第4讲脱氮

2.洁净钢生产的基本冶金工艺理论基础(8学时)2.1超低氧钢2.2超低硫、磷钢2.3超低碳钢2.4氮的控制及去氢2.5夹杂物控制表面活性元素对钢中氮含量的影响规律报告内容一、表面活性元素的影响1.典型的实验结果;2.表面现象基础;3.基本脱氮规律;4.基本吸氮规律。二、真空碳氧反应对脱氮速率的影响三、渣系对脱氮速率的影响一、表面活性元素的影响为了能够降低熔体的表面能而富集在熔体表面的某种元素(氧化物)称为表面活性元素(氧化物)。在金属熔体中常见的有O、S、Se、Te等。在熔渣中有P2O5、SiO2等。表面活性元素(氧化物)的存在，显著阻碍了在表面(界面)相邻两相质点之间的传递。1.典型的实验结果处理时间,minN,ppm2.表面现象基础硫含量，%S表面张力mN/m氧位，铁液吸氮速率molN/cm2S3.基本脱氮规律真空度，(torr)平衡氮含量[N]ppmN,ppm吹氩量，Nl/t钢[N],ppm吹氩量，Nl/t钢[N],ppm吹氩量，Nl/t钢[N],ppm吹氩量，Nl/t钢时间，(分)[%N]1600ºC铁液中氧含量对脱氮速率的影响1600ºC氧含量对表观脱氮速率常数的影响表观速率常数cm/%/S硫，[%S]1600ºC硫含量对表观脱氮速率常数的影响表观速率常数cm/%/Scm/%/S表观速率常数1600ºCCr、Ni、C、Si含量对表观脱氮速率常数的影响氧含量对总脱氮速率的影响硫含量对总脱氮速率的影响铬含量对总脱氮速率的影响表面活性元素对钢液脱氮影响的基本看法：1.O、S对钢液脱氮速率有显著的影响。O、S越高对脱氮越不利。因此，要想获得高的脱氮速率，极低氧、极低硫是必要的。2.高真空是获得较好脱氮效果的前提条件。并要结合较大的吹氩量，并保证有一定的真空度和真空处理时间。4.表面活性元素对吸氮影响的基本规律钢中硫含量与吸氮反应级数之间的关系一级二级氮含量[N]ppm时间，平衡氮含量[N]ppm低氮钢氧含量与平衡氮含量的关系氮含量[N]ppm处理时间，分初始氮含量对吸氮速率的影响对钢液吸氮的基本看法:表面活性元素对钢液吸氮有着重要的影响。O、S元素显著阻碍了钢液的吸氮速率。当钢液O、S含量超过了一定含量，钢液不吸氮。也就是说，钢中氮含量不变。二、真空碳氧反应对脱氮速率的影响三、渣系对脱氮速率的影响对钢液氮含量控制的总体看法：表面活性元素在钢液表面的存在显著地阻碍了钢液的脱氮和吸氮过程。但究竟是起到阻碍脱氮还是起到阻碍吸氮作用主要是决定于整个过程中钢液与气相的平衡氮含量的高低。当在真空条件下，钢中氮含量一般高于与真空相平衡的氮含量，所以整个过程应该是脱氮过程，这时表面活性元素起到了阻碍钢液脱氮的作用，所以，高的真空度、低的O、S含量、大搅拌能和长的精炼时间有利于钢液脱氮。但在实际生产中，一般大多企业极限真空度保持时间较短，而且密封不严，这就使得极低氮的获得较为困难。从另一方面来看，当钢液与气相相平衡氮含量较高时，如大气下的转炉吹炼过程，O、S显著阻碍了钢液吸氮速率，这时钢液中强烈的C、O反应是钢液脱氮的关键动力，形成了钢液中氮含量的“只出不进”现象。因此，转炉是公认的脱氮的冶金好方法。需进一步深入研究的两个问题：1、钢中氮含量与目前钢材的质量究竟有何必然联系?2、在实际生产中如何控制钢中的氮含量。如何有效地脱除?如何有效地保持在一定范围?谢谢！