CN105603157A - 多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法 - Google Patents

多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105603157A
CN105603157A CN201610099402.0A CN201610099402A CN105603157A CN 105603157 A CN105603157 A CN 105603157A CN 201610099402 A CN201610099402 A CN 201610099402A CN 105603157 A CN105603157 A CN 105603157A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gas
blown
porous plug
nitrogen
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201610099402.0A
Other languages
English (en)
Inventor
李钟旭
李明烈
辛钟浩
郑贤文
金荣得
金偀焕
崔玕大
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Original Assignee
Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd filed Critical Doosan Heavy Industries and Construction Co Ltd
Priority claimed from CN2012105918114A external-priority patent/CN103184315A/zh
Publication of CN105603157A publication Critical patent/CN105603157A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/14—Closures
    • B22D41/22—Closures sliding-gate type, i.e. having a fixed plate and a movable plate in sliding contact with each other for selective registry of their openings
    • B22D41/42—Features relating to gas injection
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21C—PROCESSING OF PIG-IRON, e.g. REFINING, MANUFACTURE OF WROUGHT-IRON OR STEEL; TREATMENT IN MOLTEN STATE OF FERROUS ALLOYS
    • C21C7/00—Treating molten ferrous alloys, e.g. steel, not covered by groups C21C1/00 - C21C5/00
    • C21C7/04—Removing impurities by adding a treating agent
    • C21C7/072—Treatment with gases
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22D—CASTING OF METALS; CASTING OF OTHER SUBSTANCES BY THE SAME PROCESSES OR DEVICES
    • B22D41/00—Casting melt-holding vessels, e.g. ladles, tundishes, cups or the like
    • B22D41/50—Pouring-nozzles
    • B22D41/58—Pouring-nozzles with gas injecting means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03B—MANUFACTURE, SHAPING, OR SUPPLEMENTARY PROCESSES
    • C03B5/00—Melting in furnaces; Furnaces so far as specially adapted for glass manufacture
