專利名稱：一種熱核聚變堆用不銹鋼加氮的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種熱核聚變堆用不銹鋼增氮的方法。

背景技術(shù)：
ITERdnternational Thermonuclear Experimental Reactor MUfMMM^^^lt 堆)是歐盟、美國、中國、日本、俄羅斯、印度、韓國七個(gè)國家地區(qū)參加的新型熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆項(xiàng)目，其需求的含氮不銹鋼氮含量在0. 06% -0. 25%范圍，現(xiàn)有的熱核聚變堆用不銹鋼增氮的方法采用合金增氮的方法，容易引起鋼水夾雜物含量高且氮含量難以控制到目標(biāo)范圍內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有熱核聚變堆用不銹鋼增氮的方法的上述不足，本發(fā)明提供一種氮含量容易控制到目標(biāo)范圍內(nèi)的熱核聚變堆用不銹鋼增氮的方法。本發(fā)明提供一種AOD爐、LF爐聯(lián)合生產(chǎn)該項(xiàng)目用含氮不銹鋼的工藝方法，可以使氮含量控制到要求的目標(biāo)范圍內(nèi)。ITER項(xiàng)目用的主要含氮不銹鋼材料成分重量百分比如下0 < C 彡 0. 03% ；0 < Si 彡 0. 75% ；0 < Mn 彡 2. 00% ；P 彡 0. 03% ；S ^ 0. 01% ； Cr 16. 00 % -22. 50 % ；Ni 10. 00 % -14. 00 % ；Mo 2. 00 % -3. 00 % ；0 < Co ^ 0. 10 % ；N 0. 06% -0. 25% ；0 < Nb ^ 0. 10% ；0 < Ta ^ 0. 10% ；其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。針對ITER計(jì)劃用鋼氮含量控制要求，采用AOD、LF不銹鋼冶煉設(shè)備進(jìn)行冶煉。如電爐+A0D+LF爐冶煉法、轉(zhuǎn)爐+A0D+LF冶煉法，控制鋼水中氮含量。本熱核聚變堆用不銹鋼增氮的方法包括下述依次的步驟I將電爐、中頻感應(yīng)爐或轉(zhuǎn)爐冶煉后，滿足AOD爐要求的鋼水，倒入AOD爐進(jìn)行冶太東。II AOD爐氮成分控制工藝AOD爐鋼水采用氮?dú)狻⒀鯕饣旌洗等牖蛑淮档獨(dú)膺M(jìn)行冶煉，在AOD爐造渣、調(diào)整成分、調(diào)整溫度、還原。出鋼前(時(shí)間按照式(1)計(jì)算的需要吹氬量，除以出鋼前吹氬流量，即可得出出鋼前多長時(shí)間開始吹氬)，只吹氬氣進(jìn)行攪拌，氬氣吹入量目標(biāo)值(Y值)，按照以下⑴式計(jì)算Υ=17·5θ_0 002Χ (1)式中Χ—產(chǎn)品目標(biāo)氮含量，ppm(百萬分之一)。Y——吹入鋼水氬氣量，立方米/噸鋼。實(shí)際吹入氬氣量可以在目標(biāo)值的基礎(chǔ)上波動(dòng)Y士0. 15立方米/噸鋼。AOD爐造渣、調(diào)整成分、調(diào)整溫度、還原操作，與目前AOD爐冶煉不銹鋼造渣、調(diào)整成分、調(diào)整溫度、還原工藝相同。III LF 工藝
鋼水倒入LF爐中，當(dāng)鋼水氮含量在目標(biāo)范圍要求時(shí)(鋼水中NO. 06% -0. 25% )； LF底吹氮?dú)饬髁靠刂圃?. 2-1. 0升/分鐘·噸鋼，當(dāng)?shù)康陀谀繕?biāo)要求時(shí)，LF爐底吹氮?dú)膺M(jìn)行增氮，吹氮?dú)庠黾拥?，按?2)式計(jì)算W = K+(2. OXm) (2)式中K——產(chǎn)品需增氮含量值，ppm(百萬分之一)。
m——吹氮?dú)鈺r(shí)間，分鐘；W——吹入鋼水的氮?dú)饬髁?，?分鐘 噸。

