杂含量，恶化钢的质量；采用加压电渣则需要专用密封电渣设备，其单台设备价值达到普通电渣设备的10倍，价值高昂，不能经济地生产非高附加值产品，只用于少数特种产品生产，无法推广应用，因此，需要研发一种更加简化的需电渣的含氮钢的制造工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种与现行工艺截然不同的需电渣的含氮钢的制造工艺，以提高效率，降低成本，并精确控制钢中氮元素的合金化含量的含氮钢空心坯空腔充氮电渣工艺。

本发明的目的是这样实现的：一种含氮钢空心坯空腔充氮电渣工艺，与通常的含氮钢在电极坯中加入氮元素再电渣不同，这种工艺是在电极坯冶炼时不加氮，采用不含氮的空心电极坯，在电渣时从预留的孔内注入氮气，使氮元素的合金化在电渣的重熔过程中完成，具体步骤如下：

步骤1)、在电极坯冶炼时，只加入除氮元素外的其它合金元素，并将电极坯浇注为空心坯或者浇注实心坯后再机加或轧机穿孔，使空心坯的空心及所述穿孔成为电极坯进气孔，所述进气孔的孔径不小于50mm，然后下转电渣重熔；

步骤2)、在电渣重熔前，首先制作电极坯假电极，在电极坯假电极上开设通气孔，保证电极坯假电极的通气孔与电极坯进气孔相接通，电极坯假电极的通气孔的孔径不小于70mm，其上部接有氮气管道；

步骤3)、在电渣重熔时，在电极坯假电极的通气孔上安装外管，在该外管上接入氮气，不能有结晶水，氮气压力为1.0mmHg-1.5mmHg，根据钢中含氮量确定吹入氮的流量，流量为每小时60m³-180m³，最高增氮时使氮元素含量的质量百分数为0.080％，从流量60m³开始，不同流量对应的钢中氮含量分别为：60-0.015％，90-0.020％，110-0.040％，130-0.060％,150-0.070％，180-0.080％，单位为小时流量m³-氮的质量百分数％，低于最小流量时增氮缓慢，高于最大流量时不仅起不到提高氮含量的作用，还会在锭中产生气孔缺陷。

在步骤2)中，电极坯假电极与电极坯焊接时保证电极坯假电极的通气孔与电极坯进气孔中心轴线重合，焊缝密封不漏气。

在步骤3)之前即在电渣重熔送电前开始向空心坯充入氮气，在步骤3)开始重熔后，充入的氮气从电极坯四周溢出，与电极坯熔化后落下的液滴接触，部分氮气溶入液滴，带入熔池，结晶后分布于钢中，完成氮元素的合金化。

本发明的积极效果如下：