    • C03B5/16—Special features of the melting process; Auxiliary means specially adapted for glass-melting furnaces
    • C03B5/42—Details of construction of furnace walls, e.g. to prevent corrosion; Use of materials for furnace walls
    • C03B5/43—Use of materials for furnace walls, e.g. fire-bricks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

安装于钢水包的多孔塞及高氮钢制造装置。该多孔塞具备：上部块，其安装于容纳钢水的钢水包，具备开口部；多孔性耐火物，其具备贯通所述上部块的所述开口部、用于向钢水内部引导气体的引导管；下部块，其以包围所述引导管的方式连接于所述上部块的下部，把所述上部块固定于所述钢水包，用于支撑所述多孔性耐火物；以及气体吹入构件，其连接于所述引导管，能通过所述多孔性耐火物，向钢水内部交替供应在元素周期表上属于互不相同族的第1气体及第2气体。所述高氮钢制造装置具备：容纳钢水的钢水包；多孔塞，其安装于所述钢水包的下部；以及气体供应系统，其能够从所述多孔塞向钢水内部交替供应在元素周期表上属于互不相同族的第1气体及第2气体。

Description

多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法
本申请是申请日为2012年12月28日、申请号为201210591811.4、发明名称为“多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法”的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及氮素钢制造装置及方法，尤其涉及一种利用能够交替注入元素周期表的5族元素及惰性气体的多孔塞，提高钢水内部的氮固溶度的多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法。
背景技术
一般而言，极低碳高氮钢是为代替昂贵的镍合金元素，提高耐蚀性而开发的材料，具有能够同时赋予钢铁材料具有的强度及韧性的优点。这种极低碳高氮钢分为奥氏体钢、铁素体钢及马氏体钢，奥氏体钢的氮含量为0.40～0.45wt％左右，铁素体钢及马氏体钢为0.08wt％左右。
就奥氏体极低碳高氮钢而言，炼钢时，钢水内部的氮固溶度最小应为0.45wt％(4500ppm)左右。但是，就Fe系合金而言，在大气压(1atm)下，氮固溶度最大为0.045wt％(450ppm)左右。因此，就用于替代镍的奥氏体钢不锈钢，例如TP300系列而言，为了应用高氮钢材料，必然需要增加钢水内氮含量。
当对氮气加压不足1.8bar时，奥氏体极低碳高氮钢在钢水的凝固中形成δ铁素体初晶相(Primaryphase)，在产品加工中，因外部应力(锻造、轧制、加工、热处理等)，引起应变诱导相变，从非磁体转化成顺/铁磁体，耐锈性、耐蚀性及耐腐蚀抵抗性低下。
作为向钢水内注入氮的方法，可以使用在容纳钢水的钢水包(ladle)的下部通过喷嘴注入加压了的氮气的方法。就所述方法而言，通过喷嘴从包底吹入氮气时，因钢水(1500℃)与氮气(沸点159.79℃)间的巨大温度差异及氮的较低的电离度而喷嘴堵塞，存在难以增加钢水内氮固溶度的问题。另外，即使把氮气的温度提高至约10℃并注入钢水内，当注入时间增长时，频繁发生喷嘴堵塞现象，由于钢水的自重，存在难以应用氮气的包底吹入法的问题。
发明内容
为解决如上所述问题，本发明的目的在于提供一种多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法，所述多孔塞是通过把多孔塞安装于钢水包下部，有选择地向钢水内部供应在元素周期表上属于互不相同族(group)的第1气体及第2气体，而能够防止喷嘴的堵塞现象，增加钢水内的氮固溶度。
另外，本发明的另一目的在于提供一种多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法，所述多孔塞是通过在钢水包下部安装多个多孔塞并注入氮气，从而提高氮固溶度，均匀地向钢水内部供应氮气，因而能够在钢锭内减小氮气的偏析率。
为达成所述目的，本发明的多孔塞具备：上部块，其安装于容纳钢水的钢水包，具备开口部；多孔性耐火物，其具备贯通所述上部块的所述开口部、用于向钢水内部引导气体的引导管；下部块，其以包围所述引导管方式连接于所述上部块的下部，把所述上部块固定于所述钢水包，用于支撑所述多孔性耐火物；以及气体吹入构件，其连接于所述引导管，能够通过所述多孔性耐火物，向钢水内部交替供应在元素周期表上属于互不相同族(group)的第1气体及第2气体。