其中吹入鋼水的氮?dú)饬髁?W值)最佳控制在2. 5-6. 0升/分鐘·噸鋼。鋼水的成分的重量百分比達(dá)下述要求時(shí)出鋼0 < C 彡 0. 03% ；0 < Si 彡 0. 75% ；0 < Mn 彡 2. 00% ；P 彡 0. 03% ；S ^ 0. 01% ； Cr 16. 00 % -22. 50 % ；Ni 10. 00 % -14. 00 % ；Mo 2. 00 % -3. 00 % ；0 < Co ^ 0. 10 % ；N 0. 06% -0. 25% ；0 < Nb ^ 0. 10% ；0 < Ta ^ 0. 10% ；其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。IV出鋼澆注鋼錠澆注、連鑄坯的工藝與一般不銹鋼澆注鋼錠、連鑄坯生產(chǎn)工藝相同。上述的熱核聚變堆用不銹鋼加氮的方法，其特征是在步驟III LF工藝中，鋼水的成分的質(zhì)量百分比達(dá)下述要求時(shí)出鋼0 < C 彡 0. 03% ；0 < Si 彡 0. 75% ；0 < Mn 彡 2. 00% ；P 彡 0. 03% ；S ^ 0. 01% ； Cr 16. 00 % -18. 50 % ；Ni 10. 00 % -14. 00 % ；Mo 2. 00 % -3. 00 % ；0 < Co ^ 0. 05 % ；N 0. 12% -0. 17% ；0 < Nb ^ 0. 10% ；0 < Ta ^ 0. 10% ；其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。上述的熱核聚變堆用不銹鋼加氮的方法，其特征是在步驟III LF工藝中，鋼水的成分的質(zhì)量百分比達(dá)下述要求時(shí)出鋼0 < C 彡 0. 03% ；0 < Si 彡 0. 75% ；0 < Mn 彡 2. 00% ；P 彡 0. 03% ；S ^ 0. 01% ； Cr 16. 00 % -18. 00 % ；Ni 11. 00 % -14. 00 % ；Mo 2. 00 % -2. 50 % ；0 < Co ^ 0. 10 % ；N 0. 06% -0. 08% ；0 < Nb彡0. 10% ；0 < Ta彡0. 10% ；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本熱核聚變堆用不銹鋼增氮的方法生產(chǎn)的氮不銹鋼產(chǎn)品，氮含量可以準(zhǔn)確地控制在要求范圍之內(nèi)，避免引起鋼水夾雜物含量高。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例對本發(fā)明ITER項(xiàng)目用含氮不銹鋼增氮方法進(jìn)行詳細(xì)說明，但本發(fā)明的具體實(shí)施方式
不局限于下述的實(shí)施例。實(shí)施例一本實(shí)施例的不銹鋼鋼種為316LN，其成分的質(zhì)量百分比要求為0 < C 彡 0. 03% ；0 < Si 彡 0. 75% ；0 < Mn 彡 2. 00% ；P 彡 0. 03% ；S ^ 0. 01% ； Cr 16. 00 % -18. 50 % ；Ni 10. 00 % -14. 00 % ；Mo 2. 00 % -3. 00 % ；0 < Co ^ 0. 05 % ；N 0. 12% -0. 17% ；0 < Nb ^ 0. 10% ；0 < Ta ^ 0. 10% ；其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的步驟依次如下采用18噸AOD爐、18噸LF爐冶煉生產(chǎn)。電爐鋼水17. 32噸兌入AOD爐，電爐鋼水成分如下(重量百分含量)C 1. 49% Si 0. 13% Mn 0. 45% P 0. 016% S 0. 003%
