AOD炉运用氮气进行氮合金化过程

由两个步骤组成：氮气在不锈钢中的溶解过程，一部分氮原子的脱除过程，即运用氩气气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，使钢中溶解的氮含量达到钢种要求的范围值。AOD炉冶炼含氮不锈钢，由于冶炼温度较高且时间长，大流量的吹氮气、氩气冶炼，氮的溶解、脱除过程完全可以满足其热力学、动力学条件的要求。氮在不锈钢中溶解。氮原子的溶解过程可由下式表示：

上式两边取对数得：

由于不锈钢中溶解，这些元素对氮的活度系数有一定的影响，氮在含氮不锈钢中溶解度模型计算式可由上式表达为如下公式：

高氮钢以奥氏体不锈钢为主，其氮的质量分数一般大于0.4%，最高可超过1. 0%。提高氮分压可以显著提高氮的溶解度。例如，当氮的压力超过a时5J，钢液的氮溶解度可超过1.0f4。但是，由于不锈钢熔体在凝固过程中首先生成铁素体相，而铁素体中氮的溶解度很小，很容易使析出并形成气泡。另外，氮作为偏析元素，在凝固时也容易产生偏析。因此，高氮钢应该在高压下熔炼和浇铸。

吹氩脱氮。氮的溶解度随着气氛中氮分压的增加而显著提高，随着温度的降低也有一定的提高。因此在较低温度下向钢液吹氮有利于增加不锈钢中氮的质量分数。在氮分压为0．lMPa的条件下，即采用纯氮吹炼，氮的饱和溶解度可达o．2%左右，此值正好能满足常见含氮奧氏体不锈钢对氮的质量分数的要求，因此实际AOD生产中全程采用氮气代替氩气进行吹炼可以实现低成本生产含氮奥氏体不锈钢的目标。AOD炉冶炼含氮不锈钢是运用氮气、氧气不同比例进行吹炼，使钢中的氮含量达到溶解度值。随后，用氩气进行精炼，根据气泡精炼理论，脱除一部分氮含量，达到产品要求的氮元素范围值。根据吹氩脱氮的数学计算公式推导.

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资料来源：东莞市弘超模具科技有限公司结构钢事业部