另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于，所述下部块具备：耐火物固定装置，其以包围所述引导管的方式位于所述多孔性耐火物的下部，能够固定所述多孔性耐火物；上部块固定装置，其以包围所述耐火物固定装置的方式位于所述上部块的下部，用于支撑安装于所述钢水包的上部块；安装架，其以包围所述引导管的方式位于所述上部块固定装置的下部，能够支撑所述耐火物固定装置；以及板，其以包围所述安装架的方式位于所述上部块固定装置的下部，安装于所述钢水包，从而在气体注入时，能够防止所述上部块的摇动。
另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于：所述下部块具备调整键，其以包围所述引导管的方式位于所述上部块的下部，通过调节沿所述引导管供应的气体的压力，能够防止所述多孔性耐火物被钢水堵塞。
另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于：所述下部块具备安装块，其以包围所述引导管的方式位于所述上部块的下部，与所述气体吹入构件连接，能够防止气体向所述引导管的侧面流出。
另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于：所述气体吹入构件在内侧具备气体吹入口，从而通过所述安装块、所述引导管及所述多孔性耐火物向钢水内部供应气体。
另外，根据本发明的多孔塞，其特征在于：所述第1气体及第2气体分别是氩气及氮气。
为达成所述目的，本发明的高氮钢制造装置具备：容纳钢水的钢水包；多孔塞，其安装于所述钢水包的下部；以及气体供应系统，其能够从所述多孔塞向钢水内部交替供应在元素周期表中属于互不相同族的第1气体及第2气体。
另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于，所述气体供应系统具备：气体供应流路，其用于有选择地向所述多孔塞引导所述第1气体及所述第2气体；第1气体流量调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第1气体的流量；第1气体速度调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第1气体的速度；第2气体流量调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第2气体的流量；第2气体速度调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第2气体的速度；以及控制装置，其能够有选择地向所述多孔塞供应所述第1气体及所述第2气体。
另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于，所述气体供应系统还具备：加压箱，其连接于所述气体供应流路，用于对所述第1气体及所述第2气体加压，或者用于对所述第1气体或所述第2气体加压；以及止逆阀，其用于防止有选择地向所述多孔塞供应的所述第1气体或所述第2气体的逆流。
另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于：所述止逆阀包括电磁阀或止回阀。
另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于：所述第1气体及第2气体分别是氩气及氮气。
另外，根据本发明的高氮钢制造装置，其特征在于：还具备外壳，其安装于所述钢水包，密封所述多孔塞的下部。
为达成所述目的，本发明的高氮钢制造方法包括：第1气体的第1次吹入步骤，向完成脱酸工序及脱碳工序状态的钢水内部吹入既定时间的第1气体；第2气体吹入步骤，在所述第1次吹入步骤后，向钢水内部吹入既定时间的不同于所述第1气体的第2气体；第1气体的第2次吹入步骤，在所述第2气体吹入步骤后，向钢水内部吹入既定时间的所述第1气体；以及测量步骤，在所述第2次吹入步骤后，测量钢水内部的第2气体固溶度。
另外，根据本发明的高氮钢制造方法，其特征在于：还包括再吹入步骤，当所述第2气体固溶度比预先设定的标准值低时，反复交替地吹入既定时间的所述第1气体及所述第2气体。
另外，根据本发明的高氮钢制造方法，其特征在于：所述第1气体的第1次吹入步骤在氮气氛围下执行。
另外，根据本发明的高氮钢制造方法，其特征在于：所述第1气体及所述第2气体分别是氩气及氮气。
如上所述，根据本发明的实施例的多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法，把多孔塞安装于钢水包下部，通过有选择地向钢水内部供应在元素周期表上属于互不相同族的第1气体及第2气体，从而获得能够防止喷嘴的堵塞现象，增加钢水内的氮固溶度的效果。
另外，本发明通过在钢水包下部安装多个多孔塞并注入氮气，从而提高氮固溶度，均匀地向钢水内部供应氮气，因此还获得能够在钢锭内减小氮气的偏析率的效果。
附图说明
图1是显示本发明的第1实施例的高氮钢制造装置的图。