Cr :15. 71% Ni 12. 93% Mo 2. 15% N 0. 03% Co 0. 03% Nb 0. 01% Ta 0. 01%其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。AOD爐操作如下時(shí)間操作內(nèi)容17:45 兌鋼后，底側(cè)吹氣體 O2 N2 = 0 400m7h，測溫 1561°C。17:47 底側(cè)吹氣體 O2 N2 = 769 192m3/h。1809調(diào)整成分，加高碳鉻鐵357公斤，鎳100公斤，高碳錳鐵260公斤。18:17 測溫 1627°C。18:18 底側(cè)吹氧與氮冶煉 O2 N2 = 760 190m3/h。18:24 底側(cè)吹氧與氮冶煉 O2 N2 = 480 482m3/h。18:42 測溫 1726°C。18:43調(diào)整成分造渣加硅鐵(含硅75% ) 370公斤，石灰350公斤、螢石30公斤還原。18:44 純吹氮 480m3/h。18:47 停吹氮，測溫1668 °C，扒渣90%，加石灰350公斤、螢石30公斤，分析試樣。18:55 測溫1629 °C。成分、溫度合適，計(jì)劃出鋼。按產(chǎn)品目標(biāo)氮含量為 1600ppm(0. 16%)計(jì)算，根據(jù)計(jì)算式(1)求得需要吹氬氣量=17. 5X2. 718_°_°°2X16°°)= 0. 71m3/t鋼(吹入氬氣量=480 X 1. 6 + 60 + 18 = 0. 711m3/t 鋼)。19:01 純吹氬氣480m7h 1. 6分鐘(時(shí)間按照0. 71m7t X60minX鋼水重量 18t^-480m3/h 進(jìn)行確定)19:04 出鋼，鋼包中溫度1574°C。AOD爐出鋼鋼水成分重量百分比如下C 0. 012% Si 0. 38%Mn 1. 27%Cr 16. 52%Ni 13.68% P 0.018%S 0.001%N 0. 1569%Mo 2. 14% Co 0. 03%, Nb 0. 01%, Ta 0. 010%其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。LF爐操作如下鋼水加到LF爐，鋼水計(jì)劃增氮含量40ppm，(與目標(biāo)氮含量0. 16%相比)根據(jù)計(jì)算式(2)，求得吹入鋼水的氮流量為氮量在5. 0升/分鐘·噸鋼，吹氮?dú)?分鐘后(時(shí)間按照式(2)進(jìn)行確定)；加入Ca-Si線0. 5公斤/噸鋼水，經(jīng)化驗(yàn)，鋼水的成分的重量百分比達(dá)C 0. 013% Si 0. 37% Mn 1. 27% Cr 16. 52%Ni 13.02% P 0.018%S 0.001% N 0. 1602%Mo 2. 14% Co 0. 03%, Nb 0. 01%, Ta 0. 010%其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。鋼水澆注為5. 8噸鋼錠。實(shí)例二本實(shí)施例的不銹鋼鋼種為316L(N)_IG。其成分的質(zhì)量百分比要求為；
0 < C 彡 0· 03% ；0 < Si 彡 0. 75% ；0 < Mn 彡 2. 00% ；P 彡 0. 03% ；S ^ 0. 01% ； Cr 16. 00 % -18. 00 % ；Ni 11. 00 % -14. 00 % ；Mo 2. 00 % -2. 50 % ；0 < Co ^ 0. 10 % ；N 0. 06% -0. 08% ；0 < Nb彡0. 10% ；0 < Ta彡0. 10% ；其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。本實(shí)施例的步驟依次如下

采用18噸AOD爐、18噸LF爐冶煉生產(chǎn)。電爐鋼水17. 32噸兌入AOD爐，電爐鋼水成分如下(重量百分含量)C 1. 52% Si 0. 23% Mn 0. 77% P 0. 017% S 0. 003%Cr 16. 33% Ni 13. 08% Mo 2. 15% N :300ppm其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。AOD爐操作如下時(shí)間操作內(nèi)容3:15 兌鋼后，底側(cè)吹 O2 N2 = 0 400m3/h，測溫 1562°C。3:16 底側(cè)吹 O2 N2 = 776 192m3/h。3:41 測溫1654°C，加鋁25公斤升溫。3:44 吹氧與氮冶煉 O2 N2 = 768 191m3/h。3:49 底側(cè)吹O2 N2 = 483 483m3/h，調(diào)整成分加高碳鉻鐵250公斤，鎳140 公斤，高碳錳鐵250公斤。4:01 測溫 1659°C。吹氧與氮冶煉 O2 N2 = 760 190m3/h。4:06 測溫 1746°C。純吹氮 480m3/h。4:07 調(diào)整成分造渣加硅鐵(含硅75% ) 350公斤，石灰300公斤。按產(chǎn)品目標(biāo)氮含量為700ppm(0.07%)計(jì)算，根據(jù)計(jì)算式(1)求得需要吹氬氣量= 17·5Χ2·718_°.°°2Χ7°°) = 4. 3m3/t 鋼。4:09 純吹氬氣 480m3/h。4:12 吹氬氣3分鐘，測溫1677°C，扒渣90%，加石灰300公斤、螢石30公斤，
分析試樣。4:15 純吹氬氣480m3/h 7分鐘，共吹氬氣10分鐘(吹入氬氣量= 480X10 + 60 + 18 = 4. 44m3/t 鋼)。4:22 測溫 1611 °C。4:24 出鋼，鋼包中加入CaSi 50公斤進(jìn)行脫氧。鋼包中溫度1566°C。AOD爐出鋼鋼水成分如下C 0. 01%Si 0.41%Mn 1.68%Cr 16. 37%Ni 13.65% P 0.019%S 0.002%N 713ppmMo 2. 13% Co 0. 03%, Nb 0. 01%, Ta 0. 010%其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。LF爐操作如下鋼水到達(dá)LF爐，鋼水不增氮含量，且其它成分符合要求，鋼水直接出站澆注。成分如下C 0. 01%Si 0.41%Mn 1.68%Cr 16. 37%Ni 13.65% P 0.019%S 0.002% N 713ppmMo 2. 13% Co 0. 03%, Nb 0. 01%, Ta 0. 010%
其余為Fe和不可避 免的雜質(zhì)。鋼水澆注為21. 6噸鋼錠。
權(quán)利要求
1.一種熱核聚變堆用不銹鋼加氮的方法，它包括下述依次的步驟I將電爐、中頻感應(yīng)爐或轉(zhuǎn)爐冶煉后，滿足AOD爐要求的鋼水，倒入AOD爐進(jìn)行冶煉；IIAOD爐氮成分控制工藝AOD爐鋼水采用氮?dú)?、氧氣混合吹入或只吹氮?dú)膺M(jìn)行冶煉，在AOD爐造渣、調(diào)整成分、調(diào)整溫度、還原；出鋼前只吹氬氣進(jìn)行攪拌，氬氣吹入量目標(biāo)值Y值，按照以下(1)式計(jì)算 Y= 17. 5e-°-002X (1) 式中X——產(chǎn)品目標(biāo)氮含量，ppm ； Y——吹入鋼水氬氣量，立方米/噸鋼；實(shí)際吹入氬氣量可以在目標(biāo)值的基礎(chǔ)上波動(dòng)Y士0. 15立方米/噸鋼；IIILF工藝將鋼水倒入LF爐中，當(dāng)鋼水氮含量在目標(biāo)范圍要求時(shí)；LF底吹氮?dú)饬髁靠刂圃?0. 2-1. 0升/分鐘·噸鋼，當(dāng)?shù)康陀谀繕?biāo)要求時(shí)，LF爐底吹氮?dú)膺M(jìn)行增氮，吹氮?dú)庠黾拥?，按下⑵式?jì)算W = K+(2. OXm) (2)式中Κ——產(chǎn)品需增氮含量值，ppm ；m——吹氮?dú)鈺r(shí)間，分鐘；W——吹入鋼水的氮?dú)饬髁?