图2a是显示本发明的实施例所采纳的多孔塞的局部分解立体图。
图2b是显示本发明的实施例具备的多孔塞的分解立体图。
图3是显示本发明的第2实施例的高氮钢制造装置的图。
图4是显示本发明的第2实施例的多个多孔塞的图。
图5是用于说明本发明的实施例的高氮钢制造方法的流程图。
[标号说明]
12：钢水包14：多孔塞
16：气体供应系统20：气体供应流路
22：第1气体速度调节阀24：第1气体流量调节阀
26：第2气体速度调节阀28：第2气体流量调节阀
32：第1储气箱34：第2储气箱
36：控制装置38：上部块
42：多孔性耐火物44：下部块
46:气体吹入构件48：引导管
50：耐火物固定装置52：上部块固定装置
54：安装架56：板
60：调整键62：安装块
66：加压箱68：止逆阀
具体实施方式
下面根据附图所示的实施例，对本发明进行具体说明，但本发明并非仅限定于图示的实施例。
借助于本说明书的记述及附图，本发明的上述及其之外的目的和新特征将更加明确。
下面参照图1至图4，详细说明本发明的实施例的多孔塞及高氮钢制造装置的构成。
图1是显示本发明的第1实施例的高氮钢制造装置的图，图2a及图2b分别是显示本发明的实施例所采纳的多孔塞的局部分解立体图及分解立体图。图3是显示本发明的第2实施例的高氮钢制造装置的附图，图4是显示本发明的第2实施例的多个多孔塞的附图。
如图1所示，本发明的第1实施例的高氮钢制造装置具备：容纳钢水10的钢水包12；多孔塞14，其安装于所述钢水包12的下部；以及气体供应系统16，其从所述多孔塞14向钢水10内部交替供应元素周期表上属于互不相同族的第1气体及第2气体。
所述钢水包12以圆筒形形成，容纳钢水10，所述钢水10接触的钢水包12的内面，以包含氧化铝(Al2O3)及氧化镁(MgO)的耐火砖形成，以便不被约1500℃左右的钢水10熔化。就所述钢水10上部的氛围而言，为使钢水10内氮固溶度最大化而优选以氮气氛围形成。
在所述钢水包12的下部具备外壳18，其用于密封多孔塞14的下部，保持半真空状态(类似真空状态)。通过利用所述外壳18密封多孔塞14的下部，从而能够把钢水10内部形成与加压状态相同的类似加压状态。此时，所述多孔塞14把从与贯通外壳18的气体供应流路20连接的气体供应系统16供应的第1气体或第2气体供应给钢水10的内部。
所述气体供应系统16包括：气体供应流路20；第1气体速度调节阀22，其调节向所述多孔塞14供应的第1气体的速度；第1气体流量调节阀24，其调节所述第1气体的流量；第2气体速度调节阀，其调节向所述多孔塞14供应的第2气体的速度；以及第2气体流量调节阀28，其调节向所述多孔塞14供应的第2气体的流量。在所述第2气体速度调节阀26的一侧，还可以具备用于对向多孔塞14供应的氮气进行过滤的过滤器30。
另外，所述气体供应系统16具备用于存储第1气体的第1储气箱32及用于存储第2气体的第2储气箱34，具备能够把第1气体及第2气体有选择地供应给多孔塞14的控制装置36。此时，优选所述第1气体及第2气体在元素周期表上属于互不相同的族。例如，所述第1气体可以是作为惰性气体的氩(Ar)气，所述第2气体是属于5族元素的氮(N)气。
另一方面，所述气体供应流路20包括第1气体流路20a及第2气体流路20b。在所述第1气体流路20a上，依次连接有第1气体速度调节阀22、第1气体流量调节阀24及第1储气箱32。在所述第2气体流路20b上，依次连接有第2气体速度调节阀26、第2气体流量调节阀28及第2储气箱34。所述第1气体及第2气体可以沿以旁路形态连通的流路连接于多孔塞14，但本发明并非限定于此，也可以通过另外的供应管，把第1气体及第2气体供应到钢水10内部。
所述控制装置36通过控制第1气体流量调节阀24及第2气体流量调节阀28，可以有选择地把第1气体及第2气体供应给多孔塞14，或交替地供应所述第1气体及第2气体。另外，所述控制装置36能够控制第1气体速度调节阀22及第2气体速度调节阀26，调节向气体供应流路20供应的第1气体及第2气体的速度。因此，本发明即使不具备用于对氮气加压的另外的加压装置，也能够以高压和高速向钢水内部供应氮气。
如图1至图2b所示，本发明实施例的多孔塞14安装于用于容纳钢水10的钢水包12的下部。所述多孔塞14的上部的一部分贯通钢水包12的下部面，直接接触钢水10，从而能够把第1气体及第2气体供应到钢水10内部。优选所述多孔塞14安装于钢水包12的下部面的中心部。
所述多孔塞14具备：上部块38，其贯通钢水包12的下部面；多孔性耐火物42，其安装于所述上部块38所具备的开口部40；下部块44，其安装于所述上部块38的下部；以及气体吹入构件46，其用于向所述多孔性耐火物42供应气体。
所述上部块38以圆筒形形成，上部的一部分直接接触钢水10。所述上部块38所具备的开口部40按照其端面为圆形、两端的直径互不相同的方式形成。即，优选所述开口部40的宽度沿邻接钢水10的上部块38而减小。
所述多孔性耐火物42按照安装于上部块38的开口部40的部分与开口部40形状对应的方式形成，通过在内部形成的多个孔(未图示)，向钢水10内部供应气体。优选与所述钢水10直接接触的多孔性耐火物42的上部具有玉米(corn)的形状，以便使第1气体及第2气体向钢水10内均匀地供应。因此，所述多孔性耐火物42因其形状而能够坚固地安装于开口部40，当玉米的形状被钢水10熔化或磨损时，能够容易地从开口部40更换。
在所述多孔性耐火物42的下部，连接有用于引导第1气体或第2气体的引导管48。此时，所述下部块44以包围引导管48的方式形成，把上部块38固定于钢水包12，在所述开口部40内支撑多孔性耐火物42，以便使多孔性耐火物42坚固地配置。所述下部块44具备耐火物固定装置50、上部块固定装置52、安装架54及板56。
所述耐火物固定装置50以包围引导管48的方式位于多孔性耐火物42的下部，进行固定，使得多孔性耐火物42不会因气体的压力而旋转或摇动。所述上部块固定装置52以包围耐火物固定装置50的方式位于上部块38的下部，支撑安装于所述钢水包12的上部块38。此时，密封件58介于所述上部块固定装置52及上部块38之间，能够使上部块固定装置52及上部块38之间密封。
所述安装架54位于上部块固定装置52的下部，执行紧固耐火物固定装置50的作用。所述板56以包围安装架54的方式位于上部块固定装置52的下部，安装于所述钢水包12，从而在注入气体时，防止上部块38的摇动。
另外，所述下部块44还可以具备调整键60及安装块62。所述调整键60以包围引导管48的方式位于上部块38的下部，通过调节沿引导管48供应的气体的压力，防止多孔性耐火物42被钢水细微地堵塞。此时，所述调整键60可以被控制装置36控制或利用螺丝刀等工具进行调节，以便调节气体的压力。所述调整键60与以包围引导管48方式安装于耐火物固定装置50下部的垫圈64连接在一起。
例如，当从本发明实施例的气体供应系统16所具备的用于防止气体逆流防止逆流系统(图中未示出)发生噪音时，使用者通过细微地调节调整键60，提高气体的压力，从而能够通开多孔性耐火物42堵塞的孔，向钢水内供应气体。
所述安装块62以包围引导管48的方式位于上部块38的下部，与气体吹入构件46连接，防止气体向所述引导管48的侧面流出。所述安装块62在耐火物固定装置50的下部以包围调整键60的方式配置。所述气体吹入构件46在内侧具备气体吹入口(图中未示出)，从而通过安装块62、引导管48及多孔性耐火物42，向钢水10内部供应气体。
当所述气体吹入构件46以扳手形形成时，使用者在多孔性耐火物42的孔(图中未示出)被大量堵塞或完全堵塞时，调节气体吹入构件46，通开被堵塞的孔，从而能够向钢水10内供应气体。
如图3及图4所示，本发明的第2实施例的高氮钢制造装置在钢水包12的下部安装多个多孔塞14，从而使氮气的流动顺利，能够减小钢水内氮含量偏析率。本发明的第2实施例说明的是把两个多孔塞14对称地安装于钢水包12的下部面，但是，也可以把三个以上的多孔塞14安装于钢水包12。
另外，本发明的第2实施例中应用的气体供应系统16具备加压箱(66)，其连接于气体供应流路20，用于对第1气体(氩气)及第2气体(氮气)加压，或者用于对所述第1气体或第2气体加压。所述气体供应系统16还具有止逆阀68，用于防止有选择地向多孔塞14供应的第1气体或第2气体的逆流。
所述止逆阀68与多孔塞14个数相同地形成，可以在各个多孔塞14各连接一个。所述止逆阀68可以是电磁阀或止回阀，也可以使用具有防止逆流功能的其它形态的阀门。在所述加压箱66及气体供应系统16之间，还可以具备节流阀70。
因此，本发明的第2实施例的高氮钢制造装置利用包底吹入法向钢水内吹入氮气(纯度99.9％以上)，使得具有0.60wt％以上的氮固溶度。另外，所述高氮钢制造装置在半真空状态下，利用多孔塞交替吹入氩气及氮气，防止因钢水的自重及高温以及与大气的接触而发生的喷嘴堵塞现象(Clogging)，通过高氮钢钢水内(100吨)分析，使平均氮含量保持在0.60～0.75wt％的范围，从而能够应用于要求1,000MPa以上高强度及非自硬性的产品。
下面参照图5，说明本发明的实施例的极低碳高氮钢的制造方法。图5是用于说明本发明的实施例的高氮钢制造方法的流程图。
如图5所示，本发明的实施例的高氮钢制造方法包括：第1气体的第1次吹入步骤S52，向钢水包上部在氮气氛围中完成脱酸工序和脱碳工序S51状态的钢水内，吹入既定时间的第1气体(氩气)；第2气体吹入步骤S53，中断氩气吹入，以高压高速向钢水内吹入既定时间的第2气体(氮气)；第2气体的第2次吹入步骤S54，在中断氮气吹入后，向钢水内吹入既定时间的氩气；测量步骤S55，在中断氩气吹入后，测量钢水内的氮固溶度；以及再吹入步骤S56，当所述测量的氮固溶度小于事先设定的标准值时，交替地反复吹入既定时间的氩气及氮气。
本实施例应用于如下状态的钢水：在电弧炉(ElectricArcFurnace)工序中，利用合金元素，即，利用含氮的氮化铬、氮化锰、金属铬、金属锰等，把钢水内氮含量相对于氮含量目标值提高到60～70％后，在真空精炼工序中结束脱酸工序和脱碳工序S51状态的钢水。另外，所述钢水包的上部形成氮气氛围，使钢水内氮固溶度实现最大化。
所述控制装置36把离子化特性高的氩气(纯度99.9％)向钢水内吹入约2～5分钟，进行氩气第1次吹入S52。在第1次吹入氩气后，所述控制装置36关闭第1气体流量调节阀24，为了立即供应液化点及离子化低的高纯度氮气(纯度99.9％)而打开第2气体流量调节阀28及第2气体速度调节阀26，吹入20～30分钟的氮气S53。
为了防止氮造成的多孔塞14堵塞，再次打开第1气体流量调节阀24及第1气体速度调节阀22，第2次吹入氩气S54。之后，执行3～5分钟的包含用于了解钢水内氮固溶度的取样作业的分析作业S55。
当所述分析作业得出的氮分析值小于事先设定的标准值时，交替地反复执行氩气及氮气的供应(氮气第2次吹入)S56。此时，当氮气通过多孔塞(14)时，以压力7.9～8.5Nl/cm2、吹入流量130～150L/min，经3次反复执行氮气吹入。于是，整体氮气吹入时间需要30～60分钟左右，吹入流量相应于600～1,000Nl。
如果考查随温度而产生的钢水内的氮固溶度变化现象，Fe在液相温度1600℃下，最大固溶0.045wt％的氮，随着温度降低(1450℃以下)，氮固溶度急剧减小。特别是与奥氏体相比，在铁素体区域中，氮的固溶量极为有限，因此，从液相凝固成固态时，形成δ铁素体间隙，在通过该温度区域的同时，固溶的氮会以气体排出，浮游力小的气泡在枝晶(dendrite)之间被捕获并最终凝固后，作为钢锭缺陷而存在。因此，作为没有氮加压的通常的炼钢法，不易于制造极低碳高氮不锈钢，因此需要一种根据合金成分调节及氮分压、温度等的工序变数，使氮固溶度实现最大化的技术。
固溶于Fe-N系液相Fe合金的平衡氮浓度使用以下Sievert方程式(数学式1)来计算。
[数学式1]
％N＝(K/fN)×(PN2)1/2
(％N：固溶于液相的氮浓度，fN：Herian活度系数，K：平衡常数(0.045)，PN2：氮气分压)
在所述数学式1中，活度系数是瓦格纳(Wagner)提出的，其考虑了钢水内各合金成分的1次及2次作用相互系数，f越小，钢水内氮固溶度越增加，1次及2次作用相互关系越表现为负数(-)值，越能提高氮固溶度。相互作用系数具有正数(+)值的碳、硅、镍等降低氮固溶度，具有负数值的铬、锰等提高钢水内氮固溶度。
但是，就本发明而言，无需另外的加压装置，使用钢水包下部的外壳，使多孔塞置于类似真空状态，使作为惰性气体的氩气和作为5族元素的氮气交替吹入。于是，能够防止作为喷嘴的多孔塞(14)的堵塞现象，自动控制氮气吹入流量及吹入时间等。
[表1]
成分 C Si Mn+Cr P S N
分析值 ＜0.10 ＜0.50 ＜35.0 0.050 0.05 0.65
(单位：wt％)
所述(表1)是使用本发明的高氮钢制造装置及制造方法后，对各合金成分吹入氮气后真空精炼出钢前的分析结果。如所述(表1)所示，通过使用本发明的高氮钢制造装置及制造方法，可以获得相当于目标值(0.75wt％，基于Sievert方程式的理论值)的0.85(85％回收率)以上的0.65wt％的氮固溶度。此时，通过位于钢水包上部的盖吹入氮气，把钢水上部形成氮气氛围，能够比原来增大钢水内氮固溶度。
根据如上构成，本发明在奥氏体系极低碳高氮钢炼钢时，提高钢水内氮固溶度(max.0.75wt％)，抑制δ铁素体(δ-ferrite)生成，可以用作因应变诱导相变(α')而表现出无磁性性质的非自硬性(1.02/100Oe以下)者(发电机扣环用材料)和普通TP300系列不锈钢中的NifreeSTS304及316代替品。
以上根据所述实施例，具体说明了由本发明人完成的发明，但本发明并非限定于所述实施例，在不脱离其要旨的范围内，可以进行多种变更。

Claims (6)

1.一种高氮钢制造装置，其特征在于，具备：
容纳钢水的钢水包；
多孔塞，其安装于所述钢水包的下部；以及
气体供应系统，其能够从所述多孔塞向钢水内部交替供应在元素周期表中属于互不相同族的第1气体及第2气体，
所述气体供应系统具备：
气体供应流路，其用于有选择地向所述多孔塞引导所述第1气体及所述第2气体；
第1气体流量调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第1气体的流量；
第1气体速度调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第1气体的速度；
第2气体流量调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第2气体的流量；
第2气体速度调节阀，其调节向所述多孔塞供应的第2气体的速度；以及
控制装置，其能够有选择地向所述多孔塞供应所述第1气体及所述第2气体。
2.根据权利要求1所述的高氮钢制造装置，其特征在于，所述气体供应系统还具备：
加压箱，其连接于所述气体供应流路，用于对所述第1气体及所述第2气体加压，或者用于对所述第1气体或所述第2气体加压；以及
止逆阀，其用于防止有选择地向所述多孔塞供应的所述第1气体或所述第2气体的逆流。
3.根据权利要求2所述的高氮钢制造装置，其特征在于，
所述止逆阀包括电磁阀或止回阀。
4.根据权利要求3所述的高氮钢制造装置，其特征在于，
所述第1气体及第2气体分别是氩气及氮气。
5.根据权利要求4所述的高氮钢制造装置，其特征在于，
还具备外壳，其安装于所述钢水包，密封所述多孔塞的下部。
6.一种高氮钢制造方法，其特征在于，包括：
第1气体的第1次吹入步骤，向完成脱酸工序及脱碳工序状态的钢水内部吹入既定时间的第1气体；
第2气体吹入步骤，在所述第1次吹入步骤后，向钢水内部吹入既定时间的不同于所述第1气体的第2气体；
第1气体的第2次吹入步骤，在所述第2气体吹入步骤后，向钢水内部吹入既定时间的所述第1气体；
测量步骤，在所述第2次吹入步骤后，测量钢水内部的第2气体固溶度；以及
再吹入步骤，当所述第2气体固溶度比预先设定的标准值低时，反复交替地吹入既定时间的所述第1气体及所述第2气体，
所述第1气体的第1次吹入步骤在氮气氛围下执行，
所述第1气体及所述第2气体分别是氩气及氮气，
所述测量步骤中执行3～5分钟的包含取样作业的分析作业。
CN201610099402.0A 2011-12-30 2012-12-28 多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法 Pending CN105603157A (zh)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2011-0147754 2011-12-30
KR20110147754 2011-12-30
KR10-2012-0144736 2012-12-12
KR1020120144736A KR101497769B1 (ko) 2011-12-30 2012-12-12 포러스 플러그, 이를 이용한 고질소강 제조장치 및 방법
CN2012105918114A CN103184315A (zh) 2011-12-30 2012-12-28 多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012105918114A Division CN103184315A (zh) 2011-12-30 2012-12-28 多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN105603157A true CN105603157A (zh) 2016-05-25

Family

ID=48991950

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610099402.0A Pending CN105603157A (zh) 2011-12-30 2012-12-28 多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法

Country Status (2)

Country Link
KR (1) KR101497769B1 (zh)
CN (1) CN105603157A (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101965768B1 (ko) 2018-06-07 2019-04-04 케이씨글라스(주) 철동합금의 용탕처리 방법

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4589635A (en) * 1984-05-24 1986-05-20 Pollock Company Porous plug retainer
US4840356A (en) * 1988-06-13 1989-06-20 Labate Michael D Externally replaceable stirring plug for molten metal vessels
CN1065884A (zh) * 1992-05-15 1992-11-04 冶金工业部钢铁研究总院 电弧炉底吹供气系统
CN1924028A (zh) * 2006-09-01 2007-03-07 西安交通大学 一种耐磨钢铁熔体的净化和合金化的方法
CN101168817A (zh) * 2006-10-25 2008-04-30 宝山钢铁股份有限公司 一种含氮纯净钢的增氮方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3140175B2 (ja) * 1992-06-11 2001-03-05 川崎製鉄株式会社 取鍋底吹きプラグへのガス供給装置