，?分鐘 噸；其中吹入鋼水的氮?dú)饬髁?W值)最佳控制在2. 5-6.0升/分鐘 噸鋼；鋼水的成分的重量百分比達(dá)下述要求時(shí)出鋼·0 < C ^ 0. 03 % ；0 < Si ^ 0. 75 % ；0 < Mn ^ 2. 00 % ;P ^ 0. 03 % ;S ^ 0. 01 % ； Cr 16. 00 % -22. 50 % ；Ni 10. 00 % -·14. 00 % ；Mo 2. 00 % -3. 00 % ；0 < Co ^ 0. 10 % ；N 0. 06% -0. 25% ；0 < Nb ^ 0. 10% ；0 < Ta ^ 0. 10% ；其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)； IV出鋼澆注鋼錠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱核聚變堆用不銹鋼加氮的方法，其特征是在步驟IIILF 工藝中，鋼水的成分的質(zhì)量百分比達(dá)下述要求時(shí)出鋼·0 < C ^ 0. 03 % ；0 < Si ^ 0. 75 % ；0 < Mn ^ 2. 00 % ;P ^ 0. 03 % ;S ^ 0. 01 % ； Cr 16. 00 % -18. 50 % ；Ni 10. 00 % -·14. 00 % ；Mo 2. 00 % -3. 00 % ；0 < Co ^ 0. 05 % ；N 0. 12% -0. 17% ；0 < Nb ^ 0. 10% ；0 < Ta ^ 0. 10% ；其余為 Fe 和不可避免的雜質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱核聚變堆用不銹鋼加氮的方法，其特征是在步驟IIILF 工藝中，鋼水的成分的質(zhì)量百分比達(dá)下述要求時(shí)出鋼·0 < C ^ 0. 03 % ；0 < Si ^ 0. 75 % ；0 < Mn ^ 2. 00 % ;P ^ 0. 03 % ;S ^ 0. 01 % ； Cr 16. 00 % -18. 00 % ；Ni 11. 00% -14. ·00 % ；Mo 2. 00 % -2. 50 % ；0 < Co ^ 0. 10 % ；N 0. 06% -0. 08% ；0 < Nb 彡 0. 10% ；0 < Ta 彡 0. 10% ； 其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熱核聚變堆用不銹鋼加氮的方法，它包括下述步驟Ⅰ、將滿足AOD爐要求的鋼水，倒入AOD爐冶煉；II、AOD爐氮成分控制工藝；出鋼前，吹氬氣攪拌，氬氣吹入量目標(biāo)值Y值，按照下式計(jì)算Y＝17.5e-0.002X式中X——產(chǎn)品目標(biāo)氮含量，ppm；Y——吹入鋼水氬氣量，立方米/噸鋼；III、LF工藝將鋼水倒入LF爐中，當(dāng)鋼水氮含量在目標(biāo)范圍要求時(shí)，LF底吹氮?dú)饬髁靠刂圃?.2-1.0升/分鐘·噸鋼，當(dāng)?shù)康陀谀繕?biāo)要求時(shí)，LF爐底吹氮?dú)膺M(jìn)行增氮，吹氮?dú)庠黾拥?，按下式?jì)算W＝K÷(2.0×m)式中K——產(chǎn)品需增氮含量值，m——吹氮?dú)鈺r(shí)間，W——吹入鋼水的氮?dú)饬髁?；鋼水的成分要求時(shí)出鋼本發(fā)明的加氮方法氮含量容易控制到目標(biāo)范圍內(nèi)。
文檔編號C22C38/58GK102312176SQ201110184709
公開日2012年1月11日 申請日期2011年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月1日
發(fā)明者劉承志 申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司