JPH07310112A (ja) * 1994-03-22 1995-11-28 Kawasaki Steel Corp 底吹きノズルを有する精錬容器中の溶融金属の揺動防止方法
JP3613016B2 (ja) * 1998-07-15 2005-01-26 Ｊｆｅスチール株式会社 溶鋼中窒素濃度の調整方法
KR200417535Y1 (ko) * 2006-03-21 2006-05-30 조선내화 주식회사 래들용 버블링플러그 고정장치

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4589635A (en) * 1984-05-24 1986-05-20 Pollock Company Porous plug retainer
US4840356A (en) * 1988-06-13 1989-06-20 Labate Michael D Externally replaceable stirring plug for molten metal vessels
CN1065884A (zh) * 1992-05-15 1992-11-04 冶金工业部钢铁研究总院 电弧炉底吹供气系统
CN1924028A (zh) * 2006-09-01 2007-03-07 西安交通大学 一种耐磨钢铁熔体的净化和合金化的方法
CN101168817A (zh) * 2006-10-25 2008-04-30 宝山钢铁股份有限公司 一种含氮纯净钢的增氮方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20130079158A (ko) 2013-07-10
KR101497769B1 (ko) 2015-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4225574B2 (ja) 鉄を主成分とする粉末の製造方法
CN103422033B (zh) 一种低温用螺纹钢及其生产工艺
ZA200711238B (en) Austenitic stainless steel strip having a bright surface finish and excellent mechanical properties
CN103131963A (zh) 低温用无缝钢管材料及其制备方法
KR100733214B1 (ko) 철-흑연 복합 분말 및 이로부터 제조된 소결물
CN103131952A (zh) 含稀土抗co2经济型套管材料及其制备方法
CN105112609B (zh) 一种钢包底吹氮增氮的方法
CN103184315A (zh) 多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法
CN101508014B (zh) 一种降低铁素体不锈钢连铸坯产生横裂纹比率的工艺方法
CN113604735A (zh) 一种屈服强度420MPa级热轧耐低温H型钢及其制备方法
CN105603157A (zh) 多孔塞、利用该多孔塞的高氮钢制造装置及方法
CN108977731B (zh) 一种高性能耐腐蚀移动压力容器用钢板及其制造方法
CN107893142A (zh) 炼钢转炉顶吹两种气体精确混合的控制方法
WO2021121109A1 (zh) 一种lng储罐用耐-165℃低温钢筋机械连接套筒及生产方法
EP1558780B1 (en) Hydrocarbon gas mixture for the under-pressure carburizing of steel
US12024761B2 (en) Component for contacting hydrogen
CA2326239A1 (fr) Procede de carbonitruration a basse pression de pieces en alliage metallique
TW372894B (en) Low pressure process
CN1147608C (zh) 一种痕量级高纯硅铁的生产工艺
CN111979498A (zh) 一种抗硫化物应力腐蚀油套管材料及其制备方法
CA3132343A1 (en) Iron-based mixed powder for powder metallurgy and iron-based sintered body
CN103147003B (zh) 含铌承压用无缝钢管及其制备方法
CN105087865A (zh) 一种采用氩氧脱碳炉冶炼高锰twip钢的方法
CN108559920B (zh) G100级方链条的制备方法
CN104451391A (zh) 低温钢及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20160525

RJ01 Rejection of invention patent